WO2019053945A1 - 電力送電装置および電力受電装置 - Google Patents

電力送電装置および電力受電装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2019053945A1
WO2019053945A1 PCT/JP2018/018552 JP2018018552W WO2019053945A1 WO 2019053945 A1 WO2019053945 A1 WO 2019053945A1 JP 2018018552 W JP2018018552 W JP 2018018552W WO 2019053945 A1 WO2019053945 A1 WO 2019053945A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coil
power
power transmission
circuit
power receiving
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/018552
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
達也 細谷
Original Assignee
株式会社村田製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Priority to JP2019541639A priority Critical patent/JP6904424B2/ja
Priority to CN201880044120.8A priority patent/CN110832738B/zh
Publication of WO2019053945A1 publication Critical patent/WO2019053945A1/ja
Priority to US16/717,659 priority patent/US10998772B2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT 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
    • H02J50/20Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using microwaves or radio frequency waves
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT 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
    • H02J50/005Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14Inductive couplings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00Coils
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT 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
    • H02J50/10Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT 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
    • H02J50/40Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT 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
    • H02J50/90Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0024Parallel/serial switching of connection of batteries to charge or load circuit
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0042Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for wirelessly transmitting power from a power transmission device to a power reception device using a power transmission device including a power transmission coil and a power reception device including a power reception coil.
  • the power transmission coil and the power reception coil are Size is designed.
  • Patent Document 1 discloses a wireless power reception apparatus capable of reducing the coil opening of the power reception coil when not in use.
  • the above-described device in which the substantial coil opening of the power receiving coil is folded when not in use is effective in that the portability of the power receiving device when not in use is enhanced.
  • Patent Document 1 no special consideration is given to the circuit operation that changes with the opening and closing of the coil opening.
  • a coil in which the coil opening is configured to be openable and closable to a power transmission coil there arises a problem to be solved such as generation of power loss, heat generation and unnecessary radiation when not in use.
  • An object of the present invention is to provide an electric power transmission apparatus and an electric power reception which suppresses abnormal circuit operation by suppressing generation of unnecessary high frequency magnetic field and resonance current by performing appropriate circuit operation according to opening and closing of a coil opening. It is in providing an apparatus.
  • the power transmission device of the present invention A high frequency power circuit for converting a direct current power source to a high frequency power of switching frequency, a power transmission coil electrically connected to a high frequency output of the high frequency power circuit and magnetically coupled to a power receiving coil of a power receiving device; A transmission resonant capacitor which is electrically connected and constitutes a power transmission resonant circuit together with the power transmission coil;
  • the power transmission coil includes a coil conductor covered with an insulating material, and has flexibility to close the coil opening, With the power transmission resonance capacitor, the power transmission resonance circuit resonates at the switching frequency in a state where the power transmission coil is opened, and the resonance frequency of the power transmission resonance circuit is switched when the power transmission coil is substantially closed. It is characterized in that it is set to a capacitance deviating from the resonant operation at a frequency.
  • the resonant circuit resonates at the switching frequency in a state where the power transmission coil is open, and the resonant circuit deviates from the resonant operation at the switching frequency in a state where the power transmission coil is substantially closed.
  • the current flowing through the power transmission coil is suppressed, and the generation (unwanted radiation) of the high frequency magnetic field from the power transmission coil is suppressed.
  • wasteful power consumption is also suppressed.
  • the heat generation of the high frequency power circuit and the power transmission coil is also suppressed.
  • the power transmission coil In the state where the power transmission coil is closed, it is preferable that the power transmission coil mutually cancel the magnetic flux generated from the coil conductor to suppress the generation of the high frequency magnetic field. By this, generation
  • the power transmission coil has a shape corresponding to the shape of the power reception coil in a state where the power transmission coil is open. As a result, the magnetic coupling between the power transmission coil and the power reception coil can be effectively enhanced, and high power transmission efficiency can be obtained when the power transmission coil is opened.
  • the opening of the power transmission coil becomes larger than the outer shape of the power reception coil in a state where the power transmission coil is open, and the opening of the power transmission coil is an outer shape of the power reception coil in a state where the opening is substantially closed. It is preferable to be smaller. As a result, it is possible to miniaturize the power transmission coil substantially closed while securing the power transmission efficiency when the power transmission coil is open.
  • the power transmission coil and the output portion of the high frequency power circuit are connected by a twisted wire pair.
  • the unnecessary radiation from the connection part of a power transmission coil and a high frequency electric power circuit is suppressed.
  • the region of the resonant circuit configured by the power transmission coil and the power transmission resonant capacitor is clarified, and the fluctuation of the resonant frequency due to the usage condition (the twisted pair wire is outside the resonant circuit) is suppressed.
  • the power transmission coil preferably has an effective cross-sectional area of 4 A / mm 2 or less. As a result, the heat generation of the power transmission coil is suppressed and abnormal heat generation is prevented.
  • the power receiving device of the present invention A receiving coil magnetically coupled to the transmitting coil provided in the power transmission apparatus through which a current having the same frequency as the oscillating frequency of the high frequency magnetic field generated by the transmitting coil to be magnetically coupled flows, and the receiving coil electrically A power receiving resonance capacitor connected to form a power receiving resonance circuit with the power receiving coil, a rectifier circuit connected to the power receiving coil, and a load circuit connected to the rectifier circuit;
  • the power receiving coil includes a coil conductor coated with an insulating material, and has flexibility to close the coil opening,
  • the power reception resonance circuit performs the resonance operation of the resonance frequency of the power reception resonance circuit at the vibration frequency of the high frequency magnetic field in a state where the power reception coil is opened, and the power reception resonance circuit in a state where the power reception coil is substantially closed. Is set to a capacitance deviating from the resonant operation at the oscillation frequency of the high frequency magnetic field.
  • the resonant circuit resonates at the frequency of the high frequency magnetic field in a state where the receiving coil is open, and the resonant circuit deviates from the resonant operation at the frequency of the high frequency magnetic field in a state where the receiving coil is substantially closed.
  • the receiving coil suppresses magnetic flux interlinking with the receiving coil to suppress generation of a resonance current. As a result, the current flowing to the power receiving coil in the non-power receiving state is effectively suppressed.
  • the power receiving coil has a shape corresponding to the shape of the power transmitting coil in a state where the power receiving coil is open.
  • the magnetic coupling between the power transmission coil and the power reception coil can be effectively enhanced, and high power transmission efficiency can be obtained when the power reception coil is opened.
  • the power receiving coil and the input portion of the rectifier circuit are connected by a twisted wire pair.
  • the unnecessary radiation from the connection part of a receiving coil and a rectifier circuit is suppressed.
