WO2013108893A1 - 無線電力伝送システム、送電装置、および、受電装置 - Google Patents

無線電力伝送システム、送電装置、および、受電装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2013108893A1
WO2013108893A1 PCT/JP2013/050982 JP2013050982W WO2013108893A1 WO 2013108893 A1 WO2013108893 A1 WO 2013108893A1 JP 2013050982 W JP2013050982 W JP 2013050982W WO 2013108893 A1 WO2013108893 A1 WO 2013108893A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrodes
power transmission
power
coupler
inductor
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2013/050982
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
正弘 楠
満 増田
弘行 玉岡
磯　洋一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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 Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Priority to JP2013554363A priority Critical patent/JP5603509B2/ja
Priority to EP13739121.5A priority patent/EP2806532B1/en
Publication of WO2013108893A1 publication Critical patent/WO2013108893A1/ja
Priority to US14/334,310 priority patent/US9824817B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/05—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using capacitive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
    • H04B5/22—Capacitive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H01F2038/146—Inductive couplings in combination with capacitive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type

Definitions

  • the present invention relates to a wireless power transmission system, a power transmission device, and a power reception device.
  • Patent Document 1 discloses a wireless power transmission apparatus that transmits power between two non-contact electric circuits using electromagnetic induction.
  • Non-Patent Document 1 discloses a wireless power transmission apparatus that transmits power between two non-contact electric circuits using magnetic field resonance and electric field resonance.
  • Patent Document 1 has a problem in that power cannot be efficiently transmitted because power loss in a coil for transmitting power is large. Further, in the technique disclosed in Patent Document 1, since the distance in which power can be transmitted is limited to a range of several millimeters to several centimeters from the description of paragraph (0058) and the like of the literature, application applications are limited.
  • Non-Patent Document 1 it is possible to expand the distance at which power can be transmitted to a range of several tens of centimeters to several meters, but a magnetic field is generated to obtain resonance. Therefore, it is necessary to use a coil wound with a conductor. When transmitting electric power, it is necessary to pass an electric current through this coil, and therefore conductor loss cannot be avoided. Moreover, since the conductor used for a coil generally uses a metal wire, the mass of the power transmission / reception device incorporating the coil is increased.
  • Non-Patent Document 1 an electric field is used for resonance instead of a magnetic field.
  • a coil is not used for resonance, but since it is necessary to obtain an electrical length capable of obtaining resonance by a conductor line, a conductor line having a length of 1 ⁇ 4 wavelength is symmetrically formed from the feeding point and the receiving point.
  • electric field coupling electrodes arranged in a meander shape For this reason, for example, when the resonance frequency is low, the conductor line length of the electrode for obtaining resonance becomes long. Also, interference between spatially adjacent conductive lines, that is, AC resistance due to line-to-line coupling, causes conductor loss as in magnetic field resonance, and power transmission efficiency deteriorates. In particular, if the gap between the conductive lines of the electric field coupling electrode is reduced in order to reduce the electrode size, the AC resistance due to the line-to-line coupling increases.
  • an object of the present invention is to provide a wireless power transmission system, a power transmission device, and a power receiving device that can extend the distance in which power can be transmitted in a contactless manner and can efficiently transmit power. Furthermore, the power transmission device and the power reception device can be reduced in weight.
  • the present invention provides a wireless power transmission system that wirelessly transmits AC power from a power transmission device to a power reception device, wherein the power transmission device is disposed at a predetermined distance,
  • the first and second electrodes having a total width including the distance of ⁇ / 2 ⁇ or less, which is the near field, and the first and second electrodes and the two output terminals of the AC power generation unit are electrically connected to each other.
  • a first inductor inserted between at least one of the first and second electrodes and the two output terminals of the AC power generation unit, and the power receiving device.
  • the third and fourth electrodes and the load The two input terminals are electrically connected to each other.
  • third and fourth connecting lines, and second inductors inserted between the third and fourth electrodes and at least one of the two input terminals of the load, and the first and second A resonance frequency of a coupler constituted by an electrode and the first inductor, and a resonance frequency of a coupler constituted by the third and fourth electrodes and the second inductor are set to be substantially equal to each other.
  • Two electrodes and the third and fourth electrodes are arranged with a distance of ⁇ / 2 ⁇ or less which is a near field. According to such a configuration, power can be transmitted efficiently.
  • the first to fourth electrodes have a flat plate shape. According to such a configuration, the installation space can be reduced.
  • another invention is characterized in that the first and second electrodes and the third and fourth electrodes are arranged on the same plane. According to such a structure, it can manufacture easily by forming each electrode integrally.
  • another invention is characterized in that the first and third electrodes and the second and fourth electrodes are arranged substantially in parallel. According to such a configuration, the installation space can be reduced and the power transmission efficiency can be increased.
  • the frequency of the AC power generation unit is substantially the same as a resonance frequency of a coupler configured by the first and second electrodes and the first inductor, or 2 It is characterized by being set to substantially the same frequency as any one of the two resonance frequencies. According to such a configuration, the transmission efficiency can be further improved by matching the AC frequency to the resonance frequency.
  • the frequency of the AC power generation unit is set to a frequency at which power transmission efficiency from the power transmission device to the power reception device is maximized. According to such a configuration, transmission efficiency can be maximized.
  • the first inductor includes an inductor inserted between the first electrode and the first connection line, and between the second electrode and the second connection line.
  • the second inductor includes an inductor inserted between the third electrode and the third connection line, and an interval between the fourth electrode and the fourth connection line. It has two inserted inductors. According to such a configuration, the design can be easily performed.
  • the first and second connection lines are arranged so as to avoid the first and second electrode regions and the region sandwiched between them. It is characterized by being extended in a direction away from the region. According to such a configuration, transmission efficiency can be increased by preventing interference between the connection line and the electrode.
  • the third and fourth connection lines are arranged so as to avoid a region of the third and fourth electrodes and a region sandwiched between them, It is characterized by being extended in a direction away from the region. According to such a configuration, transmission efficiency can be increased by preventing interference between the connection line and the electrode.
  • the fifth and sixth electrodes according to another invention are arranged at a predetermined distance and have a total width including the predetermined distance of a length of ⁇ / 2 ⁇ or less that is a near field.
  • a third inductor connected between the fifth and sixth electrodes, and the fifth and sixth electrodes include the first and second electrodes of the power transmission device,
  • a resonance frequency of a coupler that is disposed between the third and fourth electrodes of the power receiving device and is configured by the fifth and sixth electrodes and the third inductor is determined by the coupler of the power transmitting device and the power receiving device.
  • the resonance frequency is set to be approximately equal to the resonance frequency. According to such a configuration, power can be efficiently transmitted to a far distance.
  • the first and second electrodes have a curved shape and are opposed to each other to form a first cylindrical structure.
  • the four electrodes have a curved shape and form a second cylindrical structure by being opposed to each other.
  • the slits separating the first and second electrodes and the third and fourth electrodes are separated from each other.
  • the first and second cylindrical structures are arranged substantially concentrically so as to face the slit. According to such a configuration, power transmission can be performed even when the coupler is slid in the coaxial direction.
  • another invention is characterized in that the exposed surfaces of the first and second electrodes are provided with an insulating coating, and the exposed surfaces of the third and fourth electrodes are provided with an insulating coating. . According to such a configuration, it is possible to suppress a decrease in power transmission efficiency due to corrosion of the electrode and to prevent discharge from the electrode.
  • the present invention is arranged at a predetermined distance, and the total width including the predetermined distance is near First and second electrodes that have a length equal to or less than ⁇ / 2 ⁇ that is a field, and first and second electrodes that electrically connect the first and second electrodes and the two output terminals of the AC power generation unit, respectively.
  • a first inductor inserted between at least one of the first and second electrodes and the two output terminals of the AC power generation unit, the first and second electrodes and the first
  • the resonance frequency of the coupler constituted by one inductor is set to be substantially equal to the resonance frequency of the coupler constituted by the third and fourth electrodes and the second inductor of the power receiving device, and the first and first Two electrodes and the third and fourth electrodes are arranged with a distance of ⁇ / 2 ⁇ or less which is a near field. According to such a configuration, power can be transmitted efficiently.
  • the present invention is arranged at a predetermined distance, and the total width including the predetermined distance is near Third and fourth electrodes having a length equal to or less than ⁇ / 2 ⁇ which is a field, and third and fourth connection lines that electrically connect the third and fourth electrodes and the two input terminals of the load, respectively. , And a second inductor inserted between at least one of the two input terminals of the load, and is configured by the third and fourth electrodes and the second inductor.
  • the resonance frequency of the coupler is set to be approximately equal to the resonance frequency of the coupler constituted by the first and second electrodes and the first inductor of the power transmission device, and the first and second electrodes and the third and second electrodes.
  • Yo And the fourth electrode is arranged at a distance of ⁇ / 2 ⁇ or less which is a near field. According to such a configuration, power can be transmitted efficiently.
  • the present invention it is possible to provide a wireless power transmission system, a power transmission device, and a power reception device that can efficiently transmit power.
  • (A) is a figure which shows the Example of the electrode shape of this invention, and is a figure which shows that it is a substantially rectangular shape.
  • (B) is a figure which shows another Example of the electrode shape of this invention, and is a figure which shows that it is substantially circular.
  • (C) is a figure which shows another Example of the electrode shape of this invention, and is a figure which shows that it is a substantially ellipse.
  • (D) is a figure which shows another Example of the electrode shape of this invention, and is a figure which shows that four interior angles are substantially rhombus.
  • (E) is a figure which shows another Example of the electrode shape of this invention, and is a figure which shows that it is a substantially rhombus shape in which four interior angles are not equal.
  • (A) is a figure which shows another Example of the electrode shape of this invention, and is a figure which shows that it is a substantially rectangular parallelepiped.
  • (B) is a figure which shows another Example of the electrode shape of this invention, and is a figure which shows that it is a shape which consists only of an outline part in a substantially rectangular parallelepiped.
  • (C) is a figure which shows another Example of the electrode shape of this invention, and is a figure which shows that it is a substantially spherical body.
  • (D) is a figure which shows another Example of the electrode shape of this invention, and is a figure which shows that it is a shape which consists only of an outline part by a substantially spherical body.
  • (E) is a figure which shows another Example of the electrode shape of this invention, and is a figure which shows that it is a substantially cylinder.
  • (F) is a figure which shows another Example of the electrode shape of this invention, and is a figure which shows that it is a shape which consists only of an outline part in a substantially cylindrical shape.
  • (A) is a figure which shows another Example of the electrode shape of this invention, and is a perspective view which shows that it is the shape which bent the flat plate.
  • (B) is a figure which shows another Example of the electrode shape of this invention, and is sectional drawing which shows that it is the shape which bent the flat plate.
  • (C) is a figure which shows another Example of the electrode shape of this invention, and is a front view which shows that it is the shape which curved the flat plate.
  • (D) It is a figure which shows another Example of the electrode shape of this invention, and is sectional drawing which shows that it is the shape which curved the flat plate.
  • It is an equivalent circuit of embodiment shown in FIG. It is a figure which shows the transmission characteristic of the equivalent circuit shown in FIG. It is a figure which shows the structural example of the coupler for power transmission which concerns on embodiment of this invention.
  • FIG. 10A is a perspective view which shows the example of the installation form of the radiation fin of the coupler for power transmission which concerns on embodiment of this invention.
  • B is sectional drawing of the installation form shown to FIG. 10A.
  • C is a figure which shows the example of another installation form of the radiation fin of the coupler for power transmission which concerns on embodiment of this invention. It is a figure which shows the example of the form of the insulation coating of the coupler for power transmission which concerns on embodiment of this invention.
