技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通過(guò)磁場(chǎng)諧振(諧振)方式以非接觸的形式供給或接受電力的供電受電裝置以及便攜式設(shè)備。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，作為在供電裝置與受電裝置之間利用無(wú)線傳輸電力的供電技術(shù)(無(wú)線電力傳輸技術(shù))，利用配備于供電裝置和受電裝置的諧振器(諧振線圈)間的諧振現(xiàn)象進(jìn)行電力傳輸?shù)臒o(wú)線電力傳輸技術(shù)正受到重視。例如，在專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了一種電動(dòng)車輛，該電動(dòng)車輛在車體地板面的上方配置有受電裝置，在與受電裝置分離的空間部配置有整流器、蓄電裝置，并且公開(kāi)了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)為在該電動(dòng)車輛移動(dòng)至供電場(chǎng)所時(shí)，從設(shè)置于供電場(chǎng)所的供電裝置對(duì)電動(dòng)車輛的受電裝置供電。另外，在專利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了將諧振現(xiàn)象的無(wú)線電力傳輸技術(shù)應(yīng)用于便攜計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)。

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2011-147213號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2010-239847號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問(wèn)題

另外，整流器、蓄電裝置等各設(shè)備需要考慮供電時(shí)的發(fā)熱、磁力的影響來(lái)配置。如上述專利文獻(xiàn)1的電動(dòng)車輛那樣比較大的裝置容易確保各設(shè)備的配置場(chǎng)所，但以受限的裝置內(nèi)的有效利用為目的而迫切期望確保配置場(chǎng)所的可能性較高。尤其是，在如專利文獻(xiàn)2那樣要求小型化的便攜計(jì)算機(jī)等便攜式設(shè)備中，能夠避免供電時(shí)的發(fā)熱、磁力的影響的場(chǎng)所有限，因此為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的小型化，如何配置各設(shè)備成為極為重要的事項(xiàng)。

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠容易地確保整流器、蓄電裝置等各設(shè)備的配置場(chǎng)所的供電受電裝置以及便攜式設(shè)備。

用于解決問(wèn)題的方案

本發(fā)明的供電受電裝置具有：線圈模塊，其與其它線圈模塊之間利用諧振現(xiàn)象供給或接受電力；以及電子部件，其配置于利用上述諧振現(xiàn)象以與其它部位相比成為小的磁場(chǎng)強(qiáng)度的方式形成的磁場(chǎng)空間中，上述線圈模塊具有：諧振線圈，其與上述其它線圈模塊之間產(chǎn)生諧振；以及供電受電線圈，其一部分與上述諧振線圈在線圈直徑方向上重疊配置，對(duì)上述諧振線圈供給電力或從上述諧振線圈接受電力。

本發(fā)明的受電裝置，具備受電模塊，該受電模塊與供電模塊之間利用諧振現(xiàn)象接受電力，電子部件的至少一部分被配置于利用上述諧振現(xiàn)象以與其它部位相比成為小的磁場(chǎng)強(qiáng)度的方式形成的磁場(chǎng)空間中，上述受電模塊具有：受電諧振線圈，其與上述供電模塊之間產(chǎn)生諧振；以及受電線圈，其至少一部分與上述受電諧振線圈在線圈直徑方向上重疊配置(at least partly overlaps)，從上述受電諧振線圈接受電力。

本發(fā)明的受電裝置，具備受電模塊，該受電模塊與供電模塊之間利用諧振現(xiàn)象接受電力，從包括電池、輸出部以及輸入部的群中選擇的至少一個(gè)以上的物品的至少一部分被配置于利用上述諧振現(xiàn)象以與其它部位相比成為小的磁場(chǎng)強(qiáng)度的方式形成的磁場(chǎng)空間中，上述受電模塊具有：受電諧振線圈，其與上述供電模塊之間產(chǎn)生諧振；以及受電線圈，其至少一部分與上述受電諧振線圈在線圈直徑方向上重疊配置(at least partly overlaps)，從上述受電諧振線圈接受電力。

本發(fā)明的供電裝置，具備供電模塊，該供電模塊與受電模塊之間利用諧振現(xiàn)象供給電力，電子部件的至少一部分被配置于利用上述諧振現(xiàn)象以與其它部位相比成為小的磁場(chǎng)強(qiáng)度的方式形成的磁場(chǎng)空間中，上述供電模塊具有：供電諧振線圈，其與上述受電模塊之間產(chǎn)生諧振；以及供電線圈，其至少一部分與上述供電諧振線圈在線圈直徑方向上重疊配置(at least partly overlaps)，對(duì)上述供電諧振線圈供給電力。

本發(fā)明的供電裝置，具備供電模塊，該供電模塊與受電模塊之間利用諧振現(xiàn)象供給電力，從包括電池、輸出部以及輸入部的群中選擇的至少一個(gè)以上的物品的至少一部分被配置于利用上述諧振現(xiàn)象以與其它部位相比成為小的磁場(chǎng)強(qiáng)度的方式形成的磁場(chǎng)空間中，上述供電模塊具有：供電諧振線圈，其與上述受電模塊之間產(chǎn)生諧振；以及供電線圈，其至少一部分與上述供電諧振線圈在線圈直徑方向上重疊配置(at least partly overlaps)，對(duì)上述供電諧振線圈供給電力。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在供電受電時(shí)在線圈模塊的內(nèi)側(cè)位置、附近位置出現(xiàn)磁場(chǎng)小的磁場(chǎng)空間(空間部分)，將該磁場(chǎng)空間有效利用作為電子部件的配置場(chǎng)所。由此，在難以確保電子部件的配置場(chǎng)所的便攜式設(shè)備等各種設(shè)備中，也能夠應(yīng)用能夠容易地確保電子部件的配置場(chǎng)所進(jìn)而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小型化的供電受電裝置。