  • the region of the resonant circuit configured by the power receiving coil and the power receiving resonant capacitor is clarified, and the fluctuation of the resonant frequency due to the usage condition (the twisted pair wire is outside the resonant circuit) is suppressed.
  • the power receiving coil preferably has an effective cross-sectional area of 4 A / mm 2 or less. As a result, the heat generation of the power receiving coil is suppressed and abnormal heat generation is prevented.
  • the current flowing to the power transmission coil is suppressed only by substantially closing the power transmission coil when not in use, so generation of unnecessary high frequency magnetic field from the power transmission coil is suppressed. And wasteful power consumption is suppressed, and heat generation of the high frequency power circuit and the power transmission coil is suppressed. Furthermore, in the state where the power transmission coil is closed, the resonance currents flowing in the coil conductor mutually cancel the generated magnetic flux, and the generation of the high frequency magnetic field is suppressed.
  • the current flowing to the power receiving coil is suppressed only by substantially closing the power receiving coil when not in use, so that unnecessary power reception is suppressed, and the load circuit, the rectifier circuit and the power receiving coil Fever is suppressed. Furthermore, in the state where the power receiving coil is closed, the magnetic flux interlinking with the coil conductor is suppressed to suppress the generation of the resonance current.
  • FIG. 1A, FIG. 1B, and FIG. 1C are external views of a power transmission apparatus 101 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of the power transmission device 101.
  • FIG. 3A, FIG. 3B, and FIG. 3C are circuit diagrams of the power receiving device.
  • FIG. 4A and FIG. 4B are plan views of the power receiving device 202 according to the second embodiment.
  • FIG. 5A, FIG. 5B, and FIG. 5C are perspective views of the configuration of the power transmission device and the power reception device according to the third embodiment.
  • FIG. 1A, FIG. 1B, and FIG. 1C are external views of a power transmission apparatus 101 according to an embodiment of the present invention.
  • two power reception devices 201 and one power transmission device 101 that transmits power wirelessly to the two power reception devices 201 are illustrated.
  • the power transmission device 101 includes a power transmission coil 10, a power transmission coil connection unit 11, a twisted pair wire 12, a high frequency power circuit 13, a power supply cable 14, and a direct current power supply 15.
  • the power transmission coil 10 includes a coil conductor coated with an insulating material, and has flexibility to close the coil opening.
  • a generally circular coil of one turn is formed.
  • the power transmission coil 10 is almost closed, bent and folded.
  • the power transmission coil 10 is completely closed. That is, the coil conductors of the power transmission coil 10 run parallel to each other, and there is substantially no gap between the coil conductors serving as the coil opening.
  • the insulating materials covering the respective coil conductors are in contact with each other.
  • the power transmission coil connection unit 11 is provided with a power transmission resonance capacitor that constitutes a resonance circuit together with the power transmission coil 10.
  • the high frequency power circuit 13 and the power transmission coil connection portion 11 are connected via a twisted pair wire 12.
  • the high frequency power circuit 13 and the DC power supply 15 are connected via a power cable 14.
  • the power supply cable 14 is a telescopic cable with a reel, and one of the power supply cables 14 is connected to the high frequency power circuit 13 via a connector CN1. The other is connected to a DC power supply 15 via a connector CN2.
  • the DC power supply 15 is a power supply circuit that converts a battery into a predetermined DC voltage using a battery as a power supply.
  • the power receiving apparatus 201 includes a power receiving coil 20.
  • the power receiving coil 20 When the power receiving coil 20 is positioned within the opening of the power transmitting coil 10, the power receiving coil 20 and the power transmitting coil 10 are magnetically coupled.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of the power transmission device 101.
  • the power transmission coil 10 and the power transmission resonance capacitor Cr are connected in series, and are connected to the high frequency power circuit 13 via the twisted pair wire 12.
  • the high frequency power circuit 13 includes a high side switch element Q1, a low side switch element Q2, and a switching control circuit CNT that controls the two switch elements Q1 and Q2.
  • the high frequency power circuit 13 operates using the DC power supply 15 as an input power supply.
  • a switch SW is inserted between the DC power supply 15 and the high frequency power circuit 13.
  • the switching control circuit CNT alternately switches the switch elements Q1 and Q2 with a predetermined frequency within a frequency band of 6 MHz to 14 MHz, for example, with a dead time therebetween.
  • the resonance circuit including the power transmission coil 10 and the power transmission resonance capacitor Cr resonates at the switching frequency. That is, the resonant frequency of the resonant circuit in the open state of the power transmission coil 10 is substantially equal to the switching frequency.
  • the power transmission coil 10 when the power transmission coil 10 is closed, the power transmission coil not only functions as a coil for generating a magnetic field but also reduces its inductance.
  • the resonance circuit formed by the coil 10 and the transmission resonance capacitor Cr deviates from the resonance operation at the switching frequency. That is, the resonant frequency by the power transmission coil 10 in the closed state and the power transmission resonant capacitor Cr is far from the switching frequency.
  • the capacitance of the power transmission resonance capacitor Cr is determined so that the resonance circuit resonates at the switching frequency when the power transmission coil 10 is open and deviates from the resonance operation at the switching frequency when the power transmission coil 10 is closed.
  • the power transmission coil 10 and the output portion of the high frequency power circuit 13 are connected by the twisted pair wire 12, unnecessary radiation from the connection portion between the power transmission coil 10 and the high frequency power circuit 13 is suppressed.
  • the region of the resonant circuit constituted by the power transmission coil 10 and the power transmission resonant capacitor Cr is clarified, and the fluctuation of the resonant frequency due to the use situation is suppressed (the twisted wire 12 is outside the resonant circuit).
  • the power transmission coil 10 preferably has a shape corresponding to the shape of the power reception coil 20 in a state where the power transmission coil 10 is open.
  • the magnetic coupling between the power transmission coil 10 and the power reception coil 20 can be effectively enhanced, and high power transmission efficiency can be obtained when the power transmission coil 10 is opened.
  • the power transmission coil 10 has flexibility, and when it is not to transmit power, it is easy to deform such as bundling, bending, double rounding and so on, so it has high portability and convenience.
  • the power transmission coil 10 be larger than the outer shape of the power reception coil 20 in the state where the power transmission coil 10 is open, and the coil opening be smaller than the outer shape of the power reception coil 20 in the substantially closed state. This makes it possible to reduce the size of the power transmission coil when the power transmission coil 10 is substantially closed while securing the power transmission efficiency when the power transmission coil 10 is open.
