WO2020039502A1 - 受電機器 - Google Patents
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- 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 power receiving device that receives power by non-contact power supply.
- the magnetic sheet improves the power transmission efficiency of non-contact charging using electromagnetic induction, and increases the magnetic flux generated in the planar coil to reduce the magnetic sheet from the planar coil. Magnetic flux leakage to the back side is prevented.
- coil in Patent Document 1 corresponds to the “receiving antenna”.
- a power receiving device has a closed-curve structure other than a receiving antenna, and the closed-curve structure is conductive.
- short loop the reduction of the power transmission efficiency when forming a short loop (hereinafter simply referred to as “short loop”) is not considered.
- a resonance-type non-contact power supply system when a magnetic field generated by a receiving antenna links with a short loop, an induced current flows through the short loop. When an induced current flows through the short loop, power is consumed by the parasitic resistance of the short loop. Due to such an influence of power consumption by the short loop, the power transmission efficiency between the transmitting antenna and the receiving antenna is significantly reduced.
- the present invention has been made to solve the above-described problem, and has as its object to provide a power receiving device that receives power by non-contact power supply and that prevents a decrease in power transmission efficiency.
- a power receiving device includes a receiving antenna capable of receiving power from a transmitting antenna in a non-contact manner, and a receiving antenna which is linked to a magnetic field generated by the transmitting antenna when the receiving antenna is installed at a position capable of receiving power from the transmitting antenna. And at least a part thereof is formed of a conductive material, and has a closed-curve structure that does not form a short loop.
- a closed curve of the power receiving device formed at a position that interlinks with a magnetic field generated by the transmitting antenna
- the shape structure does not form a short loop.
- FIG. 2 is a diagram for describing an image of non-contact power transmission power transmission performed by a power transmission device to a power receiving device in the non-contact power supply system described with reference to FIG. 1.
- FIG. 2 is a diagram for explaining an example of an image of a distribution of a magnetic field generated by a transmitting antenna and a receiving antenna in the wireless power feeding system described with reference to FIG. 1.
- FIGS. 1 In the non-contact power supply system described with reference to FIG. 1, an example of an image of power transmission between a transmitting antenna and a receiving antenna when a power receiving device having a closed-curve structure is installed in an area where power can be supplied. It is a figure for explaining.
- FIGS. 5A to 5E are diagrams showing examples of a household electric appliance having a closed-curve structure other than a television.
- FIG. 4 is a diagram showing an image of an example of a closed-curve-shaped structure in which insulation measures are taken so as not to form a short loop in the first embodiment. It is a figure showing the image of an example of the composition of the non-contact electric supply system provided with a plurality of transmitting antennas.
- FIG. 2 is a diagram illustrating an image of an example of a configuration of a non-contact power feeding system including a power receiving device including a plurality of receiving antennas.
- FIG. 3 is a diagram illustrating an image of an example of a configuration of a wireless power feeding system in which the area of a receiving antenna is larger than the area of a transmitting antenna.
- Embodiment 1 FIG.
- the power receiving device according to Embodiment 1 forms a part of a non-contact power supply system, and receives power from a power transmission device installed on a structure included in a building, such as a floor or a wall of the building, in a non-contact manner.
- the power transmission device is not limited to a device installed on a structure, and may be, for example, a device provided in a portable charger.
- a structure refers to a structure that constitutes a building, such as a floor or a wall of the building.
- the power receiving device has a closed-curve structure formed at least in part of a conductive material.
- the member forming the power receiving device is a closed curve shape, for example, formed by a paint applied on the member forming the power receiving device, or a tape attached to the member This includes the case where the shape is a closed curve shape.
- the closed-curve-shaped structure is based on the premise that when the power receiving device is installed in an area where non-contact power supply is possible, the power receiving device is formed at a position that interlinks with a magnetic field generated by the transmitting antenna. If the closed-curve structure forms a short loop, if the magnetic field generated by the receiving antenna interlinks with the short loop, a current flows through the short loop. When a current flows through the short loop, power is consumed by the parasitic resistance of the short loop. Due to the influence of power consumption by such a short loop, the power transmission efficiency of the power received by the power receiving device is significantly reduced.