  • FIG. 3 is another embodiment of FIG. 1 in which the coupler electrodes are opposed to each other.
  • 3 is another embodiment of FIG. 1 in which the coupler electrode has a cylindrical structure.
  • 3 is another embodiment of FIG. 1 in which the coupler electrode has a cylindrical structure.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the operation principle of the wireless power transmission system 1 according to the embodiment of the present invention. As shown in this figure, the wireless power transmission system 1 includes a power transmission device 10 and a power reception device 20.
  • the power transmission device 10 includes electrodes 11 and 12, inductors 13 and 14, connection lines 15 and 16, and an AC power generation unit 17.
  • the power receiving device 20 includes electrodes 21 and 22, inductors 23 and 24, connection lines 25 and 26, and a load 27.
  • the electrodes 11 and 12 and the inductors 13 and 14 constitute a power transmission coupler.
  • the electrodes 21 and 22 and the inductors 23 and 24 constitute a power receiving coupler.
  • the electrodes 11 and 12 are made of a conductive member, and are arranged at a predetermined distance d1.
  • the electrodes 11, 12, 21, and 22 flat plate electrodes having a rectangular shape having substantially the same size are illustrated.
  • the electrode 11 and the electrode 21 are arranged in parallel so as to face each other with a distance d2, and the electrode 12 and the electrode 22 are also arranged in parallel so as to face each other with the same distance d2.
  • the electrodes 11, 12, 21, and 22 may be electrodes having shapes other than those shown in FIG.
  • electrodes having the following shapes can be used. That is, the substantially circular electrodes 201 and 202 as shown in FIG.
  • the substantially elliptical electrodes 203 and 204 as shown in FIG. 2C, the substantially rhombic flat plate electrodes 205 and 206 as shown in FIGS. 2D and 2E, 207 and 208 may be used.
  • the substantially prismatic electrodes 209 and 210 as shown in FIG. 3A, and the substantially prismatic interiors 211a and 212a as shown in FIG. 3B are hollow, and the electrodes 211 and 212 are formed of only the outer portions 211b and 212b.
  • Electrodes 215 and 216 each consisting only of the outer portions 215b and 216b are shown as shown in FIG. Cylindrical electrodes 217 and 218, and electrodes 219 and 220 each having substantially cylindrical inner portions 219a and 220a as shown in FIG. 3F and having only outer portions 219b and 220b may be used.
  • the flat electrodes 221 and 222 formed with the bent portions 221a and 222a as shown in the perspective view of FIG. 4A and the cross-sectional view of FIG. 4B, the perspective view of FIG. 4C and the curve as shown in the cross-sectional view of FIG.
  • the electrodes 223 and 224 having the shapes described above may be used.
  • the total width D including the distance d1 between the electrode 11 and the electrode 12 is set to be narrower than the near field indicated by ⁇ / 2 ⁇ where ⁇ is the wavelength of the electric field radiated from these electrodes. .
  • the total width D including the distance d1 between the electrode 21 and the electrode 22 is set to be narrower than the near field indicated by ⁇ / 2 ⁇ .
  • the length L of the electrode 11 and the electrode 12 is set to be narrower than the near field indicated by ⁇ / 2 ⁇ .
  • the length L of the electrodes 21 and 22 is also set to be narrower than the near field indicated by ⁇ / 2 ⁇ .
  • the distances d2 between the electrodes 11 and 21 and the electrodes 12 and 22 are also set to be shorter than the near field indicated by ⁇ / 2 ⁇ .
  • the inductors 13 and 14 are configured by winding a conductive wire (for example, copper wire), and one end of each of the inductors 13 and 12 is electrically connected to the ends of the electrodes 11 and 12 in the example of FIG. .
  • the connection line 15 is composed of a conductive wire (for example, copper wire) that connects the other end of the inductor 13 and one end of the output terminal of the AC power generation unit 17.
  • the connection line 16 is formed of a conductive wire material that connects the other end of the inductor 14 and the other end of the output terminal of the AC power generation unit 17.
  • the connection lines 15 and 16 are constituted by coaxial cables or balanced cables.
  • the AC power generation unit 17 generates AC power having a predetermined frequency and supplies the AC power to the inductors 13 and 14 via the connection lines 15 and 16.
  • the electrodes 21 and 22 are made of a conductive member, like the electrodes 11 and 12, and are arranged at a predetermined distance d1.
  • the inductors 23 and 24 are configured by, for example, winding a conductive wire, and in the example of FIG. 1, one end of each of the electrodes 21 and 22 is electrically connected.
  • the connection line 25 is composed of a conductive wire (for example, copper wire) that connects the other end of the inductor 23 and one end of the input terminal of the load 27.
  • the connection line 26 is formed of a conductive wire that connects the other end of the inductor 24 and the other end of the input terminal of the load 27.
  • the connection lines 25 and 26 are constituted by coaxial cables or balanced cables.
  • the load 27 is supplied with electric power output from the AC power generation unit 17 and transmitted through the power transmission coupler and the power reception coupler.
  • the load 27 is constituted by, for example, a rectifier and a secondary battery. Of course, it may be other than this.
  • FIG. 5 is a diagram showing an equivalent circuit of the wireless power transmission system 1 shown in FIG.
  • the impedance 2 indicates the characteristic impedance of the connection lines 15 and 16 and the connection lines 25 and 26, and has a value of Z0.
  • the inductor 3 corresponds to the inductors 13 and 14 and has an element value of L.
  • the capacitor 4 has an element value (C ⁇ Cm) obtained by subtracting the capacitor having the element value Cm generated between the electrodes 11 and 12 and the electrodes 21 and 22 from the capacitor having the element value C generated between the electrodes 11 and 12.
  • the capacitor 5 is a capacitor generated between the electrodes 11 and 12 and the electrodes 21 and 22, and has an element value of Cm.
  • the capacitor 6 has an element value (C ⁇ Cm) obtained by subtracting a capacitor having an element value Cm generated between the electrodes 11 and 12 and the electrodes 21 and 22 from a capacitor having an element value C generated between the electrodes 21 and 22.
  • the inductor 7 corresponds to the inductors 23 and 24 and has an element value of L.
  • FIG. 6 shows the frequency characteristics of the S parameter between the power transmission device 10 and the power reception device 20.
  • the horizontal axis of FIG. 6 indicates the frequency
  • the vertical axis indicates the insertion loss (S21) from the power transmission device 10 to the power reception device 20.
  • the insertion loss from the power transmitting device 10 to the power receiving device 20 has an anti-resonance point at the frequency fC and resonance points at the frequencies fL and fH.
  • the frequency fC is determined by the inductance value L of the inductors 3 and 7 shown in FIG. 5 and the capacitance value C of the capacitor formed by the electrodes 11 and 12 or the electrodes 21 and 22.
  • the frequencies fL and fH correspond to the inductance value L of the inductors 3 and 7 shown in FIG. 5, the capacitance value Cm of the capacitor formed by the electrodes 11 and 12 and the electrodes 21 and 22, and between the electrodes 11 and 12. And the capacitance value C of the capacitor generated between the electrodes 21 and 22, respectively.
  • the frequency of the AC power generated by the AC power generator 17 is set to be approximately equal to the resonance frequency of the power transmission coupler constituted by the first and second electrodes 11 and 12 and the inductors 13 and 14. In this way, by setting the frequency of the AC power generation unit 17, it is possible to efficiently transmit power from the power transmission device 10 to the power reception device 20.
  • the capacitance value C is determined by the electrode size, shape, and arrangement of the power transmission coupler and the power reception coupler.
  • the capacitance value Cm depends on the distance d2 between the transmitting and receiving electrodes in addition to the electrode dimensions, shapes, and arrangement of each coupler.
  • the input impedance seen from the AC power generation unit 17 side in the equivalent circuit of FIG. 5 varies depending on the electrode dimensions, shape, arrangement, and distance between the transmitting and receiving electrodes.
  • the characteristic impedance Z0 on the AC power generation unit 17 side matches the input impedance, matching is achieved and power transmission efficiency is maximized, but the conditions depend on the electrode dimensions, shape, arrangement, and transmission / reception electrode distance of each coupler. It will be.
  • the frequency of the AC power generated by the AC power generation unit 17 is based on various conditions such as the electrode dimensions, shape, arrangement, and distance between the transmitting and receiving electrodes of each coupler, and the frequency of the power from the transmitting coupler to the receiving coupler. You may set to the frequency where transmission efficiency becomes the maximum. By setting the frequency in this way, the transmission efficiency can be maximized.
  • the electrodes 11 and 12 of the power transmission device 10 and the electrodes 21 and 22 of the power reception device 20 are coupled by electric field resonance, and the electrodes 11 and 12 of the power transmission device 10 are connected. AC power is transmitted to the electrodes 21 and 22 of the power receiving device 20 by an electric field.
  • the electrodes 11 and 12 of the power transmission device 10 and the electrodes 21 and 22 of the power reception device 20 are arranged apart by a distance d2 shorter than ⁇ / 2 ⁇ that is the near field.
  • the electrodes 21 and 22 are arranged in a region where the electric field component radiated from the electrodes 11 and 12 is dominant.
  • the resonance frequency by the capacitor and inductors 13 and 14 formed between the electrodes 11 and 12 and the resonance frequency by the capacitor and inductors 23 and 24 formed between the electrodes 21 and 22 are set to be substantially equal. Has been.
  • the electrodes 11 and 12 of the power transmission device 10 and the electrodes 21 and 22 of the power reception device 20 are coupled by electric field resonance, the electrodes 11 and 12 of the power transmission device 10 are changed to the electrodes 21 and 22 of the power reception device 20.
  • AC power is efficiently transmitted by the electric field.
  • FIGS. 7 and 8 are perspective views showing a configuration example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 shows a configuration example of the power transmission coupler 110 according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a state in which the power transmission coupler 110 and the power reception coupler 120 are arranged.
  • the power transmission coupler 110 is configured by a conductive member having a rectangular shape on a front surface 118A of a circuit board 118 that is configured by an insulating member having a rectangular plate shape.
  • the electrodes 111 and 112 to be arranged are arranged.
  • no electrode or the like is arranged in the example of FIG.
  • electrodes 111 and 112 are formed of a conductive thin film such as copper on a circuit board 118 formed of a glass epoxy board, a glass composite board, or the like.
  • the electrodes 111 and 112 are arranged in parallel at positions separated by a predetermined distance d1.
  • the width D of the electrodes 111 and 112 including the distance d1 is set to be narrower than the near field indicated by ⁇ / 2 ⁇ when the wavelength of the electric field radiated from these electrodes is ⁇ . .
  • each of inductors 113 and 114 is connected to the ends of the electrodes 111 and 112 of the circuit board 118 in the short direction.
  • the other ends of the inductors 113 and 114 are connected to one ends of connection lines 115 and 116, respectively.
  • the connection lines 115 and 116 are disposed so as to avoid the regions of the electrodes 111 and 112 and the region sandwiched between them, and are disposed so as to extend in a direction away from these regions (lower right direction in FIG. 7). ing.
  • connection lines 115 and 116 are configured by, for example, a coaxial cable or a balanced cable. Note that the other ends of the connection lines 115 and 116 are respectively connected to output terminals of an AC power generation unit (not shown). By connecting the AC power generation unit to the power transmission coupler 110 by the connection lines 115 and 116, a power transmission device is configured.
  • the circuit board 118 does not have to be a rigid body, and may be a dielectric film such as polyimide. Since such a dielectric film has flexibility, the electrode part can be wound up or folded into a loose shape when not in use, and the transportability and storage property of the electrode part can be improved.
  • FIG. 9 shows a configuration example of the power transmission coupler 110, and the electrodes 111 and 112 are fixed to the dielectric support post 141 by screws 142.
  • the dielectric support post 141 is fixed to a not-shown coupler installation housing with a screw or the like. In such a configuration shown in FIG. 9, it is only necessary to install a number of dielectric columns 141 that can stably fix the electrodes 111 and 112 to the housing.
  • a similar configuration can be applied to the power receiving side coupler.
  • heat dissipation fins may be installed on the electrodes 111 and 112.
  • the perspective view of FIG. 10A and the cross-sectional view of FIG. 10B are the heat dissipation fins 151 in which the surface area is increased by continuously forming uneven shapes in the surface direction on the surfaces 111a and 112a of the electrodes 111 and 112 in the configuration of FIG. The example which installed is shown.
  • heat is mainly generated due to the AC resistance of the coils 113 and 114, but the generated heat can be released from the radiation fins 151 installed on the surfaces 111a and 112a of the electrodes 111 and 112. This configuration is effective for preventing thermal destruction of the coupler.
  • FIG. 10C is an example in which heat radiation fins 151 are installed on the surfaces 111a and 112a of the electrodes 111 and 112 in the configuration of FIG. 9, and the electrodes 111 and 112 are fixed to the dielectric support posts 141 with screws 142. Similar effects can be obtained. 10A and 10C, the radiation fins 151 can be installed on the back surface opposite to the front surfaces 111a and 112a of the electrodes 111 and 112, respectively.
  • a coolant may be enclosed inside the electrodes 111 and 112.
  • a coolant may be enclosed inside the electrodes 111 and 112.
  • the power can be reduced.
  • heat is mainly generated due to the AC resistance of the coils 113 and 114, but the heat is dispersed on the exposed surfaces of the electrodes 211, 212, 215, 216, 219, and 220 by the convection of the coolant. Heat can be released from the surface.
  • the electrodes 111 and 112 protect the surfaces 111a and 112a with a dielectric film.
  • FIG. 11 shows an example in which the surfaces 111a and 112a, which are exposed surfaces of the electrodes 111 and 112, are coated in the configuration shown in FIG. 7, and shows a cross section of the circuit board 118 and the electrodes 111 and 112.