  • the power transmission coil 10 have an effective cross-sectional area of 4 A / mm 2 or less. As a result, the heat generation of the power transmission coil 10 is suppressed, and abnormal heat generation is prevented.
  • FIG. 3A, FIG. 3B, and FIG. 3C are circuit diagrams of the power receiving device.
  • the power receiving device shown in FIG. 3A includes a power receiving coil 20, a rectifier circuit 23A, and a load circuit 24.
  • the power receiving coil 20 is provided with a power receiving resonant capacitor Crs that constitutes a resonant circuit together with the power receiving coil 20.
  • the rectifying circuit 23A is configured of a rectifying diode D1 and a smoothing capacitor C1.
  • the rectifying circuit 23A rectifies and smoothes an electromotive force of a resonant circuit configured of the power receiving coil 20 and the power receiving resonant capacitor Crs, and supplies DC power to the load circuit 24.
  • the resonant circuit configured by the power receiving coil 20 and the power receiving resonant capacitor Crs performs resonant operation at the vibration frequency of the high frequency magnetic field generated in the power transmission coil 10 of the power transmission device 101.
  • the power reception coil 20 is magnetically coupled to the power transmission coil 10 of the power transmission device 101, and a current having the same frequency as the vibration frequency of the high frequency magnetic field generated by the power transmission coil 10 flows through the power reception coil 20. Thereby, the electromotive force of the resonance circuit is rectified and smoothed by the rectification circuit 23A, and the DC power is supplied to the load circuit 24.
  • the rectifying circuit 23B is configured by the rectifying diode D1, the smoothing capacitor C1, and the regulator circuit REG.
  • the other configuration is the same as that of the power receiving device shown in FIG.
  • the regulator circuit REG stabilizes the DC voltage rectified by the rectifying diode D1 and smoothed by the smoothing capacitor C1 to a constant voltage.
  • the diode bridge DB and the smoothing capacitor C1 constitute a rectifier circuit 23C.
  • the other configuration is the same as that of the power receiving device shown in FIG. According to this rectifier circuit 23C, both waves are rectified by the diode bridge DB and efficiently converted to DC power.
  • FIG. 4A and FIG. 4B are plan views of the power receiving device 202 according to the second embodiment.
  • the power receiving device 202 includes a power receiving coil 20, a power receiving coil connection unit 21, a twisted wire pair 22, a rectifier circuit 23, and a load circuit 24.
  • the power reception coil connection unit 21 is provided with a power reception resonance capacitor that constitutes a resonance circuit together with the power reception coil.
  • the rectifying circuit 23 and the receiving coil connection portion 21 are connected via a twisted pair wire 22.
  • the power receiving coil 20 includes a coil conductor coated with an insulating material, and has flexibility to close the coil opening.
  • FIG. 4A shows the open state of the power receiving coil 20.
  • FIG. 4B shows the closed state of the power receiving coil 20.
  • the resonant circuit including the power receiving coil 20 and the power receiving resonant capacitor resonates at the frequency of the high frequency magnetic field generated by the power transmitting coil 10. That is, the resonant frequency of the resonant circuit in the open state of the power receiving coil 20 is substantially equal to the frequency of the high frequency magnetic field generated by the power transmitting coil 10.
  • the receiving coil 20 by opening the receiving coil 20, the current induced in the resonant circuit formed by the receiving coil 20 and the receiving resonant capacitor is rectified by the rectifying circuit 23, and power is supplied to the load circuit 24.
  • the receiving coil 20 in the state where the receiving coil 20 is closed, the receiving coil 20 not only does not act as a coil for linking magnetic fluxes, but also its inductance is reduced.
  • the resonant circuit by the receiving resonant capacitor deviates from the resonant operation at the switching frequency. That is, the resonance frequency of the resonance circuit formed by the power receiving coil 20 in the closed state and the power receiving resonance capacitor is largely separated from the frequency of the high frequency magnetic field generated by the power transmission coil 10. Therefore, substantially no power is received.
  • the capacitance of the power reception resonance capacitor of the power reception device resonates at the frequency of the high frequency magnetic field generated by the power transmission coil 10 at the time of opening the power reception coil 20 and deviates from the resonant operation at the frequency of the high frequency magnetic field generated by the power transmission coil 10 at the time of closing. It is defined as follows.
  • the power receiving coil 20 preferably has a shape corresponding to the shape of the power transmitting coil 10 illustrated in FIG. 1A in a state where the power receiving coil 20 is open. As a result, the magnetic coupling between the power transmission coil 10 and the power reception coil 20 can be effectively enhanced, and high power transmission efficiency can be obtained when the power reception coil 20 is opened.
  • the power receiving coil 20 preferably has an effective cross-sectional area of 4 A / mm 2 or less. As a result, the heat generation of the power receiving coil 20 is suppressed, and abnormal heat generation is prevented.
  • FIG. 5A, FIG. 5B, and FIG. 5C are perspective views of the configuration of the power transmission device and the power reception device according to the third embodiment.
  • the power receiving device 203 has a cylindrical outer shape.
  • the power transmission device includes a power transmission coil 10, a power transmission coil connection unit 11, and a twisted wire pair 12.
  • the configuration of the power transmission coil 10 differs from that of the power transmission device 101 shown in the first embodiment.
  • the power transmission coil 10 is in the form of a belt, and as shown in FIG. 5B, the power transmission device 10 is covered on the power reception device 203 and used to surround (surround) the side surface of the power reception device 203. .
  • the power receiving device 203 internally includes a power receiving coil whose coil winding axis is in the Z-axis direction. Therefore, in the state shown in FIG. 5 (B), the power transmission coil 10 and the power reception coil are magnetically coupled.
  • the power transmission coil 10 and the power reception coil are not magnetically coupled.
  • the resonance circuit of the power transmission device is out of resonance operation, and power consumption can be suppressed.
  • the single power receiving device 203 is surrounded by the single power transmitting coil 10, but the plurality of power receiving devices 203 are single power transmitting coil 10. By enclosing, it is also possible to simultaneously transmit power of the plurality of power receiving devices.
  • the switch SW may be turned on when the power transmission device 101 is used, and the switch SW may be turned off when the power transmission device 101 is not used. Power transmission is stopped just by closing the switch.
  • the switch SW since power consumption is small in the substantially closed state of the power transmission coil 10, the switch SW can be used with the switch SW turned on when not in use for a short time. In addition, even if the switch SW is turned off, unnecessary power consumption is small.
  • power transmission by wireless is not performed in the closed state of the power transmission coil 10, it is not limited to the operation procedure of opening the power transmission coil 10 and then turning on the switch SW, power transmission after first turning on the switch SW.
