本發(fā)明涉及一種諧振型電力傳輸裝置，其將嵌合配置了發(fā)送天線與接收天線的收發(fā)部多個(gè)系統(tǒng)相對(duì)地配置來(lái)各自傳輸單一頻率的電力。

背景技術(shù)：

以往，已知僅使用固定的單一頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)高效率的多路復(fù)用電力傳輸?shù)募夹g(shù)(例如參照專利文獻(xiàn)1)。此專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的多路復(fù)用電力傳輸系統(tǒng)中，通過(guò)將由發(fā)送天線和接收天線組成的收發(fā)部設(shè)置多個(gè)系統(tǒng)、離開(kāi)系統(tǒng)間的天線位置以使得相鄰的系統(tǒng)間的耦合系數(shù)達(dá)到規(guī)定值以下，從而減少了相互干擾。另外，通過(guò)在系統(tǒng)間插入屏蔽材料，來(lái)減少相互干擾。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利特開(kāi)第2014-90650號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題

專利文獻(xiàn)1的多路復(fù)用傳輸系統(tǒng)中，假定將多個(gè)系統(tǒng)的收發(fā)部排列在平面上。與此相對(duì)，在將上述的多路復(fù)用傳輸系統(tǒng)應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)接頭或滑環(huán)等旋轉(zhuǎn)體的情況下，將收發(fā)部的發(fā)送天線與接收天線嵌合配置，使各系統(tǒng)的收發(fā)部相對(duì)配置。在此情況下，由于各系統(tǒng)的發(fā)送天線及接收天線與相鄰系統(tǒng)的發(fā)送天線及接收天線相對(duì)，所以磁通變得易耦合，從而相互干擾增加。因此，存在以下問(wèn)題，即，若不適當(dāng)?shù)卦O(shè)定電磁屏蔽材料的配置，則不能實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)獨(dú)立的電力傳輸以及其電力傳輸?shù)母咝Щ?。另外，也不能?shí)現(xiàn)多路復(fù)用傳輸系統(tǒng)的小型化。

本發(fā)明是為了解決上述那樣的問(wèn)題而完成的，其目的在于提供一種諧振型電力傳輸裝置，其將嵌合配置了發(fā)送天線與接收天線的收發(fā)部多個(gè)系統(tǒng)相對(duì)地配置來(lái)各自傳輸單一頻率的電力，該諧振型電力傳輸裝置能夠減少相互干擾。

解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案

本發(fā)明的涉及諧振型電力傳輸裝置，將嵌合配置了發(fā)送天線與接收天線的收發(fā)部多個(gè)系統(tǒng)相對(duì)地配置來(lái)各自傳輸單一頻率的電力，該諧振型電力傳輸裝置具備磁性片材，該磁性片材被設(shè)置在系統(tǒng)間，以發(fā)送天線及接收天線中最小外徑的十分之一以上的距離離開(kāi)收發(fā)部而相對(duì)地配置。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，由于如上所述那樣構(gòu)成，所以在將嵌合配置了發(fā)送天線與接收天線的收發(fā)部多個(gè)系統(tǒng)相對(duì)地配置來(lái)各自傳輸單一頻率的電力的諧振型電力傳輸裝置中，能夠減少相互干擾。

附圖說(shuō)明

圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的諧振型電力傳輸裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2是示出用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的諧振型電力傳輸裝置的效果的結(jié)構(gòu)的圖，圖2(a)是表示收發(fā)部及磁性片材的示意圖，圖2(b)是表示(a)的收發(fā)部的主視圖，圖2(c)是(a)的側(cè)視圖。

圖3是利用了圖2的結(jié)構(gòu)的模擬結(jié)果。

圖4是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的諧振型電力傳輸裝置的效果的圖，圖4(a)是表示收發(fā)部的示意圖，圖4(b)是模擬結(jié)果。

圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的諧振型電力傳輸裝置的另一結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的諧振型電力傳輸裝置的另一結(jié)構(gòu)的主視圖。

圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的諧振型電力傳輸裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的諧振型電力傳輸裝置的另一結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的諧振型電力傳輸裝置的另一結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的諧振型電力傳輸裝置的另一結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的諧振型電力傳輸裝置的另一結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的諧振型電力傳輸裝置的另一結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的諧振型電力傳輸裝置的各系統(tǒng)的磁場(chǎng)相位的圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行具體說(shuō)明。

實(shí)施方式1.

圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的諧振型電力傳輸裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。

諧振型電力傳輸裝置由一次電源1、發(fā)送電源電路2、收發(fā)部3以及接收電源電路4構(gòu)成。另外，收發(fā)部3被設(shè)置于旋轉(zhuǎn)接頭或滑環(huán)等旋轉(zhuǎn)體(未圖示)，具有嵌合配置的發(fā)送天線5與接收天線6。而且，諧振型電力傳輸裝置中，為了進(jìn)行多路復(fù)用電力傳輸，多個(gè)系統(tǒng)各自具有發(fā)送電源電路2、發(fā)送天線5、接收天線6以及接收電源電路4(圖1的示例中示出設(shè)置有三系統(tǒng)的情況，在各功能部的標(biāo)號(hào)標(biāo)注后綴標(biāo)記a～c)。另外，在收發(fā)部3的系統(tǒng)間設(shè)置有磁性片材7。

一次電源1向各發(fā)送電源電路2提供直流電或交流電。

發(fā)送電源電路2配置在一次電源1與發(fā)送天線5之間，具有：從一次電源1輸入直流電或交流電，將某單一頻率的交流電提供給成對(duì)的發(fā)送天線5的功能；以及通過(guò)共振阻抗控制來(lái)使成對(duì)的發(fā)送天線5的諧振條件成立的功能。此時(shí)，對(duì)諧振頻率進(jìn)行調(diào)諧。

發(fā)送天線5經(jīng)由成對(duì)的發(fā)送電源電路2將從一次電源1提供的電力向接收天線6傳輸。

接收天線6接收來(lái)自成對(duì)的發(fā)送天線5的電力。圖1的示例中，示出了在發(fā)送天線5的內(nèi)側(cè)配置接收天線6的情況，反之也可以在接收天線6的內(nèi)側(cè)配置發(fā)送天線5。通過(guò)此接收天線6所接收的電力經(jīng)由接收電源電路4提供給負(fù)載設(shè)備等(未圖示)。

另外，收發(fā)部3的電力傳輸方式不特別限定，可以是利用磁場(chǎng)共振的方式、利用電場(chǎng)共振的方式、利用電磁感應(yīng)的方式的任一種。

接收電源電路4配置在接收天線6與負(fù)載設(shè)備等之間，通過(guò)輸入阻抗控制來(lái)使成對(duì)的接收天線6的諧振條件成立。此時(shí)，對(duì)諧振頻率進(jìn)行調(diào)諧。

磁性片材7減少收發(fā)部3的系統(tǒng)間的相互干擾，將如鐵氧體或非晶體等那樣透磁率的實(shí)部較高、虛部較低的磁性體構(gòu)成為片材狀而得。此磁性片材7被配置為以該收發(fā)部3的發(fā)送天線5及接收天線6中最小外徑的十分之一以上的距離離開(kāi)相鄰的收發(fā)部3(圖1的距離l1)。圖1的示例中，磁性片材7隔開(kāi)接收天線6的外徑的十分之一以上而配置。另外，圖1的示例中，磁性片材7具有包含將收發(fā)部3相對(duì)于軸向垂直投影的面的面。即，磁性片材7在系統(tǒng)間構(gòu)成為覆蓋整個(gè)收發(fā)部3。

另外，從收發(fā)部3不只發(fā)射磁場(chǎng)，還發(fā)射電場(chǎng)。于是，為了防止此電場(chǎng)向其他系統(tǒng)泄漏，也可以使磁性片材7由兩片片材構(gòu)成，在此片材間設(shè)置具有自由電子的構(gòu)件(導(dǎo)體)。作為此導(dǎo)體，可列舉銅及鋁等金屬構(gòu)件、碳纖維、導(dǎo)電性塑料等。另外，導(dǎo)體例如構(gòu)成為片材狀、網(wǎng)狀、環(huán)狀等形狀。

另外，收發(fā)部3被配置為以發(fā)送天線5及接收天線6中最小外徑的二分之一以上的距離離開(kāi)相鄰系統(tǒng)的收發(fā)部3(圖1的距離l2)。圖1的示例中，各收發(fā)部3被配置為離開(kāi)接收天線6的外徑的二分之一以上的距離。

接著，說(shuō)明如上所述構(gòu)成的諧振型電力傳輸裝置的效果。

首先，參照?qǐng)D2、3，說(shuō)明在收發(fā)部3的系統(tǒng)間配置了磁性片材7、或磁性片材7及導(dǎo)體所產(chǎn)生的效果。在此，如圖2所示，使用了在外側(cè)分別配置了天線5a～5c，在內(nèi)側(cè)分別配置了天線6a～6c的三系統(tǒng)的收發(fā)部3a～3c。另外，發(fā)送天線5a～5c和接收天線6a～6c的外徑如圖2(b)所示。另外，收發(fā)部3a～3c與磁性片材7的距離如圖2(c)所示。即，圖2所示的磁性片材7被配置為離開(kāi)接收天線6a～6c的外徑的十分之一以上的距離。另外，不只在收發(fā)部3的系統(tǒng)間設(shè)置磁性片材7，在設(shè)置磁性片材7及導(dǎo)體的情況下也以相同條件進(jìn)行配置。再者，在此使用了鐵氧體作為磁性片材7，使用了銅板作為導(dǎo)體。