  • the surfaces 111 a and 112 a that are exposed surfaces of the electrodes 111 and 112 are covered with the insulating film 161.
  • the same coating can be applied to a configuration in which no dielectric substrate is present as shown in FIG. 9, and in this case, all exposed surfaces of the electrodes 111 and 112 may be covered with an insulating film.
  • the power transmission coupler 110 constitutes a series resonance circuit including a capacitance C of a capacitor formed by disposing the electrodes 111 and 112 at a predetermined distance d1 and an inductor 1 and an inductance L of 13,114. These have a unique resonance frequency fC.
  • the power receiving coupler 120 has the same configuration as that of the power transmitting coupler 110.
  • electrodes 121 and 122 and inductors 123 and 124 made of a conductive member having a rectangular shape are arranged.
  • Connection lines 125 and 126 are connected to the other ends of the inductors 123 and 124.
  • the capacitance C of the capacitor formed by the electrodes 121 and 122 and the resonance frequency fC of the series resonance circuit by the inductance L of the inductors 123 and 124 are set to be substantially the same as those of the power transmission coupler 110.
  • the connection lines 125 and 126 are configured by, for example, a coaxial cable or a balanced cable.
  • a load (not shown) is connected to the other ends of the connection lines 125 and 126 of the power receiving coupler 120.
  • a power receiving device is configured by connecting a load to the power receiving coupler 120 through the connection lines 125 and 126.
  • FIG. 8 is a diagram showing a state in which the power transmission coupler 110 and the power reception coupler 120 are arranged to face each other. As shown in this figure, the power transmission coupler 110 and the power reception coupler 120 are arranged so that the circuit boards 118 and 128 are parallel to each other with a distance d2 so that the surfaces 118A and 128A of the circuit boards 118 and 128 face each other. Is done.
  • the horizontal axis indicates the frequency (MHz) of AC power to be transmitted, and the vertical axis indicates transmission efficiency.
  • a transmission efficiency of 80% or more is achieved around 25 MHz.
  • the solid line indicates the frequency characteristic of the absolute value of the parameter S21
  • the broken line indicates the frequency characteristic of the absolute value of the parameter S11.
  • the parameter S11 indicates the reflection of the signal input from the power transmission coupler 110
  • the parameter S21 indicates the passage of the signal from the power transmission coupler 110 to the power reception coupler 120.
  • the value of the parameter S21 is about 0.9
  • the value of the parameter S11 is about 0.1. Therefore, according to the present embodiment, it is understood that the signal input from the power transmission coupler 110 is transmitted to the power reception coupler 120 with less reflection near 27 MHz.
  • 2 ) from the power transmission coupler 110 to the power reception coupler 120 when the power transmission coupler 110 and the power reception coupler 120 are arranged to be opposed to each other with a distance of 17 cm (d2 17 cm). It is a figure which shows the frequency characteristic. As shown in this figure, it can be seen that the transmission efficiency is about 80% when the frequency is around 27 MHz.
  • the port impedance of the measuring instrument is set to a value equal to the characteristic impedance Z0 (real value) of the connection line.
  • Z0 real value
  • Im [Zin1]) and the frequency characteristics of the real part (Re [Zin2]) and imaginary part (Im [Zin2]) of the impedance of the power receiving coupler 120 As shown in these figures, since the imaginary part of each impedance is substantially 0 near the resonance frequency of 27 MHz, power can be transmitted from the power transmission coupler 110 to the power reception coupler 120 with little loss. I understand.
  • VSWR Voltage
  • d2 17 cm
  • Standing Wave Ratio Standing Wave Ratio
  • the voltage standing wave ratio between the power transmission coupler 110 and the power reception coupler 120 is approximately 1 in the vicinity of the resonance frequency of 27 MHz. Therefore, from the power transmission coupler 110 to the power reception coupler 120.
  • impedance matching is established from the power receiving coupler 120 to the power receiving coupler 120, and power can be transmitted without reflection.
  • the power transmission coupler 110 and the power reception coupler 120 are arranged, for example, about 17 cm apart, a transmission efficiency of about 80% can be achieved. Can be transmitted.
  • the resistance component of the impedance is substantially 0, and the reflection is small.
  • connection lines 115 and 116 and the connection lines 125 and 126 are arranged so as to avoid the regions of the electrodes 111 and 112 and the electrodes 121 and 122 and the region sandwiched between them.
  • the area the area sandwiched between the electrodes 111 and 112 and the electrodes 121 and 122 in the example of FIG. 21
  • the area is arranged so as to pass through the transmission. The characteristics deteriorate as shown in FIGS.
  • connection lines 115 and 116 are disposed in the region sandwiched between the electrodes 111 and 112 and the connection lines 125 and 126 are disposed in the region sandwiched between the electrodes 121 and 122 as shown in FIG.
  • the characteristics shown in FIG. 8 are degraded as shown in FIG. 23, and the peak transmission characteristics are reduced from about 0.8 to 0.7.
  • connection lines 115 and 116 are arranged so as to pass immediately above or in the vicinity of the electrodes 111 and 112, the transmission characteristics deteriorate as in the case of FIG. Therefore, it is desirable to arrange the connection lines 115 and 116 at positions away from the electrodes 111 and 112 and to extend in a direction away from them. Of course, the same applies to the connection lines 125 and 126.
  • the ends of the inductors 113 and 114 and the inductors 123 and 124 are connected to the ends of the electrodes 111 and 112 and the electrodes 121 and 122 that are close to each other. Connection of the lines 125 and 126 can be facilitated. Also, with such an arrangement, the connection lines 115 and 116 and the connection lines 125 and 126 can be arranged at positions away from the electrodes 111 and 112 and the electrodes 121 and 122, so that a reduction in transmission efficiency can be prevented. .
  • the inductors 123 and 124 are arranged in a region sandwiched between the electrodes 111 and 112 and the electrodes 121 and 122, and the connection lines 115 and 116 and the connection lines 125 and 126 are arranged in the normal direction of the circuit board 118 and the circuit board 128. You may make it distract.
  • the above embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to the case described above.
  • the electrodes 111 and 112 and the electrodes 121 and 122 have the same size, but they may have different sizes.
  • the electrodes 121 and 122 may be smaller in size than the electrodes 111 and 112.
  • the reverse configuration may be used.
  • the electrodes 111 and 112 and the electrodes 121 and 122 are arranged to face each other.
  • the electrodes 111 and 112 and the electrodes 121 and 122 are arranged so as to be shifted in the X direction or the Y direction shown in FIG. Also good.
  • the power transmission coupler 110 and the power reception coupler 120 may be arranged so as to relatively rotate by a predetermined angle. In this case, as shown in FIG. 24, when the power transmission coupler 110 and the power reception coupler 120 are rotated 90 degrees or 270 degrees relative to each other, power is transmitted from the power transmission coupler 110 to the power reception coupler 120. It will not be transmitted.
  • the capacitance between the electrode 21 and the electrode 11 is equal to the capacitance between the electrode 21 and the electrode 12, or the capacitance between the electrode 22 and the electrode 11 is equal to the capacitance between the electrode 22 and the electrode 12.
  • the voltage excited by the power receiving coupler 120 is canceled out, it is desirable to adjust the positional relationship between the electrodes so that such a state does not occur. For example, if the mutual rotation angle is within ⁇ 15 degrees, a relative decrease in transmission efficiency due to rotation can be suppressed to less than 10%.
  • the shapes of the electrodes 111 and 112 and the electrodes 121 and 122 may not be rectangular.
  • the electrodes 111 and 112 and the electrodes 121 and 122 may be circular, elliptical, or rhombic flat plate electrodes as shown in FIGS. 2A to 2E, or prisms, spheres, cylinders as shown in FIGS. 3A to 3F.
  • it may be a three-dimensional shape composed only of the outer portion thereof, or may be an electrode having a curved shape or a bent shape instead of a simple flat plate as shown in FIGS. 4A to 4D. . If the two electrodes have a constant distance to form a capacitor, there is essentially no difference between the electrode structure shown in FIG. 1 and the operating principle at the time of power transmission. It is.
  • the inductors 113 and 114 and the inductors 123 and 124 are inserted between the electrodes 111 and 112 and the electrodes 121 and 122, the connection lines 115 and 116, and the connection lines 125 and 126. For example, it may be inserted in the vicinity of the AC power generation unit or the vicinity of the load.
  • two inductors 113 and 114 and two inductors 123 and 124 are provided for the power transmission coupler 110 and the power reception coupler 120, respectively.
  • one inductor is provided. Also good.
  • the inductor is configured by winding a conductor wire in a cylindrical shape.
  • the inductor has a shape meandering on a plane as used in a microstrip line. Further, it may be configured by a spiral shape on a plane.
  • the inductor may be formed integrally with the electrodes 111 and 112 on the circuit board 118 or film.
  • the coupler can be rolled up when not in use or folded into a loose shape, and the transportability and storage performance of the coupler can be improved.
  • the power transmission coupler 110 and the power reception coupler 120 are used.
  • a relay coupler 130 as shown in FIG. 25 may be used.
  • the relay coupler 130 shown in FIG. 25 is configured by connecting the other ends of inductors 133 and 134 of a coupler having the same configuration as in FIG. Of course, these inductors 133 and 134 may have one configuration.
  • the resonance frequency fC of the relay coupler 130 is set to be substantially the same as that of the power transmission coupler 110 and the power reception coupler 120.
  • FIG. 26 shows a configuration example of a wireless power transmission system using such a relay coupler 130.
  • a relay coupler 130 is disposed between the power transmission coupler 110 and the power reception coupler 120 in parallel with the two couplers. According to such a configuration, it is possible to efficiently transmit power farther than when the relay coupler 130 is not used.
  • each electrode was arrange
  • the same power transmission function as described above can be realized.
  • FIG. 27 in the configuration shown in FIG.
  • FIG. 28 shows a configuration in which the electrodes are opposed to each other while being spatially superimposed in the order of all the electrodes 11, 12, 21, and 22 in the configuration shown in FIG. 1. 27 and 28, it is possible to transmit electric power from the power transmission side to the power reception side through the electric field generated between the electrodes as in the configuration shown in FIG.
  • the cylindrical structure 230 is formed by making the curved electrodes 11 and 12 face each other in the configuration shown in FIG. 1, and similarly, the curved electrodes 21 and 22 are made to face each other.
  • a cylindrical structure 240 is formed, and by inserting the cylindrical structure 230 inside the cylindrical structure 240, a configuration in which these structures are arranged substantially concentrically is shown.
  • the slit 231 that separates the electrodes 11 and 12 of the power transmission side coupler and the slit 241 that separates the electrodes 21 and 22 of the power reception side coupler are opposed to each other from the viewpoint of ensuring the coupling of the electric field. ing.
  • power transmission can be performed even when the coupler is slid in the coaxial direction, so that it can be applied to applications such as robot arms and joints.
  • the coupling capacitance between the couplers can be changed and the input impedance can be adjusted. Further, if one axial length of the cylindrical structure 230 of the power transmission side coupler and the cylindrical structure 240 of the power reception side coupler is reduced, the coupler having a reduced length slides relatively in the axial direction.
  • the coupling capacity between the couplers does not change, the present invention can be applied to applications such as performing a certain amount of power transmission in a sliding mechanism system.
  • the configuration is not limited to the configuration shown in FIG. 29, and it is only necessary that the cylindrical structures on both the power transmission side and the power reception side are arranged substantially concentrically. A cylindrical structure may be inserted.
  • FIG. 30 in the configuration shown in FIG. 1, the electrodes 21 and 22 having a cylindrical shape smaller in diameter than the electrodes 11 and 12 are respectively concentric in the cylindrical electrodes 11 and 12.
  • a configuration arranged in such a manner is shown.
  • the slit 231 that separates the electrodes 11 and 12 of the power transmission side coupler and the slit 241 that separates the electrodes 21 and 22 of the power reception side coupler are opposed to each other from the viewpoint of securing coupling of the electric field. .
  • FIG. 30 in the configuration shown in FIG.
  • the electrode 11 and the electrode 12 are arranged symmetrically about the axis, and similarly, the electrode 21 and the electrode 22 are arranged for the axis, so that the power transmission side coupler and the power receiving unit are arranged. Even if the side coupler rotates relatively, the coupling capacity between the couplers does not change, so that the present invention can be applied to a purpose of transmitting a certain amount of power in the rotating mechanism system.
  • a configuration in which each electrode has a trumpet-shaped opening or narrows toward the slits 231 and 241 can be applied.
  • the diameters of the power receiving side electrodes 21 and 22 are smaller than the power transmitting side electrodes 11 and 12, but the configuration is not limited thereto.
  • the power transmission side electrode may be arranged concentrically within the power reception side electrode.
  • the above-described electrode configuration illustrated in FIGS. 27 to 30 is a form in which each of the electrodes 11 and 12 on the power transmission side and the electrodes 21 and 22 on the power reception side has a certain distance to form a capacitor. There is essentially no difference between the electrode configuration shown in Fig. 1 and the operating principle during power transmission. In any of the configurations illustrated in FIGS. 27 to 30, the electrode dimensions on the power transmission side and the power reception side can be set to different conditions as in the electrode configuration illustrated in FIG. 1.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