并且，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，諧振線圈與供電受電線圈的一部分在線圈直徑方向上重疊配置，因此，能夠在線圈軸方向上縮短線圈模塊。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)供電受電裝置的在線圈軸方向上的小型化。并且，通過(guò)調(diào)整諧振線圈與供電受電線圈的重疊的程度，能夠?qū)⒕€圈模塊與諧振線圈諧振時(shí)的耦合系數(shù)、受電電壓、線圈模塊的電流等多個(gè)控制項(xiàng)中期望的控制項(xiàng)設(shè)定為目標(biāo)值。即，通過(guò)變更線圈的重疊的程度，能夠容易地將多個(gè)控制項(xiàng)中期望的控制項(xiàng)設(shè)定為目標(biāo)值。

本發(fā)明的上述諧振線圈和上述供電受電線圈也可以為螺線管線圈。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在線圈軸方向容易成為長(zhǎng)條的螺線管線圈的情況下，能夠顯著地實(shí)現(xiàn)供電受電裝置的縮短化。另外，由于容易地變更線圈軸方向的線圈長(zhǎng)度，因此也能夠容易地將多個(gè)控制項(xiàng)中期望的控制項(xiàng)設(shè)定為目標(biāo)值。

另外，本發(fā)明的便攜式設(shè)備具備上述結(jié)構(gòu)的供電受電裝置。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過(guò)將小型的供電受電裝置配備于便攜式設(shè)備，能夠容易地實(shí)現(xiàn)便攜式設(shè)備所要求的小型化以及輕量化。

本發(fā)明的便攜式設(shè)備也可以具有暴露于外部的外壁構(gòu)件，上述供電受電裝置中的上述線圈模塊的至少一部分沿著上述外壁構(gòu)件的表面形狀配置。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過(guò)使線圈模塊沿著外壁構(gòu)件配置，能夠有效利用便攜式設(shè)備中的有限的內(nèi)部空間。

發(fā)明的效果

本發(fā)明能夠容易地確保整流器、蓄電裝置等各設(shè)備的配置場(chǎng)所。

附圖說(shuō)明

圖1是具備本發(fā)明所涉及的受電裝置的供電系統(tǒng)的概要說(shuō)明圖。

圖2是測(cè)定阻抗的說(shuō)明圖。

圖3是測(cè)定受電電壓的說(shuō)明圖。

圖4是表示各方式的線圈配置的測(cè)定結(jié)果的說(shuō)明圖。

具體實(shí)施方式

以下，對(duì)實(shí)施方式所涉及的供電受電裝置進(jìn)行說(shuō)明。此外，在以下的說(shuō)明中，對(duì)將供電受電裝置應(yīng)用為受電裝置的情況進(jìn)行說(shuō)明，但是也可以應(yīng)用為供電裝置，還可以應(yīng)用為受電裝置和供電裝置的兩者。

(受電裝置)

如圖1所示，作為本實(shí)施方式所涉及的供電受電裝置的受電裝置1具有如下結(jié)構(gòu)：在利用諧振現(xiàn)象供電時(shí)，在受電模塊11的內(nèi)側(cè)位置、附近位置出現(xiàn)與其它部位相比磁場(chǎng)強(qiáng)度小的磁場(chǎng)空間，將該磁場(chǎng)空間設(shè)為電子部件13的配置場(chǎng)所。即，受電裝置1(供電受電裝置)具有：受電模塊11(線圈模塊)，其與供電模塊21(其它線圈模塊)之間利用諧振現(xiàn)象供給或接受電力；以及電子部件13，其配置于利用諧振現(xiàn)象以與其它部位相比磁場(chǎng)強(qiáng)度小的方式形成的磁場(chǎng)空間中。由此，受電裝置1通過(guò)抑制在配置于上述磁場(chǎng)空間的電子部件13中產(chǎn)生的由磁場(chǎng)引起的渦電流來(lái)防止錯(cuò)誤動(dòng)作、規(guī)定溫度以上的發(fā)熱，從而能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。此外，關(guān)于“磁場(chǎng)強(qiáng)度小的磁場(chǎng)空間”的詳細(xì)情況將于下文進(jìn)行敘述。

受電裝置1中的受電模塊11具有：受電諧振線圈111(諧振線圈)，其與供電模塊21之間產(chǎn)生諧振；以及受電線圈112(供電受電線圈)，其一部分與受電諧振線圈111在線圈直徑方向上重疊配置，對(duì)受電諧振線圈111供給電力或從受電諧振線圈111接受電力。如果具體進(jìn)行說(shuō)明，則受電模塊11具有：受電諧振線圈111，其配置于外周側(cè)；以及受電線圈112，其配置于受電諧振線圈111的內(nèi)周側(cè)，且一部分在線圈直徑方向上與受電諧振線圈111重疊配置。由此，受電裝置1能夠在線圈軸方向上縮短線圈模塊，因此，實(shí)現(xiàn)了在線圈軸方向上的小型化。

并且，受電裝置1通過(guò)調(diào)整受電諧振線圈111與受電線圈112的重疊的程度，能夠?qū)⒐╇娔K21(供電諧振線圈211)與受電諧振線圈111諧振時(shí)的耦合系數(shù)、受電電壓、受電模塊11的電流等多個(gè)控制項(xiàng)中期望的控制項(xiàng)設(shè)定為目標(biāo)值，并且能夠進(jìn)行上述磁場(chǎng)空間的擴(kuò)大和縮小、形成位置的變更。即，受電裝置1通過(guò)變更受電諧振線圈111與受電線圈112的重疊的程度，能夠容易地確保期望的磁場(chǎng)空間并將多個(gè)控制項(xiàng)中期望的控制項(xiàng)設(shè)定為目標(biāo)值。此外，受電裝置1也可以根據(jù)將受電諧振線圈111和受電線圈112配置于內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)的哪一側(cè)而進(jìn)行控制項(xiàng)的設(shè)定、磁場(chǎng)空間的擴(kuò)大和縮小等。