在圖2所示的條件下，收發(fā)部3a～3b的系統(tǒng)間什么都不插入的情況，配置了磁性片材7的情況，配置了磁性片材7及導(dǎo)體的情況下，將模擬各系統(tǒng)中的電力傳輸效率的結(jié)果在圖3中示出。在圖3中，標(biāo)號(hào)301示出了收發(fā)部3b中的電力傳輸效率，標(biāo)號(hào)302示出了收發(fā)部3a、3c中的電力傳輸效率。在此，由于兩端的收發(fā)部3a、3c對(duì)稱地構(gòu)成，所以電力傳輸效率是相等的。

如該圖3所示，在收發(fā)部3a～3c的系統(tǒng)間什么都不插入的情況下，各系統(tǒng)中的電力傳輸效率較低，此外其偏差較大。在此，各系統(tǒng)的電力傳輸效率的偏差較大意味著系統(tǒng)間的相互干擾較大。

另一方面，在收發(fā)部3a～3c的系統(tǒng)間配置了磁性片材7的情況下，從收發(fā)部3發(fā)射的磁通集中至該磁性片材7，無(wú)磁損耗地流過(guò)磁性片材7。其結(jié)果，能夠減少系統(tǒng)間的相互干擾。由此，各系統(tǒng)中的電力傳輸效率提高，此外其偏差變小。

再者，使磁性片材7相對(duì)于收發(fā)部3離開(kāi)發(fā)送天線5或接收天線6中最小外徑的十分之一的距離以上的理由是因?yàn)椋喝羰勾判云?過(guò)于靠近收發(fā)部3，則收發(fā)部3與磁性片材7的干擾變強(qiáng)，會(huì)發(fā)生損耗。

另外，在收發(fā)部3a～3c的系統(tǒng)間配置了磁性片材7及導(dǎo)體的情況下，從收發(fā)部3發(fā)射的電場(chǎng)比僅配置了磁性片材7的情況減少。其結(jié)果，各系統(tǒng)中的電力傳輸效率進(jìn)一步提高，此外其偏差進(jìn)一步變小。

另外，參照?qǐng)D4，說(shuō)明收發(fā)部3的系統(tǒng)間的距離。在此，如圖4(a)所示，使用在外側(cè)配置了天線5a～5c、在內(nèi)側(cè)配置了天線6a～6c的三系統(tǒng)的收發(fā)部3a～3c。再者，設(shè)為在收發(fā)部3的系統(tǒng)間什么都不插入的狀態(tài)。另外，發(fā)送天線5a～5c和接收天線6a～6c的外徑與圖2(b)相同。對(duì)于以此圖4(a)所示的條件使收發(fā)部3a～3c的系統(tǒng)間的距離變化的情況，在圖4(b)中示出將模擬各系統(tǒng)中的電力傳輸效率的結(jié)果。在圖4(b)中，標(biāo)號(hào)401示出了收發(fā)部3b中的電力傳輸效率，標(biāo)號(hào)402示出了收發(fā)部3a、3c中的電力傳輸效率。在此，由于兩端的收發(fā)部3a、3c被對(duì)稱地構(gòu)成，所以電力傳輸效率相等。

如該圖4(b)所示，通過(guò)使收發(fā)部3a～3c的系統(tǒng)間的距離離開(kāi)作為最小外徑的接收天線6的外徑的二分之一以上(圖4的示例中18mm以上)，從而電力傳輸效率提高。

如上文所述，根據(jù)本實(shí)施方式1，在收發(fā)部3的系統(tǒng)間具備以發(fā)送天線5及接收天線6中最小外徑的十分之一以上的距離離開(kāi)收發(fā)部3而相對(duì)地配置的磁性片材7，因此在將嵌合配置了發(fā)送天線5與接收天線6的收發(fā)部3多個(gè)系統(tǒng)相對(duì)地配置來(lái)各自傳輸單一頻率的電力的諧振型電力傳輸裝置中，能夠減少相互干擾。其結(jié)果，在多個(gè)系統(tǒng)的收發(fā)部3中，能進(jìn)行獨(dú)立的高效率電力傳輸。