- the power receiving device according to Embodiment 1 has a closed-curved structure at a position that interlinks with a magnetic field generated by a transmitting antenna when installed in an area where non-contact power feeding is possible, Does not form a short loop. Therefore, it is possible to prevent a decrease in power transmission efficiency in the power receiving device. Details will be described later.
- FIG. 1 is a diagram for describing an outline of a general wireless power supply system.
- Power receiving device 2 according to Embodiment 1 is provided in a general wireless power supply system as shown in FIG.
- the non-contact power supply system includes the power receiving device 2 and the power transmission device 1.
- the power transmission device 1 is installed inside the floor 100 as an example.
- the power transmitting device 1 supplies power to the power receiving device 2 through the floor 100 in a non-contact manner.
- the power transmission device 1 includes a transmission power supply 11 and a transmission antenna 12, receives power supplied from an external power supply 3 such as a commercial power supply, and supplies power to a power receiving device 2 installed in an area where power can be supplied.
- the transmission power supply 11 receives the power and supplies high-frequency AC power (hereinafter, referred to as “high-frequency power”) to the transmission antenna 12.
- the transmitting antenna 12, which has been supplied with the high-frequency power from the transmission power supply 11, resonates at the same frequency as that of the high-frequency power and generates a magnetic field in space.
- the magnetic field generated by the transmission antenna 12 interlinks with the reception antenna 211, and the reception antenna 211 is the same as the interlinking magnetic field.
- the power receiving device 21 provided in the power receiving device 2 in a non-contact manner. Thereby, non-contact power supply from the power transmission device 1 to the power receiving device 2 is performed.
- the power receiving device 2 includes a power receiving device 21 and a home electric device 22.
- the power receiving device 21 includes a receiving antenna 211 and a rectifier circuit 212.
- the power receiving device 21 and the home electric device 22 are different devices, but this is merely an example, and the power receiving device 21 may be incorporated in the home electric device 22, and the integrated power receiving device 2 may be used.
- the power receiving device 2 receives power from the power transmitting device 1 in a non-contact manner. Specifically, power reception device 21 receives power from transmission power supply 11 through transmission antenna 12 and reception antenna 211 in a non-contact manner.
- the receiving antenna 211 receives the supply of high-frequency power, interlinks with the magnetic field generated by the transmitting antenna 12, and resonates at the same frequency as the interlinking magnetic field, thereby receiving power from the transmitting antenna 12 in a non-contact manner. .
- the power received by the receiving antenna 211 is supplied to the household electric appliance 22 by the rectifier circuit 212.
- the electric home appliance 22 becomes operable by the electric power received by the electric power receiving apparatus 21.
- home electric appliance 22 is not limited to an electric appliance exclusively used in a general home, but includes various electric appliances. Since the technology of the resonance-type non-contact power supply system is an existing technology, a detailed description of the technology is omitted.
- FIG. 2 is a diagram for describing an image of non-contact power supply power transmission performed by the power transmission device 1 to the power receiving device 2 in the non-contact power supply system described with reference to FIG.
- the transmission antenna 12 when the transmission antenna 12 generates a magnetic field, electric power is transmitted to the home appliance 22 via the reception antenna 211 based on the magnetic field lines 201 as illustrated in FIG.
- the magnetic flux 201 is shown in only one direction, but the power received by the receiving antenna 211 from the transmitting antenna 12 is an AC power, so that the magnetic flux 201 is actually generated in the opposite direction. .
- FIG. 3 is a diagram for explaining an example of an image of a distribution of a magnetic field generated by the transmitting antenna 12 and the receiving antenna 211 in the non-contact power feeding system described with reference to FIG.
- the magnetic field distribution is denoted by 301.
- the magnetic field is generated between the transmission antenna 12 and the reception antenna 211, such as between the transmission antenna 12 and the reception antenna 211, the side surface of the transmission antenna 12, the side surface of the reception antenna 211, the back side of the transmission antenna 12, and the back side of the reception antenna 211. Also occur, particularly over a wide area behind the receiving antenna 211.
- the back side of the transmission antenna 12 refers to a range opposite to the reception antenna 211 with respect to the transmission antenna 12, and the back side of the reception antenna 211 is opposite to the reception antenna 211 with respect to the transmission antenna 12. Side range.
- FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration between the transmitting antenna 12 and the receiving antenna 211 when the power receiving device 2 having a closed-curve structure is installed in an area where power can be supplied in the non-contact power feeding system described with reference to FIG.
- FIG. 3 is a diagram for describing an example of an image of power transmission.
- the power receiving device 2 is not provided with an insulation measure.
- the home appliance 22 is a television 221, and the television 221 has a metal frame 2211 as a closed-curve structure.
- the metal frame 2211 shown in FIG. 4 is entirely made of a metal material, and forms a short loop (see 402 in FIG. 4).
- FIG. 4 shows a cross-sectional view of the floor 100.
- the magnetic field lines 201 of the magnetic field generated by the transmission antenna 12 interlink with the metal frame 2211 (see 401 in FIG. 4). ).
- an induced current flows through the metal frame 2211.
- power is consumed by the parasitic resistance of the metal frame 2211.
- the metal frame 2211 consumes power, the power transmission efficiency from the transmitting antenna 12 to the receiving antenna 211 is significantly reduced.
- FIG. 4 shows an example in which the home appliance 22 is the television 221 as an example.
- the present invention is not limited to this, and various home appliances 22 having a closed-curve-shaped structure that forms a short loop may receive power.
- the power transmission efficiency is significantly reduced as described with reference to FIG. 5A to 5E are diagrams showing examples of the home appliance 22 having a closed-curve structure, other than the television 221.
- FIG. 5A to 5E are diagrams showing examples of the home appliance 22 having a closed-curve structure, other than the television 221.
- the home appliance 22 is a PC (Personal Computer) 222 capable of receiving power in a non-contact manner, and includes a frame using a conductive material in a housing or a housing.
- PC Personal Computer
- the home appliance 22 in which a body is framed with a paint or the like using a conductive material (see FIG. 5A).
- “framing” is included in “frame”.
- the home appliance 22 is a desk lamp 223 capable of receiving power in a non-contact manner, and includes a frame using a conductive paint on a base or a housing. And a desk lamp 223 which is framed with a paint or the like using a conductive material (see FIG. 5B).
- the home appliance 22 is a cleaner 224 capable of receiving power in a non-contact manner, and includes a frame using a conductive material in a head portion, or a housing.
- the vacuum cleaner 224 is framed by a paint or the like using a conductive material (see FIG. 5C).
- the home appliance 22 is a table 225 as the power receiving device 2 capable of receiving power in a non-contact manner, and a conductive paint is used for a frame of a top plate of the table.
- the table 225 is provided with a frame that is provided, or is framed with a paint or the like using a conductive material for the housing (see FIG. 5D).
- the electric household device 22 is a bag 226 as a power receiving device 2 capable of receiving power in a non-contact manner, and a bag 226 provided with a metal wire at a bottom portion. (See FIG. 5E).
- the metal wire is provided on the bag 226 as a frame at the bottom of the bag 226.
- the closed-curve-shaped structure when the receiving device 211 is installed on a surface on which the receiving antenna 211 can receive power from the transmitting antenna 12, the closed-curve-shaped structure has a contact with the surface. It is a frame that defines the surface.
- the surface on which the power receiving device 2 is installed is, for example, a desk surface, a floor surface, or the like.
- FIG. 5B shows that the power receiving device 2 has a base or a pedestal, and the closed-curved structure is a frame of the base or the pedestal.
- the power receiving device 2 having a closed-curve structure forming a short loop when the power receiving device 2 having a closed-curve structure forming a short loop is installed in an area where power can be supplied, the power-receiving device 2 has a closed-curve structure. An induced current flows, and as a result, power transmission efficiency is significantly reduced.
- the power receiving device 2 according to the first embodiment can perform non-contact power supply with respect to the power receiving device 2 described with reference to FIGS. Even if a closed-curved structure is provided at a position interlinking with a magnetic field generated by the transmitting antenna when installed in an area, the closed-curved structure does not form a short loop.
- insulation measures taken to prevent the closed-curve structure from forming a short loop will be specifically described.
- Insulation measures applied to the power receiving device 2 in the first embodiment may be insulation measures that prevent the closed-curve structure from forming a short loop, and specific measures are not limited to one. .