另外，受電裝置1具有以增加或減少諧振時(shí)的磁場(chǎng)耦合的方式配置于受電模塊11的磁性構(gòu)件17。由此，受電裝置1通過(guò)磁性構(gòu)件17增加或減少諧振時(shí)的受電模塊11與供電模塊21之間的磁場(chǎng)耦合，在如無(wú)法變更受電裝置1和供電裝置2的尺寸、形狀的結(jié)構(gòu)性規(guī)格的情況那樣無(wú)法變更供電模塊21與受電模塊11的距離的情況下，也能夠容易地滿足受電裝置1所要求的供電時(shí)的傳輸效率的規(guī)格，而且能夠在短時(shí)間內(nèi)完成充電，或者能夠防止因急速充電所致的過(guò)熱等。此外，受電裝置也可以不具有磁性構(gòu)件17。

在此，供電模塊21具備：供電諧振線圈211，其與受電諧振線圈111之間產(chǎn)生諧振，以利用諧振現(xiàn)象對(duì)受電模塊11供給電力；以及供電線圈212，其對(duì)供電諧振線圈211供給電力。受電模塊11中的受電諧振線圈111和受電線圈112以及供電模塊21中的受電諧振線圈111和受電線圈112利用由帶絕緣覆膜的銅線材等構(gòu)成的螺線管線圈形成。由于螺線管線圈容易在線圈軸方向上成為長(zhǎng)條，所以受電裝置1、供電受電裝置2的縮短化能夠顯著地實(shí)現(xiàn)。另外，由于螺線管線圈容易變更線圈軸方向的線圈長(zhǎng)度，因此也容易將受電裝置1、供電受電裝置2中的多個(gè)控制項(xiàng)中期望的控制項(xiàng)設(shè)定為目標(biāo)值。

受電裝置1能夠搭載于通過(guò)電力的供給而進(jìn)行工作的所有類型的設(shè)備。例如，能夠在便攜式設(shè)備、固置型的設(shè)備、汽車等車輛設(shè)備中配備受電裝置1。便攜式設(shè)備也包括手持式設(shè)備以及穿戴式設(shè)備(人體穿著設(shè)備)中的任一種設(shè)備。

具體地說(shuō)，便攜式設(shè)備能夠例示便攜計(jì)算機(jī)(膝上型計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、平板PC等)、攝相機(jī)、音響設(shè)備、AV(Audio Visual：視聽(tīng))設(shè)備(便攜式音樂(lè)播放器、IC(Integrated Circuit：集成電路)記錄器、便攜式DVD(Digital Video Disk：數(shù)字多功能光盤)播放器等)、計(jì)算器(口袋型計(jì)算機(jī)、電子計(jì)算器)、游戲機(jī)、計(jì)算機(jī)周邊設(shè)備(移動(dòng)打印機(jī)、移動(dòng)掃描儀、移動(dòng)調(diào)制解調(diào)器等)、專用信息設(shè)備(電子辭典、電子記事本、電子書、便攜式數(shù)據(jù)終端等)、移動(dòng)通信終端、聲音通信終端(移動(dòng)電話、PHS(Personal Handy-phone System：個(gè)人手持電話系統(tǒng))、衛(wèi)星電話、第三方無(wú)線、業(yè)余無(wú)線、特定小電力無(wú)線、個(gè)人無(wú)線、民間無(wú)線電等)、數(shù)據(jù)通信終端(移動(dòng)電話、PHS(功能型手機(jī)、智能型手機(jī))、袖珍無(wú)線電傳呼機(jī)等)、廣播收發(fā)機(jī)(電視、無(wú)線電)、移動(dòng)無(wú)線電、移動(dòng)電視、One-Seg(數(shù)字電視)、其它設(shè)備(手表、懷表)、助聽(tīng)器、手持式GPS(Global Positioning System：全球定位系統(tǒng))、防犯罪蜂鳴器、手電筒、筆型電筒-電池組、人工內(nèi)耳系統(tǒng)的體外裝置(聲音處理器、音頻處理器)等。

此外，便攜式設(shè)備優(yōu)選為受電模塊11(線圈模塊)的至少一部分沿著暴露于外部的殼體等的外壁構(gòu)件的表面形狀配置。在這種情況下，通過(guò)受電模塊11沿著外壁構(gòu)件配置，能夠有效利用便攜式設(shè)備內(nèi)的有限的內(nèi)部空間。

(受電裝置1：磁性構(gòu)件17)

磁性構(gòu)件17由磁性材料形成。作為磁性材料，能夠例示純Fe、Fe-Si、Fe-Al-Si(鐵硅鋁合金)、Fe-Ni(鐵鎳合金)、軟性鐵氧體、Fe基非晶質(zhì)合金、Co基非晶質(zhì)合金、Fe-Co(鐵鈷合金)等軟磁性材料。

另外，磁性構(gòu)件17也可以由分散有上述磁性材料的磁性粉末的樹(shù)脂所形成。樹(shù)脂可以為熱固性樹(shù)脂，也可以為熱可塑性樹(shù)脂。例如，如果是熱固性樹(shù)脂，則能夠列舉環(huán)氧樹(shù)脂、酚樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂、乙烯酯樹(shù)脂、氰基酯樹(shù)脂、馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂、硅樹(shù)脂等。另外，如果是熱可塑性樹(shù)脂，則能夠列舉丙烯酸系樹(shù)脂、乙酸乙烯酯系樹(shù)脂、聚乙烯醇系樹(shù)脂等。