  • the coil 10 may be opened. That is, even if the switch SW is in the on state, if the power transmission coil 10 is in the closed state, there is no unnecessary radiation and it does not affect the surroundings.
  • 1 (A), 1 (B), 1 (C), and 2 show an example using the power transmission coil of approximately one turn, but the power transmission coil has a plurality of turns. It is also good. Further, the power receiving coil is not limited to one turn, and may be plural turns. In addition, it may be spiral.
  • C1 Smoothing capacitor CN1, CN2: Connector CNT: Switching control circuit Cr: Power transmission resonance capacitor Crs: Receiving resonance capacitor D1: Rectifying diode DB: Diode bridge Q1: High side switch element Q2: Low side switch element REG: Regulator circuit SW: Switch DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Power transmission coil 11 ... Power transmission coil connection part 12 ... Twisted wire pair 13 ... High frequency electric power circuit 14 ... Power supply cable 15 ... DC power supply 20 ... Receiving coil connection 21 ... Reception coil connection part 22 ... Twisted wire pair 23, 23A, 23B, 23C ... Rectifying circuit 24 ... Load circuit 30 ... Receiving coil 101 ... Power transmission device 201 to 203 ... Power reception device

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)

Abstract

電力送電装置(101)は、直流電源(15)をスイッチング周波数の高周波電力に変換する高周波電力回路(13)と、高周波電力回路(13)に接続され、電力受電装置(201)の受電コイル(20)に対して磁気結合する送電コイル(10)と、送電コイル(10)に接続されて、送電コイル(10)と共に共振回路を構成する送電共振キャパシタと、を備える。送電コイル(10)は、コイル開口を閉じることのできる柔軟性を有し、送電共振キャパシタは、送電コイル(10)が開口した状態で、共振回路の共振周波数がスイッチング周波数で共振動作し、送電コイル(10)が実質的に閉口した状態で、共振回路の共振周波数がスイッチング周波数で共振動作から外れるキャパシタンスに設定されている。

Description

電力送電装置および電力受電装置
 本発明は、送電コイルを備える電力送電装置と受電コイルを備える電力受電装置とを用い、電力送電装置から電力受電装置へワイヤレスで電力を伝送する装置に関するものである。
 電力送電装置の送電コイルと電力受電装置の受電コイルとが磁界を介して結合することで、ワイヤレスで電力を伝送するシステムにおいては、必要な伝送電力の大きさに応じて送電コイルおよび受電コイルのサイズが設計される。
 一般に、必要な電力消費が少ない小型の電力受電装置であれば、受電コイルは小さく構成できる。しかし、受電コイルの小形化に伴って電力受電効率が急激に悪化すること等に起因して、電力受電装置本体の小形化ほどには受電コイルを小さくことは困難である。そこで、特許文献1には、不使用時に受電コイルのコイル開口を小さくできるようにしたワイヤレス電力受電装置が示されている。
特開2013-165190号公報
 上述の受電コイルの実質的なコイル開口を不使用時に畳めるようにした装置は、電力受電装置の不使用時の携帯性が高まる点では有効である。
 しかし、特許文献1では、コイル開口の開閉に伴って変化する回路動作については特段の考慮がなされていない。特に、コイル開口を開閉自在に構成したコイルを送電コイルに適用しようとすると、不使用時に電力損失、発熱、不要輻射が発生するといった、解決すべき課題が生じる。
 本発明の目的は、コイル開口の開閉に応じて適切な回路動作がなされるようにして、不要な高周波磁界や共振電流の発生を抑制し、異常な回路動作を抑制した電力送電装置および電力受電装置を提供することにある。
(1)本発明の電力送電装置は、
 直流電源をスイッチング周波数の高周波電力に変換する高周波電力回路と、前記高周波電力回路の高周波出力に電気的に接続され、電力受電装置の受電コイルに対して磁気結合する送電コイルと、前記送電コイルに電気的に接続され、前記送電コイルと共に送電共振回路を構成する送電共振キャパシタと、を備え、
 前記送電コイルは、絶縁材で被覆されたコイル導体を備え、コイル開口を閉じることのできる柔軟性を有し、
 前記送電共振キャパシタは、前記送電コイルが開口した状態で、前記送電共振回路が前記スイッチング周波数で共振動作し、前記送電コイルが実質的に閉口した状態で、前記送電共振回路の共振周波数が前記スイッチング周波数で前記共振動作から外れるキャパシタンスに設定されたことを特徴とする。
 上記構成により、送電コイルが開口した状態で、共振回路がスイッチング周波数で共振動作し、送電コイルが実質的に閉口した状態で、共振回路がスイッチング周波数での共振動作から外れるので、不使用時に送電コイルを実質的に閉口するだけで、その送電コイルに流れる電流が抑制され、送電コイルからの高周波磁界の発生(不要輻射)が抑制される。また、無駄な電力消費も抑制される。さらに、高周波電力回路および送電コイルの発熱も抑制される。
(2)前記送電コイルは、前記送電コイルが閉口した状態で、前記コイル導体から発生する磁束を互いに打ち消し合って高周波磁界の発生を抑制することが好ましい。このことにより、送電コイルからの不要な高周波磁界の発生が効果的に抑制される。
(3)前記送電コイルは、前記送電コイルが開口した状態で前記受電コイルの形状に応じた形状になることが好ましい。このことにより、送電コイルと受電コイルとの磁気結合を効果的に高めることができ、送電コイルの開口時に高い電力伝送効率が得られる。
(4)前記送電コイルは、前記送電コイルが開口した状態で、当該送電コイルの開口が前記受電コイルの外形より大きくなり、実質的に閉口した状態で前記送電コイルの開口が前記受電コイルの外形より小さくなることが好ましい。このことにより、送電コイルの開口時の電力伝送効率を確保しつつ、送電コイルの実質的閉口時の小形化が可能となる。
(5)前記送電コイルと前記高周波電力回路の出力部との間は撚り対線で接続されていることが好ましい。このことにより、送電コイルと高周波電力回路との接続部からの不要輻射が抑制される。また、送電コイルと送電共振キャパシタとで構成される共振回路の領域が明確となり、(撚り対線は共振回路外となり、)使用状況による共振周波数の変動が抑制される。
(6)前記送電コイルは、4 A/mm2 以下の実効断面積を有することが好ましい。このことにより、送電コイルの発熱が抑制され異常発熱が防止される。