- insulation measures performed on the power receiving device 2 in the first embodiment will be described with reference to some examples with reference to FIG. In FIG. 6, for convenience of description, only a part of the closed-curve structure included in the power receiving device 2 is illustrated.
- FIG. 6 is a diagram showing an image of an example of a closed-curve structure in which insulation measures are taken so as not to form a short loop in the first embodiment.
- the metal frame 2211 for example, see the television 221 in FIG. 4
- a part of the metal frame 2211 is formed of the insulating member 601
- a part of the closed-curve structure is formed of an insulating material.
- the metal frame 2211 does not form a short loop because a part of the closed-curve structure is formed of the insulating member 601 made of an insulating material.
- a part of the metal frame 2211 is formed of an insulating member 601 and a part of the closed-curve structure is formed of an insulating material, so that the metal frame 2211 is provided with an insulation measure.
- this is only an example.
- a part of the closed curve shape is insulated. It may be made of paint or insulating tape. It is sufficient that at least a part of the closed-curved structure is provided with the above-described insulation measure.
- the power receiving device 2 has a closed-curve structure at a position where the power receiving device 2 is linked to a magnetic field generated by the transmitting antenna 12 when the power receiving device 2 is installed in an area where non-contact power supply is possible. Even if it does, the closed curve-shaped structure does not form a short loop. As a result, it is possible to prevent a decrease in power transmission efficiency in the power receiving device 2.
- the magnetic sheet prevents the power transmission efficiency from being reduced.
- the cost of the power receiving device 2 increases.
- the spread of the magnetic field distribution in the direction of the transmitting antenna 12 provided at the position facing the receiving antenna 211 is narrowed, which causes a factor of shortening the power transmission distance.
- the closed-curve-shaped structure is provided with the insulation measure described with reference to FIG. 6 so that the induced current does not flow through the closed-curve-shaped structure. .
- the insulation measure for example, a method of covering the entire structure having a closed curve shape with a magnetic sheet is not adopted. Therefore, the cost of the power receiving device 2 can be reduced. Further, since a magnetic sheet is not required, power consumption can be reduced without energy loss such as hysteresis loss due to the magnetic sheet.
- the non-contact power supply system since a magnetic sheet is not required, it is easy to configure the non-contact power supply system at a power transmission frequency of MHz or more, and the power receiving device 2 can be reduced in size, weight, or cost.
- the receiving antenna 211 has a magnetic sheet having a large area at the bottom, the inductance becomes a large value, and it is difficult to increase the frequency.
- the phrase “the magnetic material sheet is at the lower portion” means that the magnetic material sheet is on the back side of the receiving antenna 211, which is on the opposite side of the receiving antenna 211 from the transmitting antenna 12 side.
- a magnetic sheet since a magnetic sheet is not required, a wide magnetic field distribution in the direction of the transmitting antenna 12 facing the receiving antenna 211 can be ensured, so that the power transmission distance can be lengthened.
- the above-described power receiving device 2 according to the first embodiment in which the insulation measures are taken is not limited to the non-contact power supply system in which the power receiving device 2 and the power transmission device 1 are in a one-to-one correspondence, and various types of non-contact power supply systems are available. Since the present invention can be applied to a contact power supply system, some examples will be described below.
- the power receiving device 2 can be applied to a non-contact power supply system in which a plurality of transmitting antennas can supply power to one power receiving device.
- the power receiving device 2 is also assumed to have a closed-curve structure in which at least a part is formed of a conductive material.
- FIG. 7 is a diagram illustrating an image of an example of a configuration of a wireless power feeding system including a plurality of transmission antennas.
- the home appliance 22 is a television 221 as shown in FIG.
- the power transmission device 1 is installed on a floor 100 and includes a plurality of transmission antennas 12.
- the transmission power supply 11 receives power from commercial power, supplies high-frequency power to any one of the plurality of transmission antennas 12, and the transmission antenna 12 that has been supplied with the high-frequency power places a magnetic field in space. Generate.
- the power receiving device 2 When the power receiving device 2 is installed in an area where power can be supplied from any one of the plurality of transmitting antennas 12, the power receiving device 2 receives power in a non-contact manner.