另外，通過(guò)由兩片片材來(lái)構(gòu)成磁性片材7，在該兩片片材之間設(shè)置具有自由電子的導(dǎo)體，從而能進(jìn)一步進(jìn)行高效率的電力傳輸。

再者，上述說(shuō)明中，示出了磁性片材7在系統(tǒng)間構(gòu)成為覆蓋整個(gè)收發(fā)部3的情況。然而不限于此，例如也可以如圖5所示那樣使得磁性片材7具有包含將接收天線6相對(duì)于軸向垂直投影的面的面，與此接收天線6相對(duì)地配置。另外，例如也可以如圖6所示那樣使得磁性片材7具有包含將發(fā)送天線5相對(duì)于軸向垂直投影的面的面，與該發(fā)送天線5相對(duì)地配置。再者，圖5、6中，省略了一次電源1、發(fā)送電源電路2以及接收電源電路4的圖示。這樣，通過(guò)減小磁性片材7的面積，從而尤其在磁性片材7內(nèi)設(shè)置金屬板等導(dǎo)體的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)輕量化。

實(shí)施方式2.

實(shí)施方式1中示出了通過(guò)在收發(fā)部3的系統(tǒng)間設(shè)置磁性片材7、或磁性片材7及導(dǎo)體來(lái)減少系統(tǒng)間的相互干擾的結(jié)構(gòu)。

另一方面，諧振型電力傳輸裝置中以提高強(qiáng)度為目的，有時(shí)將收發(fā)部3用蓋部覆蓋。此蓋部為樹脂制或金屬制等。在此，在蓋部為樹脂制的情況下，根據(jù)實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)行系統(tǒng)間獨(dú)立的高效率的電力傳輸。然而，在蓋部為金屬制的情況下，來(lái)自收發(fā)部3的磁場(chǎng)在此金屬中交鏈從而產(chǎn)生渦電流，這導(dǎo)致電力損耗。另外，由于此金屬，發(fā)送天線5與接收天線6的諧振條件發(fā)生變化，無(wú)法進(jìn)行高效率的電力傳輸。進(jìn)而，經(jīng)由此金屬與其他系統(tǒng)之間發(fā)生相互干擾，因此無(wú)法進(jìn)行獨(dú)立的電力傳輸。于是，實(shí)施方式2中，對(duì)即使在用金屬制的蓋部覆蓋收發(fā)部3的情況下，也能夠進(jìn)行系統(tǒng)間獨(dú)立的高效率的電力傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。

圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的諧振型電力傳輸裝置的結(jié)構(gòu)的圖。該圖7所示的實(shí)施方式2的諧振型電力傳輸裝置是在圖1所示的實(shí)施方式1的諧振型電力傳輸裝置中追加了第二磁性片材8的裝置。其他結(jié)構(gòu)相同，因此標(biāo)注相同標(biāo)號(hào)并省略其說(shuō)明。再者，之后的圖7～12中，省略了一次電源1、發(fā)送電源電路2以及接收電源電路4的圖示。

第二磁性片材8減少金屬制的蓋部引起的電力損耗，將如鐵氧體或非晶體等那樣透磁率的實(shí)部較高、虛部較低的磁性體構(gòu)成為片材狀而得。該第二磁性片材8被設(shè)置在收發(fā)部3的系統(tǒng)間以外的周圍，與磁性片材7同樣地，以收發(fā)部3的發(fā)送天線5及接收天線6中最小外徑的十分之一以上的距離離開(kāi)該收發(fā)部3而相對(duì)地配置。圖7的示例中，第二磁性片材8被配置為離開(kāi)接收天線6的外徑的十分之一以上的距離。

再者，圖7的示例中，在收發(fā)部3的外側(cè)及里側(cè)未設(shè)置第二磁性片材8，但也可以如圖8所示那樣對(duì)收發(fā)部3用磁性片材7、8覆蓋整面。另外，圖中示出了在磁性片材7、8之間無(wú)間隙的情況，但可以有間隙。

另外，與磁性片材7的情況同樣地，為了防止從收發(fā)部3發(fā)射的電場(chǎng)泄漏，也可以由兩片片材構(gòu)成第二磁性片材8，在該片材間設(shè)置具有自由電子的構(gòu)件(導(dǎo)體)。作為該導(dǎo)體，可列舉銅及鋁等金屬構(gòu)件。另外，導(dǎo)體例如構(gòu)成為片材狀、網(wǎng)狀、環(huán)狀等形狀。