(7)本発明の電力受電装置は、
 磁気結合する相手である送電コイルが発生する高周波磁界の振動周波数と同じ周波数の電流が流れる、電力送電装置に設けられた送電コイルに対して磁気結合する受電コイルと、前記受電コイルに電気的に接続され、前記受電コイルと共に受電共振回路を構成する受電共振キャパシタと、前記受電コイルに接続される整流回路と、前記整流回路に接続される負荷回路と、を備え、
 前記受電コイルは、絶縁材で被覆されたコイル導体を備え、コイル開口を閉じることのできる柔軟性を有し、
 前記受電共振キャパシタは、前記受電コイルが開口した状態で、前記受電共振回路の共振周波数が前記高周波磁界の振動周波数で共振動作し、前記受電コイルが実質的に閉口した状態で、前記受電共振回路の共振周波数が前記高周波磁界の振動周波数で前記共振動作から外れるキャパシタンスに設定されたことを特徴とする。
 上記構成により、受電コイルが開口した状態で、共振回路が高周波磁界の周波数で共振動作し、受電コイルが実質的に閉口した状態で、共振回路が高周波磁界の周波数での共振動作から外れるので、不使用時に受電コイルを実質的に閉口するだけで、その受電コイルに流れる電流が抑制され、無駄な電力受電が抑制される。また、負荷回路、整流回路および受電コイルの発熱が抑制される。
(8)前記受電コイルは、前記受電コイルが閉口した状態で、当該受電コイルに鎖交する磁束を抑制して共振電流の発生を抑制することが好ましい。このことにより、非受電状態での受電コイルに流れる電流が効果的に抑制される。
(9)前記受電コイルは、前記受電コイルが開口した状態で前記送電コイルの形状に応じた形状になることが好ましい。このことにより、送電コイルと受電コイルとの磁気結合を効果的に高めることができ、受電コイルの開口時に高い電力伝送効率が得られる。
(10)前記受電コイルと前記整流回路の入力部との間は撚り対線で接続されていることが好ましい。このことにより、受電コイルと整流回路との接続部からの不要輻射が抑制される。また、受電コイルと受電共振キャパシタとで構成される共振回路の領域が明確となり、(撚り対線は共振回路外となり、)使用状況による共振周波数の変動が抑制される。
(11)前記受電コイルは、4 A/mm2 以下の実効断面積を有することが好ましい。このことにより、受電コイルの発熱が抑制され異常発熱が防止される。
 本発明によれば、電力送電装置においては、不使用時に送電コイルを実質的に閉口するだけで、その送電コイルに流れる電流が抑制されるので、送電コイルからの不要な高周波磁界の発生が抑制され、無駄な電力消費が抑制され、高周波電力回路および送電コイルの発熱が抑制される。さらに、送電コイルが閉口した状態で、コイル導体に流れる共振電流は、発生する磁束を互いに打ち消し合って高周波磁界の発生が抑制される。また、電力受電装置においては、不使用時に受電コイルを実質的に閉口するだけで、その受電コイルに流れる電流が抑制されるので、無駄な電力受電が抑制され、負荷回路、整流回路および受電コイルの発熱が抑制される。さらに、受電コイルが閉口した状態で、コイル導体に鎖交する磁束を抑制して共振電流の発生が抑制される。
図1(A)、図1(B)、図1(C)は、本発明の一実施形態である電力送電装置101の外観図である。 図2は電力送電装置101の回路図である。 図3(A)、図3(B)、図3(C)は電力受電装置の回路図である。 図4(A)、図4(B)は第2実施形態に係る電力受電装置202の平面図である。 図5(A)、図5(B)、図5(C)は、第3の実施形態に係る電力送電装置および電力受電装置の構成を斜視図である。
 以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。第2の実施形態以降では第1の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
《第1の実施形態》
 図1(A)、図1(B)、図1(C)は、本発明の一実施形態である電力送電装置101の外観図である。
 図1(A)に示す例では、二つの電力受電装置201と、この二つの電力受電装置201へワイヤレスで電力を送電する一つの電力送電装置101を示している。
 電力送電装置101は、送電コイル10、送電コイル接続部11、撚り対線12、高周波電力回路13、電源ケーブル14、および直流電源15を備える。
 送電コイル10は、絶縁材で被覆されたコイル導体を備え、コイル開口を閉じることのできる柔軟性を有する。図1(A)に示す状態では1ターンの概略円形のコイルを形成している。図1(B)に示す状態では、送電コイル10は殆ど閉口されていて、曲げて畳まれている。さらに、図1(C)に示す状態では、送電コイル10は完全に閉口されていている。すなわち、送電コイル10のコイル導体同士が並走しており、コイル開口となるコイル導体同士の隙間が実質的に無い状態となっている。送電コイル10のコイル導体同士が並走している部分では、それぞれのコイル導体を被覆する絶縁材同士が接触している。
 送電コイル接続部11には、送電コイル10と共に共振回路を構成する送電共振キャパシタが設けられている。
 高周波電力回路13と送電コイル接続部11との間は撚り対線12を介して接続されている。高周波電力回路13と直流電源15との間は電源ケーブル14を介して接続されている。
 電源ケーブル14はリール付きの伸縮自在のケーブルであり、一方はコネクタCN1を介して高周波電力回路13に接続され。他方はコネクタCN2を介して直流電源15に接続される。
 直流電源15は、電池を電源として、所定の直流電圧に変換する電源回路である。
 電力受電装置201は受電コイル20を備える。この受電コイル20が送電コイル10の開口内に位置することで、受電コイル20と送電コイル10とは磁気結合する。
 図2は電力送電装置101の回路図である。この図2に表れているように、電力送電装置101は、送電コイル10と送電共振キャパシタCrとが直列接続されていて、撚り対線12を介して高周波電力回路13に接続されている。高周波電力回路13は、ハイサイドスイッチ素子Q1とローサイドスイッチ素子Q2と、この二つのスイッチ素子Q1,Q2を制御するスイッチング制御回路CNTとを備える。高周波電力回路13は直流電源15を入力電源として動作する。直流電源15と高周波電力回路13との間にはスイッチSWが挿入されている。
 上記スイッチング制御回路CNTは、例えば、6MHz~14MHzの周波数帯内の所定周波数でスイッチ素子Q1,Q2を、デッドタイムを挟んで交互にスイッチングする。
 図1(A)に示したように、送電コイル10を開口した状態で、送電コイル10と送電共振キャパシタCrによる共振回路は上記スイッチング周波数で共振する。つまり、送電コイル10の開口状態での共振回路の共振周波数はスイッチング周波数に実質的に等しい。
 このように、送電コイル10を開口することで、送電コイル10から高周波磁界が発生され、電力受電装置201へワイヤレスで電力が送電される。
 図1(B)、図1(C)に示したように、送電コイル10を閉口した状態では、送電コイルは磁界発生のためのコイルとして作用しないだけでなく、そのインダクタンスが小さくなるので、送電コイル10と送電共振キャパシタCrによる共振回路は上記スイッチング周波数での共振動作から外れる。つまり、閉口状態の送電コイル10と送電共振キャパシタCrによる共振周波数はスイッチング周波数とは大きく離れる。
 送電共振キャパシタCrのキャパシタンスは、共振回路が上記送電コイル10の開口時にスイッチング周波数で共振動作し、閉口時にスイッチング周波数での共振動作から外れるように定められている。
 また、送電コイル10のコイル導体同士が並走する部分では、それぞれのコイル導体同士に流れる電流により発生する磁束が互いに打ち消し合い、高周波磁界の発生を抑制する。すなわち、送電コイル10が閉口した状態においては、送電コイル10は、コイル導体から発生する磁束を互いに打ち消し合って高周波磁界の発生を抑制する。