磁性構(gòu)件17至少配置于受電諧振線圈111的內(nèi)周側(cè)。配置于受電諧振線圈111的內(nèi)周側(cè)的磁性構(gòu)件17以提高(增大)諧振時(shí)的受電諧振線圈111與供電模塊21(供電諧振線圈211)之間的磁場(chǎng)耦合的方式發(fā)揮作用。

另外，在受電諧振線圈111具有與供電模塊21的線圈直徑相同的線圈直徑且與供電模塊21相向配置的情況下，在提高磁場(chǎng)耦合時(shí)，優(yōu)選為如下述那樣配置磁性構(gòu)件17。

即，磁性構(gòu)件17優(yōu)選形成為沿著受電諧振線圈111的內(nèi)周面的圓筒形狀，且磁性構(gòu)件17在受電諧振線圈111的靠供電模塊21側(cè)的一端位置與受電模塊11的一端位置在線圈軸方向上一致。在這種情況下，能夠通過(guò)沿著受電諧振線圈111的內(nèi)周面配置的圓筒形狀的磁性構(gòu)件17提高諧振時(shí)的受電諧振線圈111與供電模塊21之間的磁場(chǎng)耦合，并且能夠?qū)⒋艌?chǎng)空間擴(kuò)大至受電諧振線圈111的內(nèi)側(cè)位置。

另外，在受電諧振線圈111具有與供電模塊21的線圈直徑相同的線圈直徑并與供電模塊21相向配置且受電線圈112以具有與受電諧振線圈111的線圈軸一致的線圈軸的方式配置于與供電模塊21側(cè)相反一側(cè)的情況下，在提高磁場(chǎng)耦合時(shí)，優(yōu)選為如下述那樣配置磁性構(gòu)件17。

即，磁性構(gòu)件17優(yōu)選為具有：圓筒部，其形成為沿著受電諧振線圈111和受電線圈112的內(nèi)周面的圓筒形狀，該圓筒部在受電諧振線圈111的靠供電模塊21側(cè)的一端位置與受電諧振線圈111的一端位置在線圈軸方向上一致，且該圓筒部在與供電模塊21側(cè)相反一側(cè)的另一端位置與受電線圈112的另一端位置在線圈軸方向上一致；以及圓盤部，其設(shè)置于圓筒部的另一端，且以與受電線圈112的另一端面相向的方式形成。在這種情況下，能夠通過(guò)沿著受電諧振線圈111的內(nèi)周面配置的圓筒形狀的圓筒部和與受電線圈112相向配置的圓盤部的磁性構(gòu)件17進(jìn)一步提高諧振時(shí)的受電諧振線圈111與供電模塊21(供電諧振線圈211)之間的磁場(chǎng)耦合，并且能夠?qū)⒋艌?chǎng)空間擴(kuò)大至受電諧振線圈的內(nèi)側(cè)位置。

此外，在本實(shí)施方式中，磁性構(gòu)件17形成為圓筒形狀，但并不限定于此，也可以為點(diǎn)狀、棒狀。另外，在本實(shí)施方式中，以提高諧振時(shí)的磁場(chǎng)耦合的方式配置磁性構(gòu)件17，但也可以通過(guò)磁性構(gòu)件17的配置而以使諧振時(shí)的磁場(chǎng)耦合降低的方式配置磁性構(gòu)件17。

如果具體地進(jìn)行說(shuō)明，則磁性構(gòu)件17也可以具有外側(cè)圓筒部，該外側(cè)圓筒部形成為沿著受電諧振線圈111和受電線圈112的外周面的圓筒形狀，該外側(cè)圓筒部在受電諧振線圈111的靠供電模塊21側(cè)的一端位置與受電諧振線圈111的一端位置在線圈軸方向上一致，且該外側(cè)圓筒部在與供電模塊21側(cè)相反一側(cè)的另一端位置與受電線圈112的另一端位置在線圈軸方向上一致。在這種情況下，能夠使磁場(chǎng)耦合的程度(耦合系數(shù))減少。

這樣，受電裝置1也可以通過(guò)調(diào)整磁性構(gòu)件17的配置、形狀、尺寸等磁性構(gòu)件條件而將磁場(chǎng)耦合的程度(耦合系數(shù))能夠變更為任意的值。由此，受電裝置1能夠?qū)⒐╇娔K21和受電模塊11間的距離維持為固定，并能夠通過(guò)調(diào)整磁性構(gòu)件17的磁性構(gòu)件條件而容易地將磁場(chǎng)耦合的程度變更為任意的值。其結(jié)果，即使在如供電裝置2和受電裝置1的尺寸、形狀受到制約而無(wú)法變更它們的尺寸、形狀的結(jié)構(gòu)性規(guī)格的情況那樣無(wú)法變更供電裝置2(供電諧振線圈211)與受電裝置1(受電諧振線圈111)的距離的情況下，通過(guò)利用磁性構(gòu)件17使磁場(chǎng)耦合增加或減少，也能夠容易地滿足受電裝置1所要求的供電時(shí)的傳輸效率的規(guī)格，進(jìn)而能夠在短時(shí)間內(nèi)完成充電，或者能夠防止因急速充電所致的過(guò)熱等。

(受電裝置1：電子部件13等)

上述受電裝置1包括具有電子電路的一個(gè)以上的電子部件13以及供給工作電力的電池14。并且，受電裝置1具有揚(yáng)聲器、發(fā)光部件、顯示器等輸出部15以及麥克風(fēng)、開(kāi)關(guān)等輸入部16。具體地說(shuō)，受電裝置1具有AC(交流)/DC(直流)轉(zhuǎn)換部131、充電部132、控制部133等電子部件13。這些電子部件13的至少一部分配置于利用諧振現(xiàn)象以與其它部位相比成為小的磁場(chǎng)強(qiáng)度的方式形成的磁場(chǎng)空間中。

