非接触电功率传输系统及该系统中的负载装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种非接触电功率传输系统及该系统中的负载装置，是使用磁共振的非接触电功率传输装置，其能减小线圈间距离较近时的共振频率的变动，抑制传输效率的劣化。做成在供电侧磁共振线圈（１）和负载侧磁共振线圈（２）间放入供电侧供电线圈（１０１）和负载侧供电线圈（１０２）的结构的线圈配置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非接触电功率传输系统及该非接触电功率传输系统中的负载装置。例 如涉及采用了磁共振现象的非接触电功率传输方法及装置，涉及适用于向搭载了非接触IC卡或电池的便携设备进行充电的充电装置。
技术介绍
例如，公开有日本专利特开平11-188113号公报。在该公报中记载有「课题」即 使收发线圈的距离变动，线圈的共振状态也不会破坏，能够进行稳定地电功率传输。「解决 方法」具有夹着表皮对向配置的发送线圈21和接收线圈11 ;与发送线圈21连接构成共振 电路的可变电容器22 ;与接收线圈11连接构成共振电路的可变电容器12 ;分别检测发送线圈21、和接收线圈11中的电压电平的电压检测电路23、13 ;将由电压检测电路23检测出 的电压水平作为输入，以该检测电压电平始终保持最高值的方式改变可变电容器22的容 量的电容控制电路24 ;将由电压检测电路13检测出的电压水平作为输入，以该检测电压电 平始终保持最高值的方式改变可变电容器12的容量的电容控制电路14。 另夕卜，例如，有Andre Kurs et al. "Wireless Power Transfer viaStrongly Coupled Magnetic Resonances, " SCIENCE, V0L317pp83-856JULY 2007.该文献中记载 有"Using self-resonant coils in a stronglycoupled regime, we experime ntally demonstrated efficient nonradiativ印ower transfer over distances up to 8times the radius of the coils. We wrerable to transfer 60watts with 40% efficiency over distances in excess of2meters. We present a quantitative model describing the power transfer, which matches the experimental results to within 5%. We discuss th印ractical applicability of this system and suggest directions for furtherstudy.，， 专利文献1 :日本专利特开平11-188113号公报 非专利文献1 :Andre Kurs et al. "Wireless Power Transfer viaStronglyCoupled Magnetic Resonances, " SCIENCE, V0L317pp83-856JULY 2007. 作为本专利技术人研讨的技术，涉及非接触电功率传输装置的技术，例如作为一例研究出如图8所示的构造的装置。 图8所示的非接触电功率传输装置利用电磁感应的磁共振现象，由供电侧磁共振 线圈1、负载侧磁共振线圈2、供电侧供电线圈3、负载侧供电线圈4、振荡器5和负载的灯泡 6构成，通过与供电侧磁共振线圈1接近并在距离ks设置供电侧供电线圈3，通过电磁感应 与供电侧磁共振线圈1耦合。此时，利用与主要由供电侧磁共振线圈1的直径和匝数决定 的共振频率相等的频率，从振荡器5向供电侧供电线圈3供给传输电功率时，供电侧磁共振 线圈1效率良好地被激振，因此，在供电侧磁共振线圈1上利用共振频率，流过大电流而产 生强磁场。在此，与供电侧磁共振线圈1具有相同的共振频率的负载侧磁共振线圈2和供 电侧磁共振线圈l强力耦合(磁共振现象)，因此，在负载侧磁共振线圈2也流过大电流，在4与其接近设置在距离kD的负载侧供电线圈4上通过电磁感应产生电动势。