 送電コイル10と高周波電力回路13の出力部との間は撚り対線12で接続されていることで、送電コイル10と高周波電力回路13との接続部からの不要輻射が抑制される。また、送電コイル10と送電共振キャパシタCrとで構成される共振回路の領域が明確となり、(撚り対線12は共振回路外となり、)使用状況による共振周波数の変動が抑制される。
 送電コイル10は、送電コイル10が開口した状態で受電コイル20の形状に応じた形状になることが好ましい。このことにより、送電コイル10と受電コイル20との磁気結合を効果的に高めることができ、送電コイル10の開口時に高い電力伝送効率が得られる。また、送電コイル10は柔軟性を有し、送電しない場合は、束ねたり、折り曲げたり、二重にして丸めたりするなど、変形させやすいので携帯性、利便性が高い。
 また、送電コイル10は、送電コイル10が開口した状態で受電コイル20の外形より大きくなり、実質的に閉口した状態でコイル開口が受電コイル20の外形より小さくなることが好ましい。このことにより、送電コイル10の開口時の電力伝送効率を確保しつつ、送電コイルの実質的閉口時の小形化が可能となる。
 送電コイル10は、4 A/mm2 以下の実効断面積を有することが好ましい。このことにより、送電コイル10の発熱が抑制され、異常発熱が防止される。
 図3(A)、図3(B)、図3(C)は電力受電装置の回路図である。図3(A)に示す電力受電装置は、受電コイル20、整流回路23A、負荷回路24を備える。
 受電コイル20には、受電コイル20と共に共振回路を構成する受電共振キャパシタCrsが設けられている。
 整流回路23Aは整流ダイオードD1および平滑キャパシタC1とで構成されている。整流回路23Aは、受電コイル20と受電共振キャパシタCrsとで構成される共振回路の起電力を整流平滑し、負荷回路24へ直流電力を供給する。
 受電コイル20と受電共振キャパシタCrsとで構成される共振回路は、電力送電装置101の送電コイル10に発生する高周波磁界の振動周波数で共振動作する。受電コイル20は電力送電装置101の送電コイル10と磁気結合して、受電コイル20に、送電コイル10が発生する高周波磁界の振動周波数と同じ周波数の電流が流れる。これにより、共振回路の起電力が整流回路23Aで整流平滑され、負荷回路24へ直流電力が供給される。
 図3(B)に示す例では、整流ダイオードD1、平滑キャパシタC1およびレギュレータ回路REGで整流回路23Bが構成されている。その他の構成は図3(A)に示した電力受電装置と同じである。レギュレータ回路REGは、整流ダイオードD1により整流され平滑キャパシタC1により平滑された直流電圧を一定電圧に安定化させる。
 図3(C)に示す例では、ダイオードブリッジDBおよび平滑キャパシタC1で整流回路23Cが構成されている。その他の構成は図3(A)に示した電力受電装置と同じである。この整流回路23Cによれば、ダイオードブリッジDBで両波整流されて、効率良く直流電力に変換される。
《第2の実施形態》
 図4(A)、図4(B)は第2実施形態に係る電力受電装置202の平面図である。この電力受電装置202は、受電コイル20、受電コイル接続部21、撚り対線22、整流回路23および負荷回路24を備える。
 受電コイル接続部21には、受電コイルと共に共振回路を構成する受電共振キャパシタが設けられている。整流回路23と受電コイル接続部21との間は撚り対線22を介して接続されている。
 受電コイル20は、絶縁材で被覆されたコイル導体を備え、コイル開口を閉じることのできる柔軟性を有する。
 図4(A)は受電コイル20の開口状態を示している。図4(B)は、この受電コイル20の閉口状態を示している。
 図4(A)に示すように、受電コイル20を開口した状態で、受電コイル20と受電共振キャパシタによる共振回路は、送電コイル10が発生する高周波磁界の周波数で共振する。つまり、受電コイル20の開口状態での共振回路の共振周波数は送電コイル10が発生する高周波磁界の周波数に実質的に等しい。
 このように、受電コイル20を開口することで、受電コイル20と受電共振キャパシタによる共振回路に誘導される電流が整流回路23で整流されて、負荷回路24へ電力供給される。
 図4(B)に示したように、受電コイル20を閉口した状態では、受電コイル20は磁束が鎖交するためのコイルとして作用しないだけでなく、そのインダクタンスが小さくなるので、受電コイル20と受電共振キャパシタによる共振回路は上記スイッチング周波数で共振動作から外れる。つまり、閉口状態の受電コイル20と受電共振キャパシタによる共振回路の共振周波数は送電コイル10が発生する高周波磁界の周波数とは大きく離れる。したがって、実質的に受電されない。
 電力受電装置の受電共振キャパシタのキャパシタンスは、受電コイル20の開口時に送電コイル10が発生する高周波磁界の周波数で共振動作し、閉口時に送電コイル10が発生する高周波磁界の周波数での共振動作から外れるように定められている。
 受電コイル20は、受電コイル20が開口した状態で、図1(A)に示した送電コイル10の形状に応じた形状になることが好ましい。このことにより、送電コイル10と受電コイル20との磁気結合を効果的に高めることができ、受電コイル20の開口時に高い電力伝送効率が得られる。
 受電コイル20と整流回路23の入力部との間は撚り対線22で接続されていることで、受電コイル20と整流回路23との接続部からの不要輻射が抑制される。また、受電コイル20と受電共振キャパシタとで構成される共振回路の領域が明確となり、(撚り対線は共振回路外となり、)使用状況による共振周波数の変動が抑制される。
 受電コイル20は、4 A/mm2 以下の実効断面積を有することが好ましい。このことにより、受電コイル20の発熱が抑制され、異常発熱が防止される。
《第3の実施形態》
 図5(A)、図5(B)、図5(C)は、第3の実施形態に係る電力送電装置および電力受電装置の構成を斜視図である。電力受電装置203は外形が円柱形状である。電力送電装置は送電コイル10、送電コイル接続部11、撚り対線12を備える。第1の実施形態で示した電力送電装置101とは、送電コイル10の構成が異なる。
 本実施形態の送電コイル10はベルト状であり、図5(B)に示すように、送電コイル10を電力受電装置203に被せて、電力受電装置203の側面を取り囲む(周回する)ように用いる。電力受電装置203は、内部にZ軸方向をコイル巻回軸とする受電コイルが備えている。したがって、図5(B)に示す状態で、送電コイル10受電コイルとは磁気結合する。
 図5(A)、図5(C)に示す状態では送電コイル10と受電コイルとは磁気結合しない。特に、図5(C)に示すように、送電コイル10を閉口することで、電力送電装置の共振回路は共振動作から外れ、電力消費は抑えられる。
 図5(B)に示した例では、単一の電力受電装置203を単一の送電コイル10で囲んで使用する形態を示したが、複数の電力受電装置203を単一の送電コイル10で囲むことで、それら複数の電力受電装置の同時に電力送電することもできる。
 以上に示したいずれも実施形態でも、基本的には、電力送電装置101の使用時にスイッチSWをオンし、不使用時にスイッチSWをオフすればよいが、上述のとおり、送電コイル10を実質的に閉口するだけで電力伝送は停止される。また、送電コイル10の実質的閉口状態では電力消費が少ないので、短時間の不使用時にはスイッチSWをオンしたままでも利用できる。また、スイッチSWのオフを忘れても、無駄な電力消費は少ない。また、送電コイル10の閉口状態ではワイヤレスでの電力送電が成されないので、送電コイル10を開口してからスイッチSWをオンする、という操作手順に限らず、先にスイッチSWをオンしてから送電コイル10を開口させてもよい。つまり、スイッチSWがオン状態あっても、送電コイル10が閉口状態であれば、不要輻射は無く、周囲に影響を与えない。
 なお、図1(A)、図1(B)、図1(C)、図2に示した例では、ほぼ1ターンの送電コイルを用いる例を示したが、送電コイルは複数ターンであってもよい。また、受電コイルについても1ターンに限らず複数ターンであってもよい。また、スパイラル状であってもよい。