　電力を効率良く伝送できる無線電力伝送システムを提供すること。　送電装置は、第１および第２電極１１，１２と、第１および第２電極と交流電力発生部とを接続する第１および第２接続線１５，１６と、第１および第２電極と交流電力発生部の２つの出力端子の少なくとも一方の間に挿入される第１インダクタ１３，１４とを有し、受電装置は、合計幅が近傍界であるλ／２π以下の長さを有する第３および第４電極２１，２２と、第３および第４電極と負荷を接続する第３および第４接続線２５，２６と、第３および第４電極と負荷の２つの入力端子の少なくとも一方の間に挿入される第２インダクタ２３，２４と、を有し、第１および第２電極と第１インダクタによって構成されるカプラの共振周波数と、第３および第４電極と第２インダクタによって構成されるカプラの共振周波数が略等しくなるように設定される。

Description

無線電力伝送システム、送電装置、および、受電装置
　本発明は、無線電力伝送システム、送電装置、および、受電装置に関するものである。
　特許文献１には、電磁誘導を用いて、非接触の二つの電気回路間で電力の伝送を行う無線電力伝送装置が開示されている。
　非特許文献１には、磁界共鳴、電界共鳴を用いて、非接触の二つの電気回路間で電力の伝送を行う無線電力伝送装置が開示されている。
特開平８－３４０２８５号公報 電学誌、１２９巻７号、２００９年
　特許文献１に開示された技術では、電力を伝送するためのコイルにおける電力の損失が大きいため、電力を効率良く伝送できないという問題点がある。また、特許文献１に開示された技術では、同文献の段落（００５８）などの記載から、電力を伝送できる距離が、数ｍｍから数ｃｍの範囲に限られるため、適用用途が限られる。
　また、非特許文献１に開示された磁界共鳴を用いる方式では、電力を伝送できる距離を、数十ｃｍから数ｍの範囲に拡大することが可能となるが、磁界を発生させ、共振を得るために導体を巻回したコイルを用いる必要がある。電力を伝送するにあたっては、このコイルに電流を流す必要があることから、導体損失を免れ得ない。また、コイルに用いる導体は一般に金属製の線材を用いることから、当該コイルを組み込んだ送受電装置の質量増加を招く。
　また、非特許文献１に開示された電界共鳴を用いる方式では、共振に磁界ではなく電界を用いる。この方式によれば、共振にコイルは用いないが、共振が得られる電気長を導体線路により得る必要があるため、給電点および受電点からそれぞれ対称に１／４波長の長さの導体線路をミアンダ状に配置した電界結合用電極を用いる必要がある。このため、例えば共振周波数が低い場合には、共振を得るための電極の導体線路長が長くなる。また、空間的に隣接する導電線路間の干渉、すなわち線間結合による交流抵抗により、磁界共鳴と同様に導体損失を引き起こし、電力の伝送効率が悪くなる。特に、電極サイズを小さくするため電界結合用電極の導電線路間を狭くすると、線間結合による交流抵抗が増大する。
　そこで、本発明は、非接触で電力を伝送できる距離を延長するとともに、電力を効率良く伝送できる無線電力伝送システム、送電装置、および、受電装置を提供することを目的としている。さらに、送電装置、および、受電装置の軽量化を可能とする。
　上記課題を解決するために、本発明は、送電装置から受電装置に対して無線で交流電力を伝送する無線電力伝送システムにおいて、前記送電装置は、所定の距離を隔てて配置され、当該所定の距離を含む合計幅が近傍界であるλ／２π以下の長さを有する第１および第２電極と、前記第１および第２電極と交流電力発生部の２つの出力端子とをそれぞれ電気的に接続する第１および第２接続線と、前記第１および第２電極と前記交流電力発生部の２つの出力端子の少なくとも一方の間に挿入される第１インダクタと、を有し、前記受電装置は、所定の距離を隔てて配置され、当該所定の距離を含む合計幅が近傍界であるλ／２π以下の長さを有する第３および第４電極と、前記第３および第４電極と負荷の２つの入力端子とをそれぞれ電気的に接続する第３および第４接続線と、前記第３および第４電極と前記負荷の２つの入力端子の少なくとも一方の間に挿入される第２インダクタと、を有し、前記第１および第２電極と前記第１インダクタによって構成されるカプラの共振周波数と、前記第３および第４電極と前記第２インダクタによって構成されるカプラの共振周波数が略等しくなるように設定され、前記第１および第２電極と前記第３および第４電極は近傍界であるλ／２π以下の距離を隔てて配置される、ことを特徴とする。
　このような構成によれば、電力を効率良く伝送することができる。
　また、他の発明は、上記発明に加えて、前記第１乃至第４電極は平板形状を有している。
　このような構成によれば、設置スペースを少なくすることができる。
　また、他の発明は、上記発明に加えて、前記第１および第２電極と、前記第３および第４電極はそれぞれ同一平面上に配置されていることを特徴とする。
　このような構成によれば、それぞれの電極を一体形成することにより、簡単に製造することができる。
　また、他の発明は、上記発明に加えて、前記第１および第３電極と、前記第２および第４電極は略平行に配置されていることを特徴とする。
　このような構成によれば、設置スペースを少なくするとともに、電力の伝送効率を高めることができる。
　また、他の発明は、上記発明に加えて、前記交流電力発生部の周波数は、前記第１および第２電極と前記第１インダクタによって構成されるカプラの共振周波数と略同じ周波数、または、２つの共振周波数のいずれか一方と略同じ周波数に設定されていることを特徴とする。
　このような構成によれば、交流の周波数を共振周波数に合わせることにより、伝送効率を一層高めることができる。
　また、他の発明は、上記発明に加えて、前記交流電力発生部の周波数は、前記送電装置から前記受電装置への電力の伝送効率が最大となる周波数に設定されていることを特徴とする。
　このような構成によれば、伝送効率を最大にすることができる。
　また、他の発明は、上記発明に加えて、前記第１インダクタは、前記第１電極と前記第１接続線の間に挿入されたインダクタと、前記第２電極と前記第２接続線の間に挿入されたインダクタの２つを有し、前記第２インダクタは、前記第３電極と前記第３接続線の間に挿入されたインダクタと、前記第４電極と前記第４接続線の間に挿入されたインダクタの２つを有する、ことを特徴とする。
　このような構成によれば、設計を容易に行うことができる。
　また、他の発明は、上記発明に加えて、前記第１および第２接続線は、前記第１および第２電極の領域およびこれらによって挟まれた領域を回避するように配置されるとともに、当該領域から遠ざかる方向に伸延されていることを特徴とする。
　このような構成によれば、接続線と電極との間の干渉を防ぐことにより、伝送効率を高めることができる。
　また、他の発明は、上記発明に加えて、前記第３および第４接続線は、前記第３および第４電極の領域およびこれらによって挟まれた領域を回避するように配置されるとともに、当該領域から遠ざかる方向に伸延されていることを特徴とする。
　このような構成によれば、接続線と電極との間の干渉を防ぐことにより、伝送効率を高めることができる。
　また、他の発明は、上記発明に加えて、所定の距離を隔てて配置され、当該所定の距離を含む合計幅が近傍界であるλ／２π以下の長さを有する第５および第６電極と、前記第５および第６電極の間に接続された第３インダクタと、を有する中継装置を備え、前記第５および第６電極は、前記送電装置の前記第１および第２電極と、前記受電装置の前記第３および第４電極の間に配置されるとともに、前記第５および第６電極と前記第３インダクタによって構成されるカプラの共振周波数が、前記送電装置および前記受電装置のカプラの共振周波数と略等しくなるように設定されていることを特徴とする。
　このような構成によれば、より遠い距離まで効率良く電力を伝送することができる。
　また、他の発明は、上記発明に加えて、前記第１および第２電極は、湾曲形状を有しており、対向させることで第１の筒状構造をなしており、前記第３および第４電極は、湾曲形状を有しており、対向させることで第２の筒状構造をなしており、前記第１および第２電極を離間するスリットと、前記第３および第４電極を離間するスリットとが対向するように、前記第１および第２の筒状構造が略同心円状に配置されていることを特徴とする。
　このような構成によれば、カプラを同軸方向にスライドさせても電力伝送を行うことができる。
　また、他の発明は、上記発明に加えて、前記第１および第２電極の暴露面に絶縁被覆を施し、前記第３および第４電極の暴露面に絶縁被覆を施したことを特徴とする。
　このような構成によれば、電極の腐食による電力伝送効率の低下を抑えることができるとともに、電極からの放電を防止することができる。
　また、本発明は、送電装置から受電装置に対して無線で交流電力を伝送する無線電力伝送システムの前記送電装置において、所定の距離を隔てて配置され、当該所定の距離を含む合計幅が近傍界であるλ／２π以下の長さを有する第１および第２電極と、前記第１および第２電極と交流電力発生部の２つの出力端子とをそれぞれ電気的に接続する第１および第２接続線と、前記第１および第２電極と前記交流電力発生部の２つの出力端子の少なくとも一方の間に挿入される第１インダクタと、を有し、前記第１および第２電極と前記第１インダクタによって構成されるカプラの共振周波数は、前記受電装置が有する第３および第４電極と第２インダクタによって構成されるカプラの共振周波数と略等しくなるように設定され、前記第１および第２電極と前記第３および第４電極は近傍界であるλ／２π以下の距離を隔てて配置される、ことを特徴とする。
　このような構成によれば、電力を効率良く伝送することができる。
　また、本発明は、送電装置から受電装置に対して無線で交流電力を伝送する無線電力伝送システムの前記受電装置において、所定の距離を隔てて配置され、当該所定の距離を含む合計幅が近傍界であるλ／２π以下の長さを有する第３および第４電極と、前記第３および第４電極と負荷の２つの入力端子とをそれぞれ電気的に接続する第３および第４接続線と、前記第３および第４電極と前記負荷の２つの入力端子の少なくとも一方の間に挿入される第２インダクタと、を有し、前記第３および第４電極と前記第２インダクタによって構成されるカプラの共振周波数は、前記送電装置が有する第１および第２電極と第１インダクタによって構成されるカプラの共振周波数と略等しくなるように設定され、前記第１および第２電極と前記第３および第４電極は近傍界であるλ／２π以下の距離を隔てて配置される、ことを特徴とする。
　このような構成によれば、電力を効率良く伝送することができる。
　本発明によれば、電力を効率良く伝送できる無線電力伝送システム、送電装置、および、受電装置を提供することが可能となる。
本発明の実施形態の動作原理を説明するための図である。 （Ａ）は本発明の電極形状の実施例を示す図であり、略矩形であることを示す図である。（Ｂ）は本発明の電極形状の別の実施例を示す図であり、略円形であることを示す図である。（Ｃ）は本発明の電極形状の別の実施例を示す図であり、略楕円形であることを示す図である。（Ｄ）は本発明の電極形状の別の実施例を示す図であり、４つの内角が等しい略菱型であることを示す図である。（Ｅ）は本発明の電極形状の別の実施例を示す図であり、４つの内角が等しくない略菱型であることを示す図である。 （Ａ）は本発明の電極形状の別の実施例を示す図であり、略直方体であることを示す図である。（Ｂ）は本発明の電極形状の別の実施例を示す図であり、略直方体で外郭部のみからなる形状であることを示す図である。（Ｃ）は本発明の電極形状の別の実施例を示す図であり、略球体であることを示す図である。（Ｄ）は本発明の電極形状の別の実施例を示す図であり、略球体で外郭部のみからなる形状であることを示す図である。（Ｅ）は本発明の電極形状の別の実施例を示す図であり、略円柱であることを示す図である。（Ｆ）は本発明の電極形状の別の実施例を示す図であり、略円柱で外郭部のみからなる形状であることを示す図である。 （Ａ）は本発明の電極形状の別の実施例を示す図であり、平板を屈曲させた形状であることを示す斜視図である。（Ｂ）は本発明の電極形状の別の実施例を示す図であり、平板を屈曲させた形状であることを示す断面図である。（Ｃ）は本発明の電極形状の別の実施例を示す図であり、平板を湾曲させた形状であることを示す正面図である。（Ｄ）本発明の電極形状の別の実施例を示す図であり、平板を湾曲させた形状であることを示す断面図である。 図１に示す実施形態の等価回路である。 図５に示す等価回路の伝送特性を示す図である。 本発明の実施形態に係る送電用カプラの構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る送電用カプラと受電用カプラの構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る送電用カプラの電極の支持形態の例を示す図である。 （Ａ）は本発明の実施形態に係る送電用カプラの放熱フィンの設置形態の例を示す斜視図である。（Ｂ）は図１０Ａに示す設置形態の断面図である。（Ｃ）は本発明の実施形態に係る送電用カプラの放熱フィンの別の設置形態の例を示す図である。 本発明の実施形態に係る送電用カプラの絶縁被覆の形態の例を示す図である。 図８に示す実施形態の伝送効率の周波数特性を示す図である。 図８に示す実施形態のパラメータＳ１１，Ｓ２１の絶対値の周波数特性を示す図である。 図８に示す実施形態の伝送効率の周波数特性を示す図である。 図８に示す実施形態の送電用カプラの入力インピーダンスのスミスチャートである。 図８に示す実施形態の受電用カプラの出力インピーダンスのスミスチャートである。 図８に示す実施形態の送電用カプラの入力インピーダンスの実部と虚部の周波数特性を示す図である。 図８に示す実施形態の受電用カプラの出力インピーダンスの実部と虚部の周波数特性を示す図である。 図８に示す実施形態の送電用カプラのＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。 図８に示す実施形態の受電用カプラのＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。 接続線を電極間に配置した構成例を示す図である。 図８に示す実施形態の伝送効率の周波数特性を示す図である。 図２１に示す実施形態の伝送効率の周波数特性を示す図である。 電極の配置例を示す図である。 本発明の実施形態に係る中継用カプラの構成例を示す図である。 図２５に示す中継用カプラの配置例である。 カプラ電極を対向させた、図１の別の実施例を示す図である。 カプラ電極を対向させた、図１の別の実施例である。 カプラ電極を筒状構造とした、図１の別の実施例である。 カプラ電極を筒状構造とした、図１の別の実施例である。
　次に、本発明の実施形態について説明する。
　（Ａ）実施形態の動作原理の説明
　図１は、本発明の実施形態に係る無線電力伝送システム１の動作原理を説明するための図である。この図に示すように、無線電力伝送システム１は、送電装置１０、および、受電装置２０を有している。
　ここで、送電装置１０は、電極１１，１２、インダクタ１３，１４、接続線１５，１６、および、交流電力発生部１７を有している。また、受電装置２０は、電極２１，２２、インダクタ２３，２４、接続線２５，２６、および、負荷２７を有している。電極１１，１２およびインダクタ１３，１４は送電用カプラを構成する。電極２１，２２およびインダクタ２３，２４は受電用カプラを構成する。