- the power receiving device 2 When power is supplied from any of the plurality of transmitting antennas 12, as described with reference to FIG. 6, the power receiving device 2 performs insulation measures so as not to form a short loop in the closed curve structure. Is performed, it is possible to prevent the power transmission efficiency of the power receiving device 2 from decreasing.
- the power receiving device 2 can be applied to a power receiving device including a plurality of receiving antennas 211 in a wireless power feeding system.
- FIG. 8 is a diagram illustrating an image of an example of a configuration of a wireless power feeding system including a power receiving device including a plurality of receiving antennas 211.
- a plurality of transmitting antennas 12 are provided on floor 100.
- the power receiving device includes two (two systems) receiving antennas 211. This is merely an example, and the power receiving device may include three (three) or more receiving antennas 211.
- the illustration of the home appliance 22 and the transmission power supply 11 is omitted, and the floor 100 has a cross section.
- the transmission power supply receives power from the commercial power and supplies high-frequency power to any one of the plurality of transmission antennas 12, and the transmission antenna 12 receiving the high-frequency power applies a magnetic field to the space. generate.
- the power receiving device When the power receiving device is installed in an area to which power can be supplied from any one of the plurality of transmitting antennas 12, power is received in a non-contact manner.
- each reception antenna 211 receives power according to the positional relationship with the plurality of transmission antennas 12. Specifically, for example, each receiving antenna 211 receives power if the area facing the transmitting antenna 12 is equal to or greater than a preset threshold.
- the power receiving device 2 has one (one system) reception antenna 211, only the one system reception antenna 211 performs non-contact power supply with the transmission antenna 12 provided at a position where power can be received. The range in which power can be supplied is reduced.
- the power receiving device 2 includes a plurality of receiving antennas 211 as in the non-contact power supply system illustrated in FIG. As shown in FIG. 8, even a power receiving device provided with a plurality of receiving antennas 211, as described with reference to FIG. 6, insulates the power receiving device so as not to form a short loop in a closed curve structure. By taking measures, it is possible to prevent the power transmission efficiency of the power receiving device 2 from decreasing.
- the power receiving device 2 can be applied to a non-contact power supply system in which the area of the receiving antenna 211 is larger than the area of the transmitting antenna 12.
- FIG. 9 is a diagram illustrating an image of an example of a configuration of a non-contact power supply system in which the area of the receiving antenna 211 is larger than the area of the transmitting antenna 12.
- FIG. 9 shows a state where the receiving antenna 211 is installed at a position facing the transmitting antenna 12 as viewed from above the receiving antenna 211.
- the receiving antenna 211 and the transmitting antenna 12 are circular antennas, and the radius of the receiving antenna 211 is equal to or larger than the diameter of the transmitting antenna 12.
- FIG. 9 is a diagram illustrating an image of an example of a configuration of a non-contact power supply system in which the area of the receiving antenna 211 is larger than the area of the transmitting antenna 12.
- FIG. 9 shows a state where the receiving antenna 211 is installed at a position facing the transmitting antenna 12 as viewed from above the receiving antenna 211
- the illustration of the household electric device 22 and the transmission power supply 11 is omitted.
- the area of the receiving antenna 211 is made larger than the area of the transmitting antenna 12, so that the receiving antenna 211 and the transmitting antenna 12 can overlap in a wide range.
- the power receiving device 2 has a short-loop structure as described with reference to FIG. Therefore, the power transmission efficiency of the power receiving device 2 can be prevented from being reduced.
- power reception device 2 is configured such that reception antenna 211 that can receive power from transmission antenna 12 in a non-contact manner and that reception antenna 211 is installed at a position where power can be received from transmission antenna 12 Formed at a position interlinking with the magnetic field generated by the transmitting antenna 12, and at least a part thereof is formed of a conductive material, and has a closed-curve structure not forming a short loop. ing. Therefore, when the power receiving device 2 that receives power by non-contact power supply is installed in an area where non-contact power supply is possible, the power receiving device 2 has a closed curve-shaped structure at a position that interlinks with a magnetic field generated by the transmission antenna 12. However, the closed curve-shaped structure does not form a short loop. As a result, it is possible to prevent a decrease in power transmission efficiency in the power receiving device 2.