AC/DC轉(zhuǎn)換部131具有將供給至受電模塊11的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力的功能。充電部132具有對(duì)電池14進(jìn)行充電的功能?？刂撇?33連接于輸出部15和輸入部16，具有對(duì)輸出部15輸出控制信號(hào)的功能、接收來(lái)自輸入部16的輸入信號(hào)的功能以及對(duì)與受電裝置1的使用目的相應(yīng)的各種信息、數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的功能。此外，在本實(shí)施方式中，為便于說(shuō)明，與電子部件13分開(kāi)地記載了電池14、輸出部15、輸入部16，但電子部件13也可以為包括電池14、輸出部15、輸入部16。即，電池14、輸出部15、輸入部16也可以配置于磁場(chǎng)空間。

由充電部132進(jìn)行充電的電池14包括能夠充電的二次電池。作為電池14，能夠例示鉛蓄電池、鋰離子二次電池、鋰離子聚合物二次電池、鎳氫蓄電池、鎳鎘蓄電池、鎳鐵蓄電池、鎳鋅蓄電池、氧化銀-鋅蓄電池等。此外，電池14也可以不為二次電池而為電容器。

(供電裝置2)

如上述那樣構(gòu)成的受電裝置1與供電裝置2構(gòu)成供電系統(tǒng)3。供電裝置2具備利用諧振現(xiàn)象對(duì)受電裝置1的受電模塊11供給電力的供電模塊21。供電模塊21具備供電諧振線圈211和供電線圈212。供電裝置2具有對(duì)供電模塊21供給交流電力的電源部22以及控制電源部22的控制部23。

(磁場(chǎng)空間)

接著，主要對(duì)受電裝置1中作為電子部件13的配置場(chǎng)所的“磁場(chǎng)空間”詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。

受電裝置1以在期望位置形成“磁場(chǎng)空間”的方式構(gòu)成。在期望位置形成磁場(chǎng)空間是能夠通過(guò)設(shè)定與供電裝置2的位置關(guān)系、供電狀態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等供電條件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。并且，在期望位置形成磁場(chǎng)空間是能夠通過(guò)設(shè)定能夠增加或減少供電模塊21的供電諧振線圈211與受電模塊11的受電諧振線圈111的耦合系數(shù)的磁性構(gòu)件條件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

例如，受電裝置1也可以如下方式構(gòu)成：在利用諧振現(xiàn)象從供電裝置2的供電模塊21中的供電諧振線圈211對(duì)受電模塊11中的受電諧振線圈111供給電力時(shí)，在供電模塊21中的供電諧振線圈211與受電模塊11中的受電諧振線圈111之間的期望位置處形成與該期望位置以外的磁場(chǎng)強(qiáng)度相比具有小的磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)空間。在這種情況下，能夠使磁場(chǎng)空間出現(xiàn)在受電模塊11靠供電裝置2側(cè)的附近位置。

如果對(duì)“磁場(chǎng)空間”的形成方法詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明，則能夠例示如下方法：在利用諧振現(xiàn)象從供電裝置2的供電模塊21中的供電諧振線圈211對(duì)受電裝置1的受電模塊11中的受電諧振線圈111供給電力時(shí)，以流過(guò)供電模塊21中的供電諧振線圈211的電流的朝向與流過(guò)受電模塊11中的受電諧振線圈111的電流的朝向成為相反朝向的方式設(shè)定供給至供電模塊21中的供電諧振線圈211的電力的頻率。

根據(jù)上述形成方法，在利用諧振現(xiàn)象進(jìn)行電力傳輸時(shí)，通過(guò)將供電模塊21中的供電諧振線圈211與受電模塊11中的受電諧振線圈111接近地配置，表示供電諧振線圈211與受電諧振線圈111的耦合的強(qiáng)度的耦合系數(shù)變高。當(dāng)在這樣的耦合系數(shù)高的狀態(tài)下測(cè)量傳輸特性(成為從供電線圈212向受電線圈112輸送電力時(shí)的輸電效率的指標(biāo)的值、或者成為從供電模塊21向受電模塊11輸送電力時(shí)的輸電效率的指標(biāo)的值)時(shí)，其測(cè)定波形的波峰分離在低頻側(cè)和高頻側(cè)。而且，通過(guò)將供給至供電諧振線圈211的電力的頻率設(shè)定為該高頻側(cè)的波峰附近的頻率，流過(guò)供電諧振線圈211的電流的朝向與流過(guò)受電諧振線圈111的電流的朝向成為相反朝向，在供電諧振線圈211的內(nèi)周側(cè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)與在受電諧振線圈111的內(nèi)周側(cè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消，由此在供電諧振線圈211和受電諧振線圈111的內(nèi)周側(cè)，磁場(chǎng)所產(chǎn)生的影響減小，從而能夠形成與供電諧振線圈211和受電諧振線圈111的內(nèi)周側(cè)以外的磁場(chǎng)強(qiáng)度相比具有小的磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)空間。

另外，作為“磁場(chǎng)空間”的其它形成方法，能夠例示如下方法：在利用諧振現(xiàn)象從供電諧振線圈211對(duì)受電諧振線圈111供給電力時(shí)，以流過(guò)供電諧振線圈211的電流的朝向與流過(guò)受電諧振線圈111的電流的朝向成為相同朝向的方式設(shè)定供給至供電諧振線圈211的電力的頻率。