　ここで、電極１１，１２は、導電性を有する部材によって構成され、所定の距離ｄ１を隔てて配置されている。図１の例では、電極１１，１２，２１，２２として、略同一のサイズを有する矩形形状を有する平板状の電極が例示されている。また、電極１１と電極２１は距離ｄ２を隔てて対向するように平行に配置され、電極１２と電極２２も同じ距離ｄ２を隔てて対向するように平行に配置されている。なお、電極１１，１２，２１，２２としては、図１に示す以外の形状の電極であってもよい。例えば、図２Ａに示すような平板矩形状の電極１１、１２以外にも、例えば、次のような形状の電極を用いることが可能である。すなわち、図２Ｂに示すような略円形状の電極２０１、２０２、図２Ｃに示すような略楕円形状の電極２０３、２０４、図２Ｄおよび図２Ｅに示すような略ひし形の平板電極２０５、２０６、２０７、２０８を用いてもよい。また、図３Ａに示すような略角柱状の電極２０９、２１０、図３Ｂに示すような略角柱内部２１１ａ、２１２ａがそれぞれ中空であって外郭部２１１ｂ、２１２ｂのみからなる電極２１１、２１２、図３Ｃに示すような略球形の電極２１３、２１４、図３Ｄに示すような略球形内部２１５ａ、２１６ａがそれぞれ中空であって外郭部２１５ｂ、２１６ｂのみからなる電極２１５、２１６、図３Ｅに示すような略円柱状の電極２１７、２１８、図３Ｆに示すような略円柱内部２１９ａ、２２０ａがそれぞれ中空であって外郭部２１９ｂ、２２０ｂのみからなる電極２１９、２２０を用いてもよい。さらに、図４Ａの斜視図および図４Ｂの断面図に示すような屈曲部２２１ａ、２２２ａが形成された平板状の電極２２１、２２２、図４Ｃの斜視図および図４Ｄの断面図に示すような湾曲した形状の電極２２３、２２４を用いてもよい。
　図１乃至図４Ｄに示した構成例のうち、以下では図１に示す形状の電極を用いた構成例について説明する。電極１１および電極１２の距離ｄ１を含む合計幅Ｄは、これらの電極から放射される電界の波長をλとした場合に、λ／２πで示される近傍界よりも狭くなるように設定されている。同様に、電極２１および電極２２の距離ｄ１を含む合計幅Ｄは、λ／２πで示される近傍界よりも狭くなるように設定されている。また、電極１１および電極１２の長さＬは、λ／２πで示される近傍界よりも狭くなるように設定されている。電極２１および電極２２の長さＬも、λ／２πで示される近傍界よりも狭くなるように設定されている。電極１１と電極２１および電極１２と電極２２の間の距離ｄ２についても、λ／２πで示される近傍界よりも短くなるように設定されている。
　インダクタ１３，１４は、例えば、導電性の線材（例えば、銅線）を巻回して構成され、図１の例では、電極１１，１２の端部にそれぞれの一端が電気的に接続されている。接続線１５はインダクタ１３の他端と交流電力発生部１７の出力端子の一端とを接続する導電性の線材（例えば、銅線）によって構成される。接続線１６はインダクタ１４の他端と交流電力発生部１７の出力端子の他端とを接続する導電性の線材によって構成される。なお、接続線１５，１６は、同軸ケーブルまたは平衡ケーブルによって構成される。
　交流電力発生部１７は、所定の周波数の交流電力を発生し、接続線１５，１６を介してインダクタ１３，１４に供給する。
　電極２１，２２は、電極１１，１２と同様に、導電性を有する部材によって構成され、所定ｄ１の距離を隔てて配置されている。
　インダクタ２３，２４は、例えば、導電性の線材を巻回して構成され、図１の例では、電極２１，２２の端部にそれぞれの一端が電気的に接続されている。接続線２５はインダクタ２３の他端と負荷２７の入力端子の一端とを接続する導電性の線材（例えば、銅線）によって構成される。接続線２６はインダクタ２４の他端と負荷２７の入力端子の他端とを接続する導電性の線材によって構成される。なお、接続線２５，２６は、同軸ケーブルまたは平衡ケーブルによって構成される。
　負荷２７は、交流電力発生部１７から出力され、送電用カプラおよび受電用カプラを介して伝送された電力が供給される。なお、負荷２７は、例えば、整流装置および二次電池等によって構成されている。もちろん、これ以外であってもよい。
　図５は、図１に示す無線電力伝送システム１の等価回路を示す図である。この図５において、インピーダンス２は、接続線１５，１６および接続線２５，２６の特性インピーダンスを示し、Ｚ０の値を有している。インダクタ３はインダクタ１３，１４に対応し、Ｌの素子値を有している。キャパシタ４は、電極１１，１２の間に生じる素子値Ｃのキャパシタから、電極１１，１２と電極２１，２２の間に生じる素子値Ｃｍのキャパシタを減じた素子値（Ｃ－Ｃｍ）を有する。キャパシタ５は、電極１１，１２と電極２１，２２の間に生じるキャパシタを示し、Ｃｍの素子値を有している。キャパシタ６は、電極２１，２２の間に生じる素子値Ｃのキャパシタから、電極１１，１２と電極２１，２２の間に生じる素子値Ｃｍのキャパシタを減じた素子値（Ｃ－Ｃｍ）を有する。インダクタ７はインダクタ２３，２４に対応し、Ｌの素子値を有している。
　図６は、送電装置１０と受電装置２０の間のＳパラメータの周波数特性を示している。具体的には、図６の横軸は周波数を示し、縦軸は送電装置１０から受電装置２０への挿入損失（Ｓ２１）を示している。この図６に示すように、送電装置１０から受電装置２０への挿入損失は、周波数ｆＣで反共振点を有し、周波数ｆＬおよびｆＨで共振点を有している。ここで、周波数ｆＣは、図５に示すインダクタ３，７のインダクタンス値Ｌと、電極１１，１２または電極２１，２２によって形成されるキャパシタのキャパシタンス値Ｃによって定まる。また、周波数ｆＬおよびｆＨは、図５に示すインダクタ３，７のインダクタンス値Ｌと、電極１１，１２および電極２１，２２によって形成されるキャパシタのキャパシタンス値Ｃｍと、ならびに、電極１１，１２の間および電極２１，２２の間にそれぞれ生じるキャパシタのキャパシタンス値Ｃによって定まる。
　交流電力発生部１７が発生する交流電力の周波数は、第１および第２電極１１、１２とインダクタ１３、１４によって構成される送電用カプラの共振周波数と略等しくなるように設定される。このように、交流電力発生部１７の周波数を設定することにより、送電装置１０から受電装置２０に対して効率よく電力を送電することができる。
　また、上記キャパシタンス値Ｃは、送電用カプラと受電用カプラとのそれぞれの電極寸法、形状、配置で決まる。キャパシタンス値Ｃｍは、各カプラの電極寸法、形状、配置に加えて送受電極間の距離ｄ２に依存する。このため、図５の等価回路における交流電力発生部１７側からみた入力インピーダンスは、電極寸法、形状、配置、及び送受電極間距離で変化することになる。交流電力発生部１７側の特性インピーダンスＺ０と入力インピーダンスが一致すると整合が取れ、電力伝送効率が最大になるが、その条件は各カプラの電極寸法、形状、配置、及び送受電極間距離に依存することになる。
　したがって、交流電力発生部１７が発生する交流電力の周波数は、各カプラの電極寸法、形状、配置、及び送受電極間距離などの諸条件に基づいて、送電用カプラから受電用カプラへの電力の伝送効率が最大となる周波数に設定してもよい。このように周波数を設定することで、伝送効率を最大にすることができる。
　以上のような構成からなる図１に示す実施形態では、送電装置１０の電極１１，１２と受電装置２０の電極２１，２２は、電界共振結合されており、送電装置１０の電極１１，１２から受電装置２０の電極２１，２２に対して電界によって交流電力が伝送される。
　つまり、図１に示す実施形態では、送電装置１０の電極１１，１２と受電装置２０の電極２１，２２は、近傍界であるλ／２πよりも短い距離ｄ２だけ隔てて配置されているので、電極１１，１２から放射される電界成分が支配的である領域に電極２１，２２が配置される。また、電極１１，１２の間に形成されるキャパシタおよびインダクタ１３，１４による共振周波数と、電極２１，２２の間に形成されるキャパシタおよびインダクタ２３，２４による共振周波数とは略等しくなるように設定されている。このように、送電装置１０の電極１１，１２と受電装置２０の電極２１，２２は、電界共振結合されていることから、送電装置１０の電極１１，１２から受電装置２０の電極２１，２２に対して電界によって交流電力が効率よく伝送される。
　（Ｂ）実施形態の構成の説明
　図７，８は、本発明の実施形態の構成例を示す斜視図である。ここで、図７は、実施形態に係る送電用カプラ１１０の構成例を示している。また、図８は送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０とを配置した状態を示す斜視図である。
　図７に示すように、送電用カプラ１１０は、矩形の板状形状を有する絶縁部材によって構成される回路基板１１８の表（おもて）面１１８Ａ上に、矩形形状を有する導電性部材によって構成される電極１１１，１１２が配置されて構成される。回路基板１１８の裏面１１８Ｂには、この図７の例では、電極等は配置されていない。具体的な構成例としては、例えば、ガラスエポキシ基板やガラスコンポジット基板等によって構成される回路基板１１８上に、銅等の導電性の薄膜によって電極１１１，１１２が形成される。電極１１１，１１２は、所定の距離ｄ１だけ離れた位置に平行に配置されている。また、距離ｄ１を含む電極１１１，１１２の幅Ｄは、これらの電極から放射される電界の波長をλとした場合に、λ／２πで示される近傍界よりも狭くなるように設定されている。
　回路基板１１８の電極１１１，１１２の短手方向の端部には、インダクタ１１３，１１４の一端がそれぞれ接続されている。また、インダクタ１１３，１１４の他端は、接続線１１５，１１６の一端にそれぞれ接続されている。接続線１１５，１１６は、電極１１１，１１２の領域およびこれらに挟まれる領域を回避するように配置されるとともに、これらの領域から遠ざかる方向（図７の右下方向）に伸延するように配置されている。より詳細には、電極１１１，１１２のそれぞれの矩形領域と、これら２つの電極１１１，１１２によって挟まれた領域を回避して配置されるとともに、これらの領域から遠ざかる方向に伸延するように配置されている。このように配置することで、電極１１１，１１２と接続線１１５，１１６の間の干渉を少なくすることができるので、伝送効率の低下を防止できる。接続線１１５，１１６は、例えば、同軸ケーブルまたは平衡ケーブルによって構成されている。なお、接続線１１５，１１６の他端は、図示しない交流電力発生部の出力端子にそれぞれ接続されている。接続線１１５，１１６によって送電用カプラ１１０に交流電力発生部が接続されることにより、送電装置が構成される。
　なお、回路基板１１８は剛体である必要は無く、たとえばポリイミドなどの誘電体フィルムであってもよい。このような誘電体フィルムは可撓性を有するので、未使用時に電極部を巻き上げる、あるいはじゃばら状に折りたたむことが可能となり、電極部の搬送性および収納性を高めることが可能となる。
　また、電極に剛性を持たせ、回路基板１１８などの支持基板無しで筐体に固定することも可能である。図９は送電用カプラ１１０の構成例であり、電極１１１、１１２は誘電体支柱１４１にねじ１４２により固定されている。誘電体支柱１４１は図示しないカプラ設置筐体にねじ等で固定される構成である。このような図９に示す構成では、電極１１１、１１２が安定して筐体に固定可能な数の誘電体支柱１４１を設置すればよい。同様の構成を受電側カプラにも適用することができる。
　また、電力伝送時の放熱対策として、電極１１１、１１２に放熱用のフィンを設置してもよい。図１０Ａの斜視図と図１０Ｂの断面図は、図７の構成において、電極１１１、１１２の表面１１１ａ、１１２ａに、面方向に凹凸形状が連続的に形成することで表面積を広げた放熱フィン１５１を設置した例を示している。電力伝送時において主にコイル１１３、１１４の交流抵抗に起因して熱が発生するが、発生した熱を電極１１１、１１２の表面１１１ａ、１１２ａに設置された放熱フィン１５１から逃がすことができる。この構成はカプラの熱破壊防止に効果がある。図１０Ｃは図９の構成において、電極１１１、１１２の表面１１１ａ、１１２ａに放熱フィン１５１を設置し、誘電体支柱１４１に電極１１１、１１２をねじ１４２により固定した例であり、図１０Ａの構成と同様の効果を得ることができる。図１０Ａおよび図１０Ｃの構成において、放熱フィン１５１は電極１１１，１１２の表面１１１ａ、１１２ａと反対の裏面に設置することも可能である。
　さらに別の放熱対策として、電極１１１、１１２の内部に冷却材を封入しても良い。例えば、上述した図３Ｂ、図３Ｄ、図３Ｆ等に示したような外郭部のみからなる立体構造の電極２１１、２１２、２１５、２１６、２１９、２２０の内部に冷却材を封入することで、電力伝送時において主にコイル１１３、１１４の交流抵抗に起因して熱が発生するが、その熱を冷却材の対流により電極２１１、２１２、２１５、２１６、２１９、２２０の暴露面に分散させ、暴露面から熱を逃がすことができる。
　また腐食対策として、電極１１１、１１２は誘電体皮膜にて表面１１１ａ、１１２ａを保護するのが望ましい。図７および図９に示す送電側カプラにおいて、電極部１１１，１１２の暴露面にレジスト材料等により絶縁被覆を施せば、電極１１１，１１２の腐食による電力伝送効率の低下を防ぐことができる。図１１は、図７に示した構成において電極１１１，１１２の暴露面である表面１１１ａ、１１２ａに被覆を施した場合の例であり、回路基板１１８及び電極１１１，１１２の断面を示している。すなわち、電極１１１、１１２の暴露面である表面１１１ａ、１１２ａが絶縁膜１６１で覆われている。同様の被覆は、図９に示したような誘電体基板が存在しない構成においても適用可能であり、この場合には電極１１１、１１２の暴露面全てを絶縁膜で被覆すればよい。また、図１０Ａおよび図１０Ｃに示す放熱フィン１５１が電極１１１、１１２に設置された場合においても、電極１１１、１１２が放熱フィン１５１から外れて暴露している箇所を絶縁膜で被覆する、あるいは電極１１１、１１２及び放熱フィン１５１丸ごと絶縁膜で被覆することで、電極１１１、１１２の腐食による電力伝送効率の低下を抑えることができる。また、電極１１１、１１２を絶縁膜１６１で被覆することで、電極１１１、１１２との間に大きな電圧が印加されても、電極１１１、１１２の表面からの放電の発生を抑えることができる。なお、図３Ａ乃至図３Ｆに示したように電極が立体構造となる場合においても絶縁膜で被覆することは可能である。
　送電用カプラ１１０は、電極１１１，１１２が所定の距離ｄ１を隔てて配置されることによって形成されるキャパシタのキャパシタンスＣと、インダクタ１を１３，１１４のインダクタンスＬによる直列共振回路を構成するので、これらによる固有の共振周波数ｆＣを有している。
　受電用カプラ１２０は、送電用カプラ１１０と同様の構成とされ、回路基板１２８の表面１２８Ａ上に、矩形形状を有する導電性部材によって構成される電極１２１，１２２およびインダクタ１２３，１２４が配置され、インダクタ１２３，１２４の他端に接続線１２５，１２６が接続されて構成される。電極１２１，１２２によって形成されるキャパシタのキャパシタンスＣと、インダクタ１２３，１２４のインダクタンスＬによる直列共振回路の共振周波数ｆＣは送電用カプラ１１０と略同じに設定される。接続線１２５，１２６は、例えば、同軸ケーブルまたは平衡ケーブルによって構成されている。受電用カプラ１２０の接続線１２５，１２６の他端には、図示しない負荷が接続される。接続線１２５，１２６によって受電用カプラ１２０に負荷が接続されることにより、受電装置が構成される。
　図８は、送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０を対向配置した状態を示す図である。この図に示すように、送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０は、回路基板１１８，１２８の表面１１８Ａ，１２８Ａが対向するように距離ｄ２を隔て、回路基板１１８，１２８が平行になるように配置される。
　つぎに、図８に示す実施形態の動作について説明する。図１２は、図８に示す実施形態の送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０を１４ｃｍ隔てて対向配置した場合（ｄ２＝１４ｃｍの場合）における送電用カプラ１１０から受電用カプラ１２０への伝送効率η２１（＝｜Ｓ２１｜２）の周波数特性を示す図である。この図において横軸は伝送する交流電力の周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸は伝送効率を示している。図１２に示す例では、２５ＭＨｚ周辺において、伝送効率８０％以上を達成していることが分かる。