 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。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。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、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。
C1…平滑キャパシタ
CN1,CN2…コネクタ
CNT…スイッチング制御回路
Cr…送電共振キャパシタ
Crs…受電共振キャパシタ
D1…整流ダイオード
DB…ダイオードブリッジ
Q1…ハイサイドスイッチ素子
Q2…ローサイドスイッチ素子
REG…レギュレータ回路
SW…スイッチ
10…送電コイル
11…送電コイル接続部
12…撚り対線
13…高周波電力回路
14…電源ケーブル
15…直流電源
20…受電コイル
21…受電コイル接続部
22…撚り対線
23,23A,23B,23C…整流回路
24…負荷回路
30…受電コイル
101…電力送電装置
201~203…電力受電装置

Claims (11)

  1.  直流電源をスイッチング周波数の高周波電力に変換する高周波電力回路と、前記高周波電力回路の高周波出力に電気的に接続され、電力受電装置の受電コイルに対して磁気結合する送電コイルと、前記送電コイルに電気的に接続され、前記送電コイルと共に送電共振回路を構成する送電共振キャパシタと、を備え、
     前記送電コイルは、絶縁材で被覆されたコイル導体を備え、コイル開口を閉じることのできる柔軟性を有し、
     前記送電共振キャパシタは、前記送電コイルが開口した状態で、前記送電共振回路が前記スイッチング周波数で共振動作し、前記送電コイルが実質的に閉口した状態で、前記送電共振回路の共振周波数が前記スイッチング周波数で前記共振動作から外れるキャパシタンスに設定されたことを特徴とする電力送電装置。
  2.  前記送電コイルは、前記送電コイルが閉口した状態で、前記コイル導体から発生する磁束を互いに打ち消し合って高周波磁界の発生を抑制する、請求項1に記載の電力送電装置。
  3.  前記送電コイルは、前記送電コイルが開口した状態で前記受電コイルの形状に応じた形状になる、請求項1または2に記載の電力送電装置。
  4.  前記送電コイルは、前記送電コイルが開口した状態で前記受電コイルの外形より大きくなり、実質的に閉口した状態で前記受電コイルの外形より小さくなる、請求項1から3のいずれかに記載の電力送電装置。
  5.  前記送電コイルと前記高周波電力回路の出力部との間は撚り対線で接続されている、請求項1から4のいずれかに記載の電力送電装置。
  6.  前記送電コイルは、4A/mm2 以下の実効断面積を有する、請求項1から5のいずれかに記載の電力送電装置。
  7.  磁気結合する相手である送電コイルが発生する高周波磁界の振動周波数と同じ周波数の電流が流れる、電力送電装置に設けられた送電コイルに対して磁気結合する受電コイルと、前記受電コイルに電気的に接続され、前記受電コイルと共に受電共振回路を構成する受電共振キャパシタと、前記受電コイルに接続される整流回路と、前記整流回路に接続される負荷回路と、を備え、
     前記受電コイルは、絶縁材で被覆されたコイル導体を備え、コイル開口を閉じることのできる柔軟性を有し、
     前記受電共振キャパシタは、前記受電コイルが開口した状態で、前記受電共振回路の共振周波数が前記高周波磁界の振動周波数で共振動作し、前記受電コイルが実質的に閉口した状態で、前記受電共振回路の共振周波数が前記高周波磁界の振動周波数で前記共振動作から外れるキャパシタンスに設定されたことを特徴とする電力受電装置。
  8.  前記受電コイルは、前記受電コイルが閉口した状態で、当該受電コイルに鎖交する磁束を抑制して共振電流の発生を抑制する、請求項7に記載の電力受電装置。
  9.  前記受電コイルは、前記受電コイルが開口した状態で前記送電コイルの形状に応じた形状になる、請求項7または8に記載の電力受電装置。
  10.  前記受電コイルと前記整流回路の入力部との間は撚り対線で接続されている、請求項7から9のいずれかに記載の電力受電装置。
  11.  前記受電コイルは、4 A/mm2 以下の実効断面積を有する、請求項7から10のいずれかに記載の電力受電装置。
PCT/JP2018/018552 2017-09-12 2018-05-14 電力送電装置および電力受電装置 WO2019053945A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019541639A JP6904424B2 (ja) 2017-09-12 2018-05-14 電力送電装置および電力受電装置
CN201880044120.8A CN110832738B (zh) 2017-09-12 2018-05-14 电力送电装置以及电力受电装置
US16/717,659 US10998772B2 (en) 2017-09-12 2019-12-17 Electric power transmitting device and electric power receiving device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017174437 2017-09-12
JP2017-174437 2017-09-12

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US16/717,659 Continuation US10998772B2 (en) 2017-09-12 2019-12-17 Electric power transmitting device and electric power receiving device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019053945A1 true WO2019053945A1 (ja) 2019-03-21

Family

ID=65723521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/018552 WO2019053945A1 (ja) 2017-09-12 2018-05-14 電力送電装置および電力受電装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10998772B2 (ja)
JP (1) JP6904424B2 (ja)
CN (1) CN110832738B (ja)
WO (1) WO2019053945A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021104136A1 (zh) * 2019-11-27 2021-06-03 邢益涛 一种模块化的无线充电系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160126774A1 (en) * 2013-05-31 2016-05-05 Zte Corporation Wireless Charging Method and Apparatus for Handheld Mobile Terminal
US20160181852A1 (en) * 2014-12-23 2016-06-23 Intel Corporation Wireless power receiving coil along a loop of a device
WO2016101244A1 (en) * 2014-12-26 2016-06-30 Intel Corporation Head mounted wearable device power supply system
WO2016203720A1 (ja) * 2015-06-19 2016-12-22 株式会社デンソー 送電補助装置及び無線給電システム