通常将该现象 称为基于磁共振的非接触电功率传输。 作为上面的非接触电功率传输的例子，下面说明非专利文献1中记载的实验内 容。 非专利文献1的实验的构成是与图8所示的技术的一例相同的构成，供电侧磁 共振线圈1和负载侧磁共振线圈2的直径为60cm，匝数为5. 25圈，此时的磁共振频率约 lOMHz。另外，供电侧供电线圈3和负载侧供电线圈4的直径为50cm，供电线圈和磁共振线 圈间的各距离ks、kD为10cm，能够得到供电侧磁共振线圈1和负载侧磁共振线圈2的距离 k为100cm时，传输效率为90X以上，为200cm时，传输效率为45X的实验结果。使用通常 的电磁感应时，传输距离从数mm到数cm，效率为约50% 75%左右，由此，延长传输距离 时，传输效率大幅劣化，因此，可以说利用磁共振现象的电功率传输在传输距离及传输效率 方面优异。 另外，作为本专利技术人研讨的技术，涉及非接触电功率传输装置的其他的技术，例如 作为一例研究出如图9所示的构成。 图9所示的非接触电功率传输装置利用电磁感应，由供电侧电磁感应线圈10、负 载侧电磁感应线圈11 、可变容量电容器12 、 13 、平滑用电容器14、整流电路15 、驱动电路16 、 负载电路17、电压检测电路18， 19、以及电容控制电路20，21构成，整流电路15利用由整流 用二极管31 、32、33、34组成的桥式电路构成。 在该图中，利用与驱动电路16连接的供电侧电磁感应线圈10的电感和与之并联 连接的可变容量电容器12的容量值来决定的共振频率，此时在供电侧电磁感应线圈10中 流过大的电流，产生强的磁场。 另外，负载侧的电磁感应线圈11与整流电路15连接，并且并联连接有可变容量电 容器13，在供电侧电磁感应线圈IO的磁场的频率，与由负载侧电磁感应线圈11的电感和与 之并联连接的可变容量电容器13的容量值决定的共振频率相等时，由于在负载侧电磁感 应线圈11的两端产生的电磁感应电压最大，因此，成为最大的传输效率。另外，通过整流电 路15和平滑用电容器14，将由负载侧电磁感应线圈11的端子间输出的传输电功率变换为 直流，进行对负载电路17的电功率供给。 此时，按照供电侧电磁感应线圈10的两端产生的电压变成最高的方式，根据利用 电压检测电路18检测出的线圈的电压，通过电容控制电路20调整可变容量二极管12的容 量值，由此，能够使来自驱动电路16的供给电功率搬运波形的频率和接收侧线圈的共振频率一致。 同样，利用电压检测电路19和电容控制电路21调整可变容量二极管13的容量 值，由此，在负载侧电磁感应线圈11上，也可调整为两端的电压为最高，由此，能够实现传 输效率的改善。 但是，如上述图8所示的技术的非接触电功率传输装置是使用电磁感应的磁共振 现象的装置，上述图9所示的技术是使用电磁感应的装置。将两者进行比较时，在磁共振现 象中，供电侧磁共振线圈的共振频率和负载侧磁共振线圈的共振频率一致时能够效率良好 地进行电功率传输，在这方面上，和电磁感应相同。但是，利用磁共振现象的电功率传输的 共振频率的带域与电磁感应相比较窄，共振频率的值只要稍微偏移，就不能传输电功率。5 因此，需要使供电侧和负载侧的共振频率正确地一致，但是，在图8中，与供电侧 磁共振线圈或负载侧磁共振线圈并联连接图9那样的可变容量电容器时，就产生由于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非接触电功率传输系统，其特征在于：具有供电侧供电线圈、供电侧磁共振线圈、负载侧供电线圈和负载侧磁共振线圈，通过对所述供电侧供电线圈供给与所述供电侧磁共振线圈和负载侧磁共振线圈的磁共振频率相等的频率的发送电功率，激振所述供电侧磁共振线圈，利用供电侧磁共振线圈和所述负载侧磁共振线圈的磁共振现象非接触地传输电功率，并利用所述负载侧供电线圈取出由所述供电侧磁共振线圈传输的发送电功率，以使所述供电侧磁共振线圈和所述负载侧供电线圈间距离比所述供电侧磁共振线圈和负载侧磁共振线圈间的传输距离短的方式配置线圈。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：市川胜英，高木卓，
申请(专利权)人：日立民用电子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]