- any constituent element of the embodiment can be modified or any constituent element of the embodiment can be omitted.
- the power receiving device receives power by non-contact power supply because the closed-curve structure of the power receiving device, which is formed at a position interlinked with the magnetic field generated by the transmitting antenna, does not form a short loop. It can be applied to a power receiving device.
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Abstract
送信アンテナ(12)から非接触で受電可能な受信アンテナ(211)と、受信アンテナ(211)が送信アンテナ(12)から受電可能な位置に設置された場合に、送信アンテナ(12)が発生させる磁界と鎖交する位置に形成されるとともに、少なくとも一部が導電性の材料で形成され、かつ、ショートループを形成しない閉曲線形状の構造とを備えた。
Description
この発明は、非接触給電によって受電する受電機器に関するものである。
従来、非接触給電によって受電する受信アンテナを有する受電機器において、当該受電機器が有する金属体に渦電流が発生し電力損失となることを防ぐための技術が知られている。
例えば、特許文献1には、充電器から非接触で受電する携帯端末機器等の電子機器において、コイルで発生した磁束によってコイルの周辺にある金属に渦電流が流れ、当該渦電流で生じる反磁界の発生を減らすために磁性シートを設ける技術が開示されている。特許文献1に開示されている技術では、当該磁性シートにより、電磁誘導作用を利用した非接触充電の電力伝送効率を向上させるとともに、平面コイル部で発生する磁束を増加させ平面コイル部から磁性シート裏面側への磁束漏れを防止するようにしている。なお、特許文献1における「コイル」は、上記「受信アンテナ」に相当する。
例えば、特許文献1には、充電器から非接触で受電する携帯端末機器等の電子機器において、コイルで発生した磁束によってコイルの周辺にある金属に渦電流が流れ、当該渦電流で生じる反磁界の発生を減らすために磁性シートを設ける技術が開示されている。特許文献1に開示されている技術では、当該磁性シートにより、電磁誘導作用を利用した非接触充電の電力伝送効率を向上させるとともに、平面コイル部で発生する磁束を増加させ平面コイル部から磁性シート裏面側への磁束漏れを防止するようにしている。なお、特許文献1における「コイル」は、上記「受信アンテナ」に相当する。
特許文献1に開示されているような電子機器の技術に代表される従来技術では、例えば、受電機器が受信アンテナ以外に閉曲線形状の構造を有しており、かつ、当該閉曲線形状の構造が導電性のショートループ(以下、単に「ショートループ」という。)を形成する場合の電力伝送効率の低下については、考慮されていないという課題があった。
共振型の非接触給電システムでは、受信アンテナが発生させる磁界がショートループと鎖交すると、ショートループに誘導電流が流れる。ショートループに誘導電流が流れると、ショートループの寄生抵抗により電力が消費される。このような、ショートループによる電力消費の影響により、送信アンテナと受信アンテナとの間の電力伝送効率は、著しく低下する。
共振型の非接触給電システムでは、受信アンテナが発生させる磁界がショートループと鎖交すると、ショートループに誘導電流が流れる。ショートループに誘導電流が流れると、ショートループの寄生抵抗により電力が消費される。このような、ショートループによる電力消費の影響により、送信アンテナと受信アンテナとの間の電力伝送効率は、著しく低下する。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、非接触給電によって受電する受電機器について、電力伝送効率の低下を防ぐ受電機器を提供することを目的とする。
この発明に係る受電機器は、送信アンテナから非接触で受電可能な受信アンテナと、受信アンテナが送信アンテナから受電可能な位置に設置された場合に、送信アンテナが発生させる磁界と鎖交する位置に形成されるとともに、少なくとも一部が導電性の材料で形成され、かつ、ショートループを形成しない閉曲線形状の構造とを備えたものである。
この発明によれば、非接触給電によって受電する受電機器が送信アンテナから受電可能な位置に設置された場合に、送信アンテナが発生させる磁界と鎖交する位置に形成された、受電機器が有する閉曲線形状の構造を、ショートループを形成しないものとしている。その結果、受電機器における電力伝送効率の低下を防ぐことができる。
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態1.