JP2017143699A (ja) * 2016-02-12 2017-08-17 株式会社ダイヘン 非接触電力伝送システム、および、送電装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10119283A1 (de) * 2001-04-20 2002-10-24 Philips Corp Intellectual Pty System zur drahtlosen Übertragung elektrischer Leistung, ein Kleidungsstück, ein System von Kleidungsstücken und Verfahren zum Übertragen von Signalen und/oder elektrischer Leistung
EP1681010B1 (en) * 2003-10-27 2012-10-10 Olympus Corporation Capsule type medical device
JP4930601B2 (ja) * 2007-12-18 2012-05-16 株式会社村田製作所 磁性体アンテナおよびアンテナ装置
EP2670023A4 (en) * 2011-01-26 2016-11-02 Murata Manufacturing Co ENERGY TRANSMISSION SYSTEM
US10685780B2 (en) * 2011-03-29 2020-06-16 Sony Corporation Electric power feed apparatus, electric power feed system, and electronic apparatus
JP5846946B2 (ja) * 2012-02-03 2016-01-20 Hoya株式会社 共鳴信号増幅用プローブ及び内視鏡用高周波処置具
JP2013165190A (ja) * 2012-02-10 2013-08-22 Seiko Instruments Inc フレキシブルコイル及びこれを用いたワイヤレス受電装置
CN104487131A (zh) * 2012-03-13 2015-04-01 阳光心脏有限公司 关于无线电力传输的方法系统和设备
CN104718682A (zh) * 2012-10-11 2015-06-17 株式会社村田制作所 无线供电装置
JP6115626B2 (ja) * 2013-02-15 2017-04-19 株式会社村田製作所 ワイヤレス給電装置
US10320228B2 (en) * 2014-09-08 2019-06-11 Empire Technology Development Llc Power coupling device
JP6359924B2 (ja) * 2014-09-17 2018-07-18 トヨタ自動車株式会社 非接触送受電システム
CN204928152U (zh) * 2015-08-31 2015-12-30 中国石油化工股份有限公司 一种配电网抗震荡装置
JP6284055B2 (ja) * 2016-03-30 2018-02-28 Tdk株式会社 送電装置
JP6927688B2 (ja) * 2016-10-28 2021-09-01 パナソニック株式会社 送電システム
JP6594373B2 (ja) * 2017-05-10 2019-10-23 パナソニック株式会社 送電装置
CN113302815B (zh) * 2019-02-28 2023-12-05 日特有限公司 非接触电力供给系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160126774A1 (en) * 2013-05-31 2016-05-05 Zte Corporation Wireless Charging Method and Apparatus for Handheld Mobile Terminal
US20160181852A1 (en) * 2014-12-23 2016-06-23 Intel Corporation Wireless power receiving coil along a loop of a device
WO2016101244A1 (en) * 2014-12-26 2016-06-30 Intel Corporation Head mounted wearable device power supply system
WO2016203720A1 (ja) * 2015-06-19 2016-12-22 株式会社デンソー 送電補助装置及び無線給電システム
JP2017143699A (ja) * 2016-02-12 2017-08-17 株式会社ダイヘン 非接触電力伝送システム、および、送電装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021104136A1 (zh) * 2019-11-27 2021-06-03 邢益涛 一种模块化的无线充电系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN110832738B (zh) 2023-08-22
US20200127499A1 (en) 2020-04-23
JPWO2019053945A1 (ja) 2019-11-07
US10998772B2 (en) 2021-05-04
CN110832738A (zh) 2020-02-21
JP6904424B2 (ja) 2021-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4258505B2 (ja) 給電システム
JP6288519B2 (ja) 無線電力伝送システム
JP5738497B1 (ja) 共振結合型電力伝送システム、共振型電力送信装置及び共振型電力受信装置
JP5550785B2 (ja) 非接触型の誘導電力伝送システムの回路
JP3203150U (ja) 電磁波発散の抑制と充電効率の向上が成し遂げられた、無線充電デバイスおよびシステム
JP2015505664A (ja) 別々に整調可能な共振器を用いる無線電力伝送装置
JP6047911B2 (ja) 電子機器および給電システム
JP6305439B2 (ja) 共振型電力伝送装置
WO2019053945A1 (ja) 電力送電装置および電力受電装置
WO2015087396A1 (ja) 高周波電源用整流回路
US10069342B2 (en) Power supply apparatus
JP6183243B2 (ja) 電力伝送システム、受電装置及び送電装置
EP3771070B1 (en) Resonant rectifier circuit
JP7378084B2 (ja) 非接触給電システム
WO2016136568A1 (ja) 回路装置および電力伝送システム
JP6873263B2 (ja) 受電装置、及び非接触電力伝送システム
WO2022004034A1 (ja) ワイヤレス給電システム
KR101745043B1 (ko) 무선 전력 전송 기기 및 그 방법
US11637460B2 (en) Wireless power transfer system having an electric field shield member
JP7422554B2 (ja) 非接触給電システム
JP2023142279A (ja) 電力変換装置
WO2014115215A1 (ja) 非接触充電器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18856243

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019541639

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18856243

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1