根據(jù)上述形成方法，在利用諧振現(xiàn)象進(jìn)行電力傳輸時(shí)，通過(guò)將供電諧振線圈211與受電諧振線圈111接近地配置，表示供電諧振線圈211與受電諧振線圈111的耦合的強(qiáng)度的耦合系數(shù)變高。當(dāng)在耦合系數(shù)像這樣較高的狀態(tài)下測(cè)量傳輸特性時(shí)，其測(cè)定波形的波峰分離在低頻側(cè)和高頻側(cè)。而且，通過(guò)將供給至供電諧振線圈211的電力的頻率設(shè)定為該低頻側(cè)的波峰附近的頻率，流過(guò)供電諧振線圈211的電流的朝向與流過(guò)受電諧振線圈111的電流的朝向成為相同朝向，在供電諧振線圈211的外周側(cè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)與在受電諧振線圈111的外周側(cè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消，由此在供電諧振線圈211和受電諧振線圈111的外周側(cè)，磁場(chǎng)所產(chǎn)生的影響減小，從而能夠形成與供電諧振線圈211和受電諧振線圈111的外周側(cè)以外的磁場(chǎng)強(qiáng)度相比具有小的磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)空間。

另外，也可以使與供電諧振線圈211和受電諧振線圈111相關(guān)的調(diào)整參數(shù)改變，根據(jù)產(chǎn)生于供電諧振線圈211與受電諧振線圈111之間的磁場(chǎng)耦合的強(qiáng)度而設(shè)定“磁場(chǎng)空間”的大小。例如，通過(guò)相對(duì)減弱產(chǎn)生于供電諧振線圈211與受電諧振線圈111之間的磁場(chǎng)耦合，能夠擴(kuò)大磁場(chǎng)空間的大小。另一方面，通過(guò)相對(duì)增強(qiáng)產(chǎn)生于供電諧振線圈211與受電諧振線圈111之間的磁場(chǎng)耦合，能夠縮小磁場(chǎng)空間的大小。由此，能夠形成最適合于受電裝置1的尺寸的磁場(chǎng)空間。

此外，也可以通過(guò)將供電諧振線圈211的配置關(guān)系以及受電諧振線圈111的配置關(guān)系設(shè)為調(diào)整參數(shù)，改變?cè)撜{(diào)整參數(shù)，而變更產(chǎn)生于供電諧振線圈211與受電諧振線圈111之間的磁場(chǎng)耦合的強(qiáng)度，來(lái)變更磁場(chǎng)空間的大小。

另外，也可以通過(guò)將供電諧振線圈211和受電諧振線圈111的形狀設(shè)為調(diào)整參數(shù)，使這些線圈的形狀改變?yōu)槠谕男螤睿兏诠╇娭C振線圈211與受電諧振線圈111之間以及周邊產(chǎn)生的磁場(chǎng)耦合的強(qiáng)度，由此將“磁場(chǎng)空間”的形狀設(shè)定為期望的形狀。在這種情況下，通過(guò)使供電諧振線圈211和受電諧振線圈111為期望的形狀，能夠?qū)⒋艌?chǎng)強(qiáng)度相對(duì)較弱的磁場(chǎng)空間形成為沿線圈形狀的期望形狀。

另外，也可以將供電諧振線圈211與供電線圈212之間的第一距離以及受電線圈112與受電諧振線圈111之間的第二距離的至少一個(gè)設(shè)為調(diào)整參數(shù)，根據(jù)該調(diào)整參數(shù)而設(shè)定“磁場(chǎng)空間”的大小。例如通過(guò)相對(duì)縮短供電諧振線圈211與供電線圈212之間的第一距離以及受電線圈112與受電諧振線圈111之間的第二距離，能夠使磁場(chǎng)耦合相對(duì)變?nèi)醵鴶U(kuò)大磁場(chǎng)空間的大小。另一方面，通過(guò)相對(duì)延長(zhǎng)供電諧振線圈211與供電線圈212之間的第一距離以及受電線圈112與受電諧振線圈111之間的第二距離，能夠使磁場(chǎng)耦合相對(duì)變強(qiáng)而縮小磁場(chǎng)空間的大小。

另外，也可以通過(guò)在受電諧振線圈111利用與供給至供電模塊21的電力的驅(qū)動(dòng)頻率相對(duì)的傳輸特性的值在低于諧振頻率的驅(qū)動(dòng)頻帶和在高于諧振頻率的驅(qū)動(dòng)頻帶分別具有波峰的諧振現(xiàn)象被供給電力而形成“磁場(chǎng)空間”。在這種情況下，能夠在低的驅(qū)動(dòng)頻帶的波峰頻率在設(shè)定為使流過(guò)供電模塊21的供電諧振線圈211的電流的朝向與流過(guò)受電諧振線圈111的電流的朝向相同的同相的電流流動(dòng)的情況和設(shè)定為使電流的朝向相反的逆相的情況下改變磁場(chǎng)空間出現(xiàn)的位置。

并且，關(guān)于“磁場(chǎng)空間”也可以是，以覆蓋受電諧振線圈111和供電諧振線圈211的除了相向面以外的至少一部分面的方式配置磁性構(gòu)件17，通過(guò)在供電諧振線圈211與受電諧振線圈111之間使磁場(chǎng)改變來(lái)進(jìn)行電力傳輸，由此在期望位置形成與該期望位置以外的磁場(chǎng)強(qiáng)度相比具有小的磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)空間。

也可以是，以覆蓋受電諧振線圈111的內(nèi)周面的方式配置磁性構(gòu)件17。在這種情況下，能夠?qū)⒃谑茈娭C振線圈111的內(nèi)周側(cè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)遮斷，從而在受電諧振線圈111的內(nèi)周側(cè)形成具有比較小的磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)空間。