　図１３は、送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０を１７ｃｍ隔てて対向配置した場合（ｄ２＝１７ｃｍの場合）における送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０の間のＳパラメータの周波数特性を示す図である。この図において、実線はパラメータＳ２１の絶対値の周波数特性を示し、破線はパラメータＳ１１の絶対値の周波数特性を示している。ここで、パラメータＳ１１は送電用カプラ１１０から入力した信号の反射を示し、パラメータＳ２１は送電用カプラ１１０から受電用カプラ１２０への信号の通過を示す。この図１３に示すように、２７ＭＨｚ付近では、パラメータＳ２１の値は０．９程度であり、また、パラメータＳ１１の値は０．１程度である。したがって、本実施形態によれば、２７ＭＨｚ付近では、送電用カプラ１１０から入力した信号は、少ない反射で受電用カプラ１２０に伝送されることが分かる。
　図１４は、送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０を１７ｃｍ隔てて対向配置した場合（ｄ２＝１７ｃｍの場合）における送電用カプラ１１０から受電用カプラ１２０への伝送効率η２１（＝｜Ｓ２１｜２）の周波数特性を示す図である。この図に示すように、周波数が２７ＭＨｚ付近では８０％程度の伝送効率を有していることが分かる。
　図１５，１６は、送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０を１７ｃｍ隔てて対向配置した場合（ｄ２＝１７ｃｍの場合）における送電用カプラ１１０のインピーダンスＳ１１と、受電用カプラ１２０のインピーダンスＳ２２のスミスチャートを示している。この場合、測定器のポートインピーダンスは接続線路の特性インピーダンスＺ０（実数値）と等しい値に設定している。これらの図に示すように、本実施形態では、送電用カプラ１１０および受電用カプラ１２０のインピーダンスの軌跡は、スミスチャートの円の中心付近を通過することから、この付近において伝送を行うように設定することにより反射を抑えて効率良く電力を伝送することができる。
　図１７，１８は、送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０を１７ｃｍ隔てて対向配置した場合（ｄ２＝１７ｃｍの場合）における送電用カプラ１１０のインピーダンスの実部（Ｒｅ［Ｚｉｎ１］）と虚部（Ｉｍ［Ｚｉｎ１］）と、受電用カプラ１２０のインピーダンスの実部（Ｒｅ［Ｚｉｎ２］）と虚部（Ｉｍ［Ｚｉｎ２］）のそれぞれの周波数特性を示す図である。これらの図に示すように、それぞれのインピーダンスの虚部は、共振周波数である２７ＭＨｚ付近において略０となっていることから、送電用カプラ１１０から受電用カプラ１２０へ少ない損失で電力を伝送できることが分かる。
　図１９，２０は、送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０を１７ｃｍ隔てて対向配置した場合（ｄ２＝１７ｃｍの場合）における送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０の電圧定在波比（ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio））をそれぞれ示している。これらの図に示すように、送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０の電圧定在波比は、共振周波数である２７ＭＨｚ付近において略１となっていることから、送電用カプラ１１０から受電用カプラ１２０、または、受電用カプラ１２０から受電用カプラ１２０へはインピーダンスの整合が取れており、反射なく電力を伝送することができることが分かる。
　以上に説明したように、本実施形態では、送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０を、例えば、１７ｃｍ程度離して配置した場合、８０％程度の伝送効率を達成することができることから、効率よく電力を伝送することができる。また、共振周波数においては、インピーダンスの抵抗成分が略０となり、また、反射も少ないことが分かる。
　なお、図８に示す実施形態では、接続線１１５，１１６および接続線１２５，１２６を、電極１１１，１１２および電極１２１，１２２の領域およびこれらによって挟まれた領域を回避するように配置したが、例えば、図２１に示すように、当該領域（図２１の例では電極１１１，１１２および電極１２１，１２２に挟まれた領域）を回避せずに、当該領域を通過するように配置した場合、伝送特性が図２２から図２３に示すように劣化する。すなわち、図２１に示すように接続線１１５，１１６を電極１１１，１１２に挟まれた領域に配置するとともに、接続線１２５，１２６を電極１２１，１２２に挟まれた領域に配置した場合、図２２に示す特性（図８に示すように配置した場合の特性）が、図２３に示すように劣化し、ピークの伝送特性が０．８から０．７程度に低下する。
　なお、接続線１１５，１１６を電極１１１，１１２の直上または近傍を通過するように配置した場合も、図２１の場合と同様に伝送特性が劣化する。したがって、接続線１１５，１１６については、電極１１１，１１２から離れた位置に配置するとともに、これらから離れる方向に伸延するように配置することが望ましい。もちろん、接続線１２５，１２６についても同様である。
　すなわち、本実施形態では、電極１１１，１１２および電極１２１，１２２の相互に近接する端部にインダクタ１１３，１１４およびインダクタ１２３，１２４の一端を接続するようにしたので、接続線１１５，１１６および接続線１２５，１２６の接続を容易にすることができる。また、このような配置により、接続線１１５，１１６および接続線１２５，１２６を電極１１１，１１２および電極１２１，１２２から離れた位置に配置することが可能になるので、伝送効率の低下を防止できる。なお、電極１１１，１１２および電極１２１，１２２に挟まれた領域にインダクタ１２３，１２４を配置するとともに、回路基板１１８および回路基板１２８の法線方向に接続線１１５，１１６および接続線１２５，１２６を伸延するようにしてもよい。
　（Ｃ）変形実施形態の説明
　以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の実施形態では、電極１１１，１１２および電極１２１，１２２は同じサイズを有するようにしたが、これらが異なるサイズを有するようにしてもよい。具体的には、電極１２１，１２２が電極１１１，１１２よりも小さいサイズになるようにしてもよい。もちろん、その逆の構成でもよい。
　また、以上の実施形態では、電極１１１，１１２および電極１２１，１２２を対向配置するようにしたが、例えば、これらが図８に示すＸ方向またはＹ方向にずれた状態で配置されるようにしてもよい。あるいは、送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０が所定の角度だけ相対的に回転するように配置してもよい。なお、その場合において、図２４に示すように、送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０が相互に９０度または２７０度回転配置された場合には、送電用カプラ１１０から受電用カプラ１２０に電力が伝送されなくなる。すなわち、電極２１と電極１１の間の容量と、電極２１と電極１２の間の容量が等しいか、または、電極２２と電極１１の間の容量と、電極２２と電極１２の間の容量が等しい場合には、受電用カプラ１２０に励起された電圧が相殺されるので、このような状態にならないように電極同士の位置関係を調整することが望ましい。例えば、相互の回転角度が±１５度以内に収まれば、回転に伴う伝送効率の相対的な低下を１０%未満に抑えることができる。
　以上の構成において、電極１１１，１１２および電極１２１，１２２の形状は、矩形形状ではなくてもよい。例えば、電極１１１、１１２及び電極１２１、１２２の形状が図２Ａ－図２Ｅに示すような円形または楕円形状またはひし形の平板電極であったり、図３Ａ－図３Ｆに示すような角柱、球、円柱、あるいはそれらの外郭部だけからなる立体形状であってもよい、また、図４Ａ－図４Ｄに示すような単なる平板ではなく平板が湾曲した形状または屈曲した形状の電極であったりしてもよい。２つの電極が一定の距離を有してキャパシタを形成する形態であれば、図１に示す電極構造の場合と電力伝送時の動作原理において本質的に差は生じないため、本発明に適用可能である。
　また、インダクタ１１３，１１４およびインダクタ１２３，１２４については、電極１１１，１１２および電極１２１，１２２と接続線１１５，１１６および接続線１２５，１２６の間に挿入するようにしたが、これ以外の場所（例えば、交流電力発生部の近傍または負荷の近傍）に挿入することも可能である。また、以上の実施形態では、送電用カプラ１１０および受電用カプラ１２０に対してそれぞれ２つずつのインダクタ１１３，１１４およびインダクタ１２３，１２４を設けるようにしたが、インダクタを１つずつ設けるようにしてもよい。
　また、以上の実施形態では、インダクタとしては、導体線を円柱状に巻回して構成するようにしたが、例えば、マイクロストリップラインで使用されるような、平面上を蛇行する形状を有するものや、平面上で螺旋形状を有するものによって構成するようにしてもよい。
　また、インダクタは、回路基板１１８、又はフィルム上に電極１１１、１１２と一体形成されたものでもよい。この場合、コネクタ接続部分を除き、カプラを未使用時に巻き上げる、あるいはじゃばら状に折りたたむことが可能となり、カプラの搬送性および収納性を高めることが可能となる。
　また、以上の実施形態では、送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０による構成としたが、図２５に示すような、中継用カプラ１３０を有する構成としてもよい。図２５に示す中継用カプラ１３０は、図７と同様の構成を有するカプラのインダクタ１３３，１３４の他端同士が接続線１３５によって接続されて構成されている。もちろん、これらのインダクタ１３３，１３４を１つの構成としてもよい。なお、この中継用カプラ１３０の共振周波数ｆＣは、送電用カプラ１１０および受電用カプラ１２０と略同じになるように設定される。図２６は、このような中継用カプラ１３０を用いた無線電力伝送システムの構成例を示している。この例では、送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０の間に中継用カプラ１３０が２つのカプラと平行に配置されている。このような構成によれば、中継用カプラ１３０を用いない場合に比較して、より遠くまで効率よく電力を伝送することができる。
　また、以上の実施形態では送電側および受電側でそれぞれの電極が略平行もしくはそれに順ずる配置となっている場合について説明したが、図１に示すような送電側の電極１１、１２と受電側の電極２１、２２がそれぞれ面方向で対向する配置以外にも、例えば、送電側、及び受電側でそれぞれの電極のエッジを対向させても、上記と同様の電力伝送機能を実現することができる。例えば、図２７では、図１に示した構成において、送電側の電極１１、１２を対向させ、受電側の電極２１、２２を対向させ、さらに、電極１１のエッジ１１ａと電極２１のエッジ２１ａとが距離ｄ２を隔てて対向するように配置し、電極１２のエッジ１２ａと電極２２のエッジ２２ａとが同じ距離ｄ２を隔てて対向するように配置した構成を示している。また、図２８は、図１に示した構成において、全ての電極１１、１２、２１、２２の順番で空間的に重畳させながら各電極を対向させた構成を示している。このような図２７および図２８に示すような構成においても、図１で示した構成と同様に電極間に生じる電界を通じて、送電側から受電側に電力を伝送することが可能である。
　上記図２７および図２８に示す構成以外にも、例えば、図２９および図３０に示すような構成を採用しても、電極間に生じる電界を通じて、送電側から受電側に電力を伝送することが可能である。
　すなわち、図２９には、図１に示した構成において、湾曲形状の電極１１、１２を対向させることで筒状構造体２３０をなしており、同様に、湾曲形状の電極２１、２２を対向させることで筒状構造体２４０をなしており、筒状構造体２４０の内側に筒状構造体２３０を挿入することで、これらの構造体を略同心円状に配置した構成を示している。また、図２９に示す構成は、電界の結合を確保する観点から、送電側カプラの電極１１、１２を離間するスリット２３１と、受電側カプラの電極２１，２２を離間するスリット２４１とを対向させている。このような図２９に示す構成では、カプラを同軸方向にスライドさせても電力伝送を行うことができるので、ロボットのアームや関節などの用途に適用することができる。
　特に図２９に示した構成では、筒状構造体２３０に対して筒状構造体２４０を同軸方向にスライドさせることで、カプラ間の結合容量が変化し、入力インピーダンスの調整を行うことができる。また、送電側カプラの筒状構造体２３０および受電側カプラの筒状構造体２４０の一方の軸方向の長さを小さくすれば、長さを小さくしたカプラが軸方向に相対的にスライドしても、カプラ間の結合容量が変化しないので、スライドする機構系において一定量の電力伝送を行う等の用途に適用可能となる。なお、図２９に示した構成に限定されず、送電側と受電側の両方の筒状構造体が略同心円状に配置されていればよく、たとえば送電側の筒状構造体の内側に受電側の筒状構造体を挿入してもよい。
　また、図３０には、図１に示した構成において、筒形状を有する電極１１、１２の中に、それぞれ電極１１、１２よりも径が小さい筒形状を有する電極２１、２２を、同心円状となるように配置した構成を示している。また、図３０に示す構成は、電界の結合を確保する観点から、送電側カプラの電極１１、１２を離間するスリット２３１と受電側カプラの電極２１，２２を離間するスリット２４１を対向させている。さらに、図３０に示した構成では、電極１１と電極１２とが軸対称の配置となっており、同様に電極２１と電極２２とが軸対象の配置となっているため、送電側カプラと受電側カプラが相対的に回転しても、カプラ間の結合容量が変化しないので、回転する機構系において一定量の電力伝送行う用途に適用可能となる。また、図３０に示した構成では、各電極が、スリット２３１、２４１側に向けて、ラッパ状に開口部が広がる、あるいは狭くなる構成も適用可能である。
　なお、図３０に示した構成では、送電側の電極１１、１２に対して受電側の電極２１、２２の径が小さいが、これに限定されず、受電側の電極に対して送電側の電極の径を小さくして、受電側の電極の中に送電側の電極を同心円状となるように配置してもよい。
　上述した図２７乃至図３０に例示される電極構成は、送電側の電極１１、１２と受電側の電極２１、２２のそれぞれが一定の距離を有してキャパシタを形成する形態であり、図１に示した電極構成と電力伝送時の動作原理において本質的に差は生じない。また、図２７乃至図３０に例示されるいずれの構成においても、図１に示した電極構成と同様に、送電側と受電側の電極寸法を異なる条件とすることが可能である。
１無線電力伝送システム
１０送電装置
１１，１２電極
１３，１４インダクタ
１５，１６接続線
１７交流電力発生部
２０受電装置
２１，２２電極
２３，２４インダクタ
２５，２６接続線
２７負荷
１１０送電用カプラ
１１１，１１２電極
１１１ａ，１１２ａ表面
１１３，１１４インダクタ
１１５，１１６接続線
１１８回路基板
１２０受電用カプラ
１２１，１２２電極
１２３，１２４インダクタ
１２５，１２６接続線
１２８回路基板
１３０中継用カプラ
１３１，１３２電極
１３３，１３４インダクタ
１３５接続線
１３８回路基板
１４１誘電体支柱
１４２ねじ
１５１放熱フィン
１６１絶縁膜
２３０，２４０筒状構造体