這樣，通過(guò)在收發(fā)部3的系統(tǒng)間以外的周圍配置第二磁性片材8，從而能夠避免來(lái)自收發(fā)部3的磁通到達(dá)金屬制的蓋部。因此，收發(fā)部3被金屬制的蓋部覆蓋所引起的電力損耗不會(huì)發(fā)生。

再者，磁性片材7、8的配置不限于圖7、8所示的配置，例如也可以如圖9～12那樣配置。另外，圖9～12所示的示例中，在收發(fā)部3的外側(cè)及內(nèi)側(cè)未設(shè)置第二磁性薄片8，但也可以設(shè)置。

此圖7～12所示的示例中，在圖9所示的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步在收發(fā)部3的外側(cè)及內(nèi)側(cè)也配置第二磁性片材8的情況(對(duì)每個(gè)收發(fā)部3用磁性片材7、8覆蓋所有的面的情況)下電力傳輸效率最高。

另外，如圖7、8、10～12所示那樣，通過(guò)對(duì)圖9所示的配置減少磁性片材7、8的設(shè)置數(shù)，相對(duì)于圖9的情況，電力傳輸效率下降，但能夠減少器件個(gè)數(shù)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)輕量化。

另外，第二磁性片材8的配置最好被配置為使得從收發(fā)部3發(fā)射的磁通穿越空間到達(dá)相鄰系統(tǒng)的收發(fā)部3的空間距離變長(zhǎng)。由此，通過(guò)第二磁性片材8也能夠獲得減少系統(tǒng)間的相互干擾的效果。

如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式2，在收發(fā)部3的系統(tǒng)間以外的周圍具備相對(duì)于送接收部3離開(kāi)發(fā)送天線5及接收天線6中最小外徑的十分之一以上的距離而相對(duì)地配置的第二磁性片材8，因此除了實(shí)施方式1的效果之外，即使在用金屬制的蓋部覆蓋收發(fā)部3的情況下，也能夠進(jìn)行系統(tǒng)間獨(dú)立的高效率的電力傳輸。

另外，在實(shí)施方式1、2的結(jié)構(gòu)中，設(shè)置導(dǎo)體的位置可適當(dāng)設(shè)定。例如，在覆蓋收發(fā)部3的蓋部為金屬制的情況下，在與此蓋部相對(duì)的地方無(wú)需設(shè)置導(dǎo)體，因此，也可以對(duì)收發(fā)部3的系統(tǒng)間配置磁性片材7及導(dǎo)體，在其以外的周圍僅配置第二磁性片材8。另外，即使在覆蓋收發(fā)部3的蓋部為樹脂制的情況下，也可以為了輕量化而使收發(fā)部3的系統(tǒng)間以外的周圍中、僅部分位置采用第二磁性片材8，剩余位置配置第二磁性片材8及導(dǎo)體。

實(shí)施方式3.

實(shí)施方式1、2中示出了利用磁性片材7來(lái)減少系統(tǒng)間的相互干擾的結(jié)構(gòu)。除此結(jié)構(gòu)以外，如圖13所示那樣，也可以通過(guò)將收發(fā)部3的磁場(chǎng)相位在系統(tǒng)間改變相位來(lái)進(jìn)一步減少系統(tǒng)間的相互干擾。圖13的示例中，用實(shí)線表示圖2所示的三系統(tǒng)的收發(fā)部3a～3c中收發(fā)部3a、3c的磁場(chǎng)相位，用虛線表示收發(fā)部3b的磁場(chǎng)相位，示出了磁場(chǎng)相位分別偏移180度的情況。

再者，實(shí)施方式1～3中，示出了使發(fā)送天線5及接收天線6各自由單一的線圈來(lái)構(gòu)成的情況。然而不限于此，例如也可以使各線圈各自由供電用線圈及諧振用線圈來(lái)構(gòu)成，也可以用兩個(gè)以上的線圈來(lái)構(gòu)成。

另外，本發(fā)明在該發(fā)明的范圍內(nèi)，可進(jìn)行各實(shí)施方式的自由組合或者各實(shí)施方式的任意的結(jié)構(gòu)要素的變形或者各實(shí)施方式中任意的結(jié)構(gòu)要素的省略。

工業(yè)上的實(shí)用性

本發(fā)明涉及的諧振型電力傳輸裝置，能夠減少相互干擾，適合用作將嵌合配置了發(fā)送天線與接收天線的收發(fā)部多個(gè)系統(tǒng)相對(duì)地配置來(lái)各自傳輸單一頻率的電力的諧振型電力傳輸裝置等。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明

1一次電源

2發(fā)送電源電路

3收發(fā)部

4接收電源電路

5發(fā)送天線

6接收天線

7磁性片材

8第二磁性片材