另外，也可以是，以將與供電諧振線圈211和受電諧振線圈111的相向面相反側(cè)的面覆蓋的方式配置磁性構(gòu)件17。在這種情況下，能夠?qū)⒃谑茈娭C振線圈111的與相向面相反側(cè)的面附近產(chǎn)生的磁場(chǎng)遮斷，從而在受電諧振線圈111的與相向面相反側(cè)的面附近形成具有比較小的磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)空間。

這樣，受電裝置1能夠基于上述磁場(chǎng)空間的形成方法的一個(gè)以上的組合而意圖在受電模塊11的內(nèi)側(cè)、附近的期望位置形成磁場(chǎng)強(qiáng)度較小的磁場(chǎng)空間，并且能夠設(shè)定磁場(chǎng)空間的大小、形狀。即，受電裝置1能夠通過(guò)受電模塊11的設(shè)置方式(包含受電諧振線圈111與受電線圈112的重疊的程度、內(nèi)周和外周的位置關(guān)系)以及磁性構(gòu)件條件的至少一方的操作來(lái)形成期望的磁場(chǎng)空間。

(使用測(cè)定系統(tǒng)的調(diào)查)

接著，對(duì)在上述所說(shuō)明的受電裝置1中使受電諧振線圈111與受電線圈112重疊的情況下的受電諧振線圈111和受電線圈112的電感值(L3、L4)和電阻值(R3、R4)、受電諧振線圈111與受電線圈112間的耦合系數(shù)k₃₄、輸入阻抗Zin、受電電壓以及受電諧振線圈111的電流值進(jìn)行調(diào)查。

(測(cè)定系統(tǒng)：受電模塊11的線圈配置)

首先，對(duì)如圖2所示的測(cè)定系統(tǒng)中的供電模塊21的線圈配置進(jìn)行說(shuō)明。供電模塊21的供電線圈212使用線徑0.4mmφ的銅線材(帶絕緣覆膜)，被設(shè)定為15mmφ的線圈直徑。供電諧振線圈211使用線徑0.4mmφ的銅線材(帶絕緣覆膜)，并設(shè)定為15mmφ的線圈直徑。此外，在供電諧振線圈211的內(nèi)周側(cè)根據(jù)需要而配置厚度為450μm的未圖示的磁性構(gòu)件。供電諧振線圈211和供電線圈212的自感L為3.1μH以及電阻值為0.65Ω。

接著，對(duì)受電模塊11的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。關(guān)于受電諧振線圈111和受電線圈112的配置，設(shè)為下述的四個(gè)方式的線圈配置。此外，在本實(shí)施方式中，作為電感以期望的耦合系數(shù)成為最大(設(shè)計(jì)范圍較廣)的結(jié)構(gòu)，例示出四個(gè)方式的線圈配置。

如果具體地進(jìn)行說(shuō)明，則第一方式的線圈配置為在將供電模塊21側(cè)設(shè)為前側(cè)的情況下，受電諧振線圈111配置于前側(cè)的內(nèi)周側(cè)，受電線圈112重疊配置于受電諧振線圈111的外周側(cè)的后側(cè)。在受電諧振線圈111和受電線圈112的內(nèi)周側(cè)配置有厚度為450μm且長(zhǎng)度為3mm的圓筒形狀的磁性構(gòu)件17。

配置于內(nèi)周側(cè)的受電諧振線圈111使用線徑0.12mmφ的銅線材(帶絕緣覆膜)，并設(shè)定為11mmφ的線圈直徑。配置于外周側(cè)的受電線圈112使用線徑0.12mmφ的銅線材(帶絕緣覆膜)，并設(shè)定為11.24mmφ的線圈直徑。受電諧振線圈111和受電線圈112分別設(shè)定為2.16mm和2.16mm的線圈長(zhǎng)度。受電模塊11的線圈長(zhǎng)度、即除了受電諧振線圈111與受電線圈112的重疊部分以外的總線圈長(zhǎng)度被設(shè)定為3mm。

第二方式的線圈配置為受電諧振線圈111配置于前側(cè)的外周側(cè)，受電線圈112重疊配置于受電諧振線圈111的內(nèi)周側(cè)的后側(cè)。如果具體地進(jìn)行說(shuō)明，則配置于外周側(cè)的受電諧振線圈111使用線徑0.12mmφ的銅線材(帶絕緣覆膜)，并設(shè)定為11.24mmφ的線圈直徑。配置于內(nèi)周側(cè)的受電線圈112使用線徑0.12mmφ的銅線材(帶絕緣覆膜)，并設(shè)定為11mmφ的線圈直徑。受電諧振線圈111和受電線圈112分別設(shè)定為2.16mm和2.16mm的線圈長(zhǎng)度。其它結(jié)構(gòu)與第一方式的線圈配置相同。

第三方式的線圈配置為受電諧振線圈111配置于內(nèi)周側(cè)，受電線圈112重疊配置于受電諧振線圈111的外周側(cè)的后側(cè)。如果具體地進(jìn)行說(shuō)明，則配置于內(nèi)周側(cè)的受電諧振線圈111使用線徑0.12mmφ的銅線材(帶絕緣覆膜)，并設(shè)定為11mmφ的線圈直徑。配置于外周側(cè)的受電線圈112使用線徑0.12mm的銅線材(帶絕緣覆膜)，并設(shè)定為11.24mmφ的線圈直徑。受電諧振線圈111和受電線圈112分別設(shè)定為3mm和1.2mm的線圈長(zhǎng)度。其它結(jié)構(gòu)與第一方式的線圈配置相同。

第四方式的線圈配置為受電諧振線圈111配置于外周側(cè)，受電線圈112重疊配置于受電諧振線圈111的內(nèi)周側(cè)的后側(cè)。如果具體地進(jìn)行說(shuō)明，則配置于外周側(cè)的受電諧振線圈111使用線徑0.12mmφ的銅線材(帶絕緣覆膜)，并設(shè)定為11.24mmφ的線圈直徑。配置于內(nèi)周側(cè)的受電線圈112使用線徑0.12mmφ的銅線材(帶絕緣覆膜)，并設(shè)定為11mmφ的線圈直徑。受電諧振線圈111和受電線圈112分別設(shè)定為3mm和1.2mm的線圈長(zhǎng)度。其它結(jié)構(gòu)與第一方式的線圈配置相同。