Claims (14)

  1. 　送電装置から受電装置に対して無線で交流電力を伝送する無線電力伝送システムにおいて、
    　前記送電装置は、
    　所定の距離を隔てて配置され、当該所定の距離を含む合計幅が近傍界であるλ／２π以下の長さを有する第１および第２電極と、
    　前記第１および第２電極と交流電力発生部の２つの出力端子とをそれぞれ電気的に接続する第１および第２接続線と、
    　前記第１および第２電極と前記交流電力発生部の２つの出力端子の少なくとも一方の間に挿入される第１インダクタと、を有し、
    　前記受電装置は、所定の距離を隔てて配置され、当該所定の距離を含む合計幅が近傍界であるλ／２π以下の長さを有する第３および第４電極と、
    　前記第３および第４電極と負荷の２つの入力端子とをそれぞれ電気的に接続する第３および第４接続線と、
    　前記第３および第４電極と前記負荷の２つの入力端子の少なくとも一方の間に挿入される第２インダクタと、を有し、
    　前記第１および第２電極と前記第１インダクタによって構成されるカプラの共振周波数と、前記第３および第４電極と前記第２インダクタによって構成されるカプラの共振周波数が略等しくなるように設定され、前記第１および第２電極と前記第３および第４電極は近傍界であるλ／２π以下の距離を隔てて配置される、
    　ことを特徴とする無線電力伝送システム。
  2. 　前記第１乃至第４電極は平板形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送システム。
  3. 　前記第１および第２電極と、前記第３および第４電極はそれぞれ同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の無線電力伝送システム。
  4. 　前記第１および第３電極と、前記第２および第４電極は略平行に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の無線電力伝送システム。
  5. 　前記交流電力発生部の周波数は、前記第１および第２電極と前記第１インダクタによって構成されるカプラの共振周波数と略同じ周波数に設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。
  6. 　前記交流電力発生部の周波数は、前記送電装置から前記受電装置への電力の伝送効率が最大となる周波数に設定されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。
  7. 　前記第１インダクタは、前記第１電極と前記第１接続線の間に挿入されたインダクタと、前記第２電極と前記第２接続線の間に挿入されたインダクタの２つを有し、
    　前記第２インダクタは、前記第３電極と前記第３接続線の間に挿入されたインダクタと、前記第４電極と前記第４接続線の間に挿入されたインダクタの２つを有する、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。
  8. 　前記第１および第２接続線は、前記第１および第２電極の領域およびこれらによって挟まれた領域を回避するように配置されるとともに、当該領域から遠ざかる方向に伸延されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。
  9. 　前記第３および第４接続線は、前記第３および第４電極の領域およびこれらによって挟まれた領域を回避するように配置されるとともに、当該領域から遠ざかる方向に伸延されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。
  10. 　所定の距離を隔てて配置され、当該所定の距離を含む合計幅が近傍界であるλ／２π以下の長さを有する第５および第６電極と、
    　前記第５および第６電極の間に接続された第３インダクタと、を有する中継装置を備え、
    　前記第５および第６電極は、前記送電装置の前記第１および第２電極と、前記受電装置の前記第３および第４電極の間に配置されるとともに、
    　前記第５および第６電極と前記第３インダクタによって構成されるカプラの共振周波数が、前記送電装置および前記受電装置のカプラの共振周波数と略等しくなるように設定されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。
  11. 　前記第１および第２電極は、湾曲形状を有しており、対向させることで第１の筒状構造をなしており、
    　前記第３および第４電極は、湾曲形状を有しており、対向させることで第２の筒状構造をなしており、
    　前記第１および第２電極を離間するスリットと、前記第３および第４電極を離間するスリットとが対向するように、前記第１および第２の筒状構造が略同心円状に配置されていることを特徴とする請求項１、５乃至７のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。
  12. 　前記第１および第２電極の暴露面に絶縁被覆を施し、
    　前記第３および第４電極の暴露面に絶縁被覆を施したことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。
  13. 　送電装置から受電装置に対して無線で交流電力を伝送する無線電力伝送システムの前記送電装置において、
    　所定の距離を隔てて配置され、当該所定の距離を含む合計幅が近傍界であるλ／２π以下の長さを有する第１および第２電極と、
    　前記第１および第２電極と交流電力発生部の２つの出力端子とをそれぞれ電気的に接続する第１および第２接続線と、
    　前記第１および第２電極と前記交流電力発生部の２つの出力端子の少なくとも一方の間に挿入される第１インダクタと、を有し、
    　前記第１および第２電極と前記第１インダクタによって構成されるカプラの共振周波数は、前記受電装置が有する第３および第４電極と第２インダクタによって構成されるカプラの共振周波数と略等しくなるように設定され、前記第１および第２電極と前記第３および第４電極は近傍界であるλ／２π以下の距離を隔てて配置される、
    　ことを特徴とする送電装置。
  14. 　送電装置から受電装置に対して無線で交流電力を伝送する無線電力伝送システムの前記受電装置において、
    　所定の距離を隔てて配置され、当該所定の距離を含む合計幅が近傍界であるλ／２π以下の長さを有する第３および第４電極と、
    　前記第３および第４電極と負荷の２つの入力端子とをそれぞれ電気的に接続する第３および第４接続線と、
    　前記第３および第４電極と前記負荷の２つの入力端子の少なくとも一方の間に挿入される第２インダクタと、を有し、
    　前記第３および第４電極と前記第２インダクタによって構成されるカプラの共振周波数は、前記送電装置が有する第１および第２電極と第１インダクタによって構成されるカプラの共振周波数と略等しくなるように設定され、前記第１および第２電極と前記第３および第４電極は近傍界であるλ／２π以下の距離を隔てて配置される、
    　ことを特徴とする受電装置。
PCT/JP2013/050982 2012-01-18 2013-01-18 無線電力伝送システム、送電装置、および、受電装置 Ceased WO2013108893A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013554363A JP5603509B2 (ja) 2012-01-18 2013-01-18 無線電力伝送システム、送電装置、および、受電装置
EP13739121.5A EP2806532B1 (en) 2012-01-18 2013-01-18 Wireless power transmission system, power transmission device, and power reception device
US14/334,310 US9824817B2 (en) 2012-01-18 2014-07-17 Wireless power transmission system for transmitting power between a power transmitting device and a power receiving device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012008037 2012-01-18
JP2012-008037 2012-01-18