以下の実施の形態1では、一例として、非接触給電システムには、共振型の非接触給電方式が採用されているものとする。
実施の形態1に係る受電機器は、非接触給電システムの一部を構成し、例えば、建築物の床または壁等、建築物を構成する構造物に設置された送電装置から非接触で受電する。送電装置は、構造物に設置されるものに限らず、例えば、持ち運び可能な充電器に備えられるものであってもよい。実施の形態1に係る受電機器は、送電装置から、非接触で受電できるようになっていればよい。なお、実施の形態1において、構造物とは、建築物の床または壁等、建築物を構成する構造物をいう。
実施の形態1.
以下の実施の形態1では、一例として、非接触給電システムには、共振型の非接触給電方式が採用されているものとする。
実施の形態1に係る受電機器は、非接触給電システムの一部を構成し、例えば、建築物の床または壁等、建築物を構成する構造物に設置された送電装置から非接触で受電する。送電装置は、構造物に設置されるものに限らず、例えば、持ち運び可能な充電器に備えられるものであってもよい。実施の形態1に係る受電機器は、送電装置から、非接触で受電できるようになっていればよい。なお、実施の形態1において、構造物とは、建築物の床または壁等、建築物を構成する構造物をいう。
実施の形態1に係る受電機器は、少なくとも一部が導電性の材料で形成された閉曲線形状の構造を備えることを前提とする。閉曲線形状の構造には、受電機器を構成する部材が閉曲線形状である場合の他、例えば、受電機器を構成する部材上に塗布された塗料、または、当該部材上に添付されたテープにより形成される形状が閉曲線形状である場合も含む。
また、閉曲線形状の構造は、受電機器が、非接触給電が可能なエリアに設置されると、前記送信アンテナが発生させる磁界と鎖交する位置に形成されることを前提とする。仮に、閉曲線形状の構造がショートループを形成する場合、受信アンテナが発生させる磁界がショートループと鎖交すると、ショートループに電流が流れる。ショートループに電流が流れると、ショートループの寄生抵抗により電力が消費される。このようなショートループによる電力消費の影響により、受電機器が受ける電力の電力伝送効率は、著しく低下する。
実施の形態1に係る受電機器は、非接触給電が可能なエリアに設置された場合に送信アンテナが発生させる磁界と鎖交する位置に、閉曲線形状の構造を有していても、当該閉曲線形状の構造はショートループを形成しないものとしている。したがって、受電機器における電力伝送効率の低下を防ぐことができる。詳細は後述する。
実施の形態1に係る受電機器は、非接触給電が可能なエリアに設置された場合に送信アンテナが発生させる磁界と鎖交する位置に、閉曲線形状の構造を有していても、当該閉曲線形状の構造はショートループを形成しないものとしている。したがって、受電機器における電力伝送効率の低下を防ぐことができる。詳細は後述する。
まず、前提となる、非接触給電システムの概要および当該非接触給電システムにおける電力伝送の概要について、説明する。
図1は、一般的な非接触給電システムの概要を説明するための図である。
実施の形態1に係る受電機器2は、図1に示すような、一般的な非接触給電システムに備えられる。非接触給電システムには、当該受電機器2と送電装置1が備えられる。
なお、図1に示す非接触給電システムは、一例として、送電装置1が床100の内部に設置されるものとしている。送電装置1は、受電機器2に対して、床100を介して、非接触で給電する。
図1は、一般的な非接触給電システムの概要を説明するための図である。
実施の形態1に係る受電機器2は、図1に示すような、一般的な非接触給電システムに備えられる。非接触給電システムには、当該受電機器2と送電装置1が備えられる。
なお、図1に示す非接触給電システムは、一例として、送電装置1が床100の内部に設置されるものとしている。送電装置1は、受電機器2に対して、床100を介して、非接触で給電する。