(測(cè)定系統(tǒng)：阻抗Zin的測(cè)定方法)

如圖2所示，使如上述那樣構(gòu)成的供電模塊21與受電模塊11相向配置。而且，在受電線圈112上連接175Ω的負(fù)載電阻器32作為負(fù)載。另外，在供電線圈212的一端和另一端分別連接網(wǎng)絡(luò)分析儀31(安捷倫科技股份有限公司制造：E5061B)的端子而代替交流電源。而且，在使供電線圈212、供電諧振線圈211、受電諧振線圈111、受電線圈112以950kHz的諧振頻率諧振的情況下，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析儀31測(cè)定1050kHz(高頻側(cè)的波峰)的阻抗Zin。

(測(cè)定系統(tǒng)：受電電壓和諧振器的電流的測(cè)定方法)

如圖3所示，使如上述那樣構(gòu)成的供電模塊21與受電模塊11相向配置。而且，在受電線圈112上連接175Ω的負(fù)載電阻器32作為負(fù)載。另外，在供電線圈212的一端和另一端連接5V的交流電源33，將負(fù)載電阻器32的兩端電壓設(shè)為受電電壓而通過(guò)示波器(安捷倫科技股份有限公司制造：MSO-X3054A)進(jìn)行測(cè)定。而且，在使供電線圈212、供電諧振線圈211、受電諧振線圈111、受電線圈112以950kHz的諧振頻率諧振的情況下，根據(jù)1050kHz(高頻側(cè)的波峰)的所測(cè)定的受電電壓求出諧振器(受電諧振線圈111)的電流。

(測(cè)定系統(tǒng)：使耦合系數(shù)k₁₂固定的情況)

在上述測(cè)定系統(tǒng)中，實(shí)際測(cè)量受電諧振線圈111和受電線圈112的電感L3：L4，并且實(shí)際測(cè)量電阻值R3：R4。另外，求出受電諧振線圈111與受電線圈112間的耦合系數(shù)k₃₄。并且，求出供電諧振線圈211與供電線圈212間的耦合系數(shù)k₁₂為0.457且供電諧振線圈211與受電諧振線圈間的耦合系數(shù)k₂₃為0.187的情況下的阻抗Zin、受電電壓的電壓值以及受電諧振線圈111即諧振器的電流值。

將第一～第四方式的各受電模塊11應(yīng)用于上述測(cè)定系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)際測(cè)量、計(jì)算求出受電電壓等測(cè)定項(xiàng)目。其結(jié)果，如圖4所示，在第一方式的受電模塊11中，電感L3：L4(μH)為7.5：6.4。電阻值R3：R4(Ω)為1.9：1.5。耦合系數(shù)k₃₄為0.85。另外，阻抗Zin為27.4Ω。受電電壓為9.5V。受電諧振線圈111即諧振器的電流為0.250A。

在第二方式的受電模塊11中，電感L3：L4(μH)為6.4：7.5。電阻值R3：R4(Ω)為1.5：1.9。耦合系數(shù)k₃₄為0.85。另外，阻抗Zin為26.3Ω。受電電壓為10.0V。受電諧振線圈111即諧振器的電流為0.263A。

在第三方式的受電模塊11中，電感L3：L4(μH)為14.5：2.9。電阻值R3：R4(Ω)為2.9：1.0。耦合系數(shù)k₃₄為0.85。另外，阻抗Zin為42.6Ω。受電電壓為6.9V。受電諧振線圈111即諧振器的電流為0.190A。

在第四方式的受電模塊11中，電感L3：L4(μH)為11.9：4.3。電阻值R3：R4(Ω)為2.4：1.4。耦合系數(shù)k₃₄為0.85。另外，阻抗Zin為34.4Ω。受電電壓為8.3V。受電諧振線圈111即諧振器的電流為0.207A。

根據(jù)上述的測(cè)定結(jié)果，判明如下情況：即使不變更供電諧振線圈211與受電諧振線圈111的距離，也能夠根據(jù)受電諧振線圈111與受電線圈112的重疊的程度、配置而將受電電壓、受電諧振線圈111的電流等多個(gè)控制項(xiàng)中期望的控制項(xiàng)設(shè)定為目標(biāo)值。

在以上的詳細(xì)說(shuō)明中，為了能夠更容易理解本發(fā)明而以特征部分為中心進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于以上的詳細(xì)說(shuō)明所記載的實(shí)施方式、實(shí)施例，也能夠應(yīng)用于其它實(shí)施方式、實(shí)施例，應(yīng)盡可能廣地解釋其應(yīng)用范圍。另外，本說(shuō)明書中使用的用語(yǔ)和語(yǔ)法是用于準(zhǔn)確地對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明的，而非用于限制本發(fā)明的解釋。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)本說(shuō)明書所記載的發(fā)明的概念而容易地推想出包含于本發(fā)明的概念的其它結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、方法等。因而，權(quán)利要求書的記載應(yīng)視為在不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)包含均等結(jié)構(gòu)。另外，為充分理解本發(fā)明的目的以及本發(fā)明的效果，期望充分參考已經(jīng)公開(kāi)的文獻(xiàn)等。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1：受電裝置；2：供電裝置；3：供電系統(tǒng)；11：受電模塊；111：受電諧振線圈；112：受電線圈；21：供電模塊；211：供電諧振線圈；212：供電線圈；17：磁性構(gòu)件。