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/334,310 Continuation US9824817B2 (en) 2012-01-18 2014-07-17 Wireless power transmission system for transmitting power between a power transmitting device and a power receiving device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013108893A1 true WO2013108893A1 (ja) 2013-07-25

Family

ID=48799314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/050982 Ceased WO2013108893A1 (ja) 2012-01-18 2013-01-18 無線電力伝送システム、送電装置、および、受電装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9824817B2 (ja)
EP (1) EP2806532B1 (ja)
JP (1) JP5603509B2 (ja)
WO (1) WO2013108893A1 (ja)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015082963A (ja) * 2013-10-24 2015-04-27 古河電気工業株式会社 ワイヤレス電力伝送システム
JP2016013042A (ja) * 2014-06-30 2016-01-21 古河電気工業株式会社 電力伝送システム
WO2016178425A1 (ja) * 2015-05-07 2016-11-10 株式会社ＥｘＨ 電力伝送回転体
JP2017506415A (ja) * 2014-02-12 2017-03-02 フィリップス ライティング ホールディング ビー ヴィ Ｌｅｄのアレイを備える照光システム
JP2017055605A (ja) * 2015-09-10 2017-03-16 株式会社リューテック ワイヤレス電力供給システム
CN106716778A (zh) * 2014-06-26 2017-05-24 索雷斯能源公司 无线电场电力传输系统、其发射器与接收器以及无线传送电力的方法
US9979206B2 (en) 2012-09-07 2018-05-22 Solace Power Inc. Wireless electric field power transfer system, method, transmitter and receiver therefor
JP2021182825A (ja) * 2020-05-19 2021-11-25 新光電気工業株式会社 非接触給電装置
JP2022181285A (ja) * 2021-05-26 2022-12-08 古河電気工業株式会社 電力伝送システム、送電装置、受電装置及び机
JP2022181274A (ja) * 2021-05-26 2022-12-08 古河電気工業株式会社 電力伝送システム、送電装置及び受電装置
JP2023069858A (ja) * 2021-11-08 2023-05-18 株式会社パワーウェーブ 無線電力送信システム、送電装置、受電装置、及び移動体

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013033834A1 (en) * 2011-09-07 2013-03-14 Solace Power Inc. Wireless electric field power transmission system and method
EP2874275B1 (en) * 2012-07-11 2021-03-31 FUJI Corporation Electrostatic-coupling contactless power supply device
WO2014119194A1 (ja) * 2013-01-31 2014-08-07 古河電気工業株式会社 無線電力伝送システム
JP6080158B2 (ja) * 2013-01-31 2017-02-15 古河電気工業株式会社 無線電力伝送システム
US11228209B1 (en) * 2017-08-02 2022-01-18 Apple Inc. Wireless power transfer system and method
WO2020142833A1 (en) 2019-01-11 2020-07-16 Solace Power Inc. Wireless electric field power transfer system, transmitter and receiver
CN112217290B (zh) * 2020-10-15 2022-09-20 上海科技大学 一种用于电容耦合式无线能量传输的交叠型电容耦合器
CN114759689B (zh) * 2022-06-13 2022-09-27 中国科学院自动化研究所 无线供电装置
WO2025099731A1 (en) * 2023-11-12 2025-05-15 Elssway Ltd. Wireless power transfer system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08340285A (ja) 1995-04-10 1996-12-24 Omron Corp 無線電力伝送装置
JP2004038254A (ja) * 2002-06-28 2004-02-05 Canon Inc 無線通信機器及び無線通信方法
JP2004348496A (ja) * 2003-05-23 2004-12-09 Hitachi Ltd 通信システム
JP2005079786A (ja) * 2003-08-29 2005-03-24 Sony Corp 電力伝送システム，電力供給装置，電力受電装置，信号伝送システム，信号送信装置，および，信号受信装置。
JP2009296857A (ja) * 2008-06-09 2009-12-17 Sony Corp 伝送システム、給電装置、受電装置、及び伝送方法
WO2010014634A2 (en) * 2008-07-28 2010-02-04 Qualcomm Incorporated Wireless power transmission for electronic devices

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI295530B (en) 2002-06-28 2008-04-01 Canon Kk Wireless communication apparatus and method
JP4893483B2 (ja) * 2006-09-11 2012-03-07 ソニー株式会社 通信システム
JP4605203B2 (ja) * 2007-10-15 2011-01-05 ソニー株式会社 通信システム並びに通信装置
KR101485046B1 (ko) * 2007-12-04 2015-01-21 다이덴 가부시키가이샤 전원 장치
US8421274B2 (en) * 2008-09-12 2013-04-16 University Of Pittsburgh-Of The Commonwealth System Of Higher Education Wireless energy transfer system
JP5354030B2 (ja) * 2009-06-25 2013-11-27 株式会社村田製作所 電力伝送システム及び非接触充電装置
JP2011142724A (ja) * 2010-01-06 2011-07-21 Hitachi Ltd 非接触電力伝送装置及びそのための近接場アンテナ
WO2011122514A1 (en) * 2010-03-31 2011-10-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power supply device and driving method thereof
WO2011148803A1 (ja) * 2010-05-28 2011-12-01 株式会社村田製作所 電力伝送システム
JP5824266B2 (ja) * 2010-07-29 2015-11-25 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置
WO2014119194A1 (ja) * 2013-01-31 2014-08-07 古河電気工業株式会社 無線電力伝送システム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08340285A (ja) 1995-04-10 1996-12-24 Omron Corp 無線電力伝送装置
JP2004038254A (ja) * 2002-06-28 2004-02-05 Canon Inc 無線通信機器及び無線通信方法
JP2004348496A (ja) * 2003-05-23 2004-12-09 Hitachi Ltd 通信システム
JP2005079786A (ja) * 2003-08-29 2005-03-24 Sony Corp 電力伝送システム，電力供給装置，電力受電装置，信号伝送システム，信号送信装置，および，信号受信装置。
JP2009296857A (ja) * 2008-06-09 2009-12-17 Sony Corp 伝送システム、給電装置、受電装置、及び伝送方法
WO2010014634A2 (en) * 2008-07-28 2010-02-04 Qualcomm Incorporated Wireless power transmission for electronic devices

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2806532A4
THE JOURNAL OF THE INSTITUTE OF ELECTRICAL ENGINEERS OF JAPAN, vol. 129, no. 7, 2009

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9979206B2 (en) 2012-09-07 2018-05-22 Solace Power Inc. Wireless electric field power transfer system, method, transmitter and receiver therefor
US10033225B2 (en) 2012-09-07 2018-07-24 Solace Power Inc. Wireless electric field power transmission system, transmitter and receiver therefor and method of wirelessly transferring power
JP2015082963A (ja) * 2013-10-24 2015-04-27 古河電気工業株式会社 ワイヤレス電力伝送システム
JP2017506415A (ja) * 2014-02-12 2017-03-02 フィリップス ライティング ホールディング ビー ヴィ Ｌｅｄのアレイを備える照光システム
CN106716778A (zh) * 2014-06-26 2017-05-24 索雷斯能源公司 无线电场电力传输系统、其发射器与接收器以及无线传送电力的方法
EP3161922A4 (en) * 2014-06-26 2018-03-14 Solace Power Inc. Wireless electric field power transmission system, transmitter and receiver therefor and method of wirelessly transferring power
JP2016013042A (ja) * 2014-06-30 2016-01-21 古河電気工業株式会社 電力伝送システム
US10424942B2 (en) 2014-09-05 2019-09-24 Solace Power Inc. Wireless electric field power transfer system, method, transmitter and receiver therefor
WO2016178425A1 (ja) * 2015-05-07 2016-11-10 株式会社ＥｘＨ 電力伝送回転体
JP2017055605A (ja) * 2015-09-10 2017-03-16 株式会社リューテック ワイヤレス電力供給システム
JP2021182825A (ja) * 2020-05-19 2021-11-25 新光電気工業株式会社 非接触給電装置
US11296548B2 (en) 2020-05-19 2022-04-05 Shinko Electric Industries Co., Ltd. Wireless power feeder
JP7358296B2 (ja) 2020-05-19 2023-10-10 新光電気工業株式会社 非接触給電装置
JP2022181285A (ja) * 2021-05-26 2022-12-08 古河電気工業株式会社 電力伝送システム、送電装置、受電装置及び机
JP2022181274A (ja) * 2021-05-26 2022-12-08 古河電気工業株式会社 電力伝送システム、送電装置及び受電装置
JP7693395B2 (ja) 2021-05-26 2025-06-17 古河電気工業株式会社 電力伝送システム、送電装置及び受電装置
JP2023069858A (ja) * 2021-11-08 2023-05-18 株式会社パワーウェーブ 無線電力送信システム、送電装置、受電装置、及び移動体
JP7798332B2 (ja) 2021-11-08 2026-01-14 株式会社パワーウェーブ 無線電力送信システム、送電装置、受電装置、及び移動体

Also Published As

Publication number Publication date
US9824817B2 (en) 2017-11-21
EP2806532B1 (en) 2020-06-17
EP2806532A4 (en) 2015-10-28
US20140327321A1 (en) 2014-11-06
EP2806532A1 (en) 2014-11-26
JPWO2013108893A1 (ja) 2015-05-11
JP5603509B2 (ja) 2014-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5603509B2 (ja) 無線電力伝送システム、送電装置、および、受電装置
JP6080158B2 (ja) 無線電力伝送システム
JP6182551B2 (ja) 無線電力伝送システム
KR100836213B1 (ko) 안테나, 무선장치, 안테나 설계 방법 및 안테나의 동작주파수 측정 방법
JP5981202B2 (ja) 電力伝送システム
WO2019196102A1 (zh) 天线和电子设备
JP5715701B2 (ja) アンテナ
JP2016181755A (ja) アンテナ装置
CN113131194B (zh) 一种阵列天线及通信设备
JP6301687B2 (ja) 電力伝送システム
JP5730840B2 (ja) 無線電力伝送システム、送電装置、および、受電装置
JP5981203B2 (ja) 電力伝送システム
US20200373786A1 (en) A system and apparatus for wireless power transfer
JP6088832B2 (ja) 無線電力伝送システム
JP5461277B2 (ja) アンテナ装置、送電装置、受電装置および非接触電力伝送システム
JP6088814B2 (ja) 無線電力伝送システム
JP6016654B2 (ja) 無線電力伝送システム
JP6116924B2 (ja) 無線電力伝送システム
JP5465575B2 (ja) 非接触電力伝送用アンテナ装置、送電装置、受電装置および非接触電力伝送システム
Škiljo et al. Research Article Spherical Helices for Resonant Wireless Power Transfer

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: 13739121

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013554363

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013739121

Country of ref document: EP