送電装置1は、送信電源11と送信アンテナ12を備え、商用電源等の外部電源3から供給される電力を受けて、給電可能なエリアに設置されている受電機器2に給電する。具体的には、送信電源11が電力を受けて、送信アンテナ12に高周波の交流電力(以下「高周波電力」という。)を供給する。送信電源11から高周波電力の供給を受けた送信アンテナ12は、当該高周波電力の周波数と同一の周波数で共振し、空間に磁界を発生させる。受電機器2が、送信アンテナ12から給電可能なエリアに設置されている場合、送信アンテナ12が発生させた磁界は、受信アンテナ211に鎖交し、受信アンテナ211は、当該鎖交する磁界と同一の周波数で共振することにより、受電機器2に備えられた受電装置21に対し非接触での給電が行われる。これにより、送電装置1から受電機器2への非接触給電が行われる。
受電機器2は、受電装置21と家電装置22を備える。受電装置21は、受信アンテナ211と整流回路212を備える。なお、図1では、受電装置21と家電装置22とを別の装置としているが、これは一例に過ぎず、家電装置22に受電装置21を組み込むようにし、一体型の受電機器2としてもよい。
受電機器2は、送電装置1から非接触で受電する。具体的には、受電装置21が、送信アンテナ12および受信アンテナ211を介して、送信電源11から非接触で受電する。
受信アンテナ211は、高周波電力の供給を受けて送信アンテナ12が発生させている磁界に鎖交し、当該鎖交する磁界と同一の周波数で共振することにより、送信アンテナ12から非接触で受電する。
受信アンテナ211が受けた電力は、整流回路212によって家電装置22へ供給される。
家電装置22は、受電装置21が受けた電力によって、動作可能となる。なお、実施の形態1において、家電装置22とは、専ら一般家庭で使用される電気機器に限らず、種々の電気機器を広く含むものとする。
共振型の非接触給電方式の技術は、既存の技術であるため、当該技術の詳細な説明は省略する。
受電機器2は、送電装置1から非接触で受電する。具体的には、受電装置21が、送信アンテナ12および受信アンテナ211を介して、送信電源11から非接触で受電する。
受信アンテナ211は、高周波電力の供給を受けて送信アンテナ12が発生させている磁界に鎖交し、当該鎖交する磁界と同一の周波数で共振することにより、送信アンテナ12から非接触で受電する。
受信アンテナ211が受けた電力は、整流回路212によって家電装置22へ供給される。
家電装置22は、受電装置21が受けた電力によって、動作可能となる。なお、実施の形態1において、家電装置22とは、専ら一般家庭で使用される電気機器に限らず、種々の電気機器を広く含むものとする。
共振型の非接触給電方式の技術は、既存の技術であるため、当該技術の詳細な説明は省略する。
図2は、図1を用いて説明したような非接触給電システムにおいて、送電装置1が受電機器2に対して行う非接触給電の電力伝送のイメージを説明するための図である。
非接触給電システムにおいて、送信アンテナ12が磁界を発生させると、図2に示すような磁力線201に基づき、受信アンテナ211を介して、家電装置22に、電力伝送が行われる。なお、図2において、磁力線201は、一方向のみを示しているが、受信アンテナ211が送信アンテナ12から受ける電力は交流の電力であるため、実際には、逆方向にも磁力線201が発生する。
非接触給電システムにおいて、送信アンテナ12が磁界を発生させると、図2に示すような磁力線201に基づき、受信アンテナ211を介して、家電装置22に、電力伝送が行われる。なお、図2において、磁力線201は、一方向のみを示しているが、受信アンテナ211が送信アンテナ12から受ける電力は交流の電力であるため、実際には、逆方向にも磁力線201が発生する。
図3は、図1を用いて説明したような非接触給電システムにおいて、送信アンテナ12と受信アンテナ211が発生させる磁界の分布のイメージの一例を説明するための図である。なお、図3において、磁界分布を301で示している。
磁界は、送信アンテナ12と受信アンテナ211の間、送信アンテナ12の側面、受信アンテナ211の側面、送信アンテナ12の裏側、および、受信アンテナ211の裏側等、送信アンテナ12と受信アンテナ211の周囲にも発生し、特に受信アンテナ211の裏側の広い範囲に及ぶ。
なお、送信アンテナ12の裏側とは、送信アンテナ12に対して、受信アンテナ211とは反対側の範囲をいい、受信アンテナ211の裏側とは、受信アンテナ211に対して、送信アンテナ12とは反対側の範囲をいう。
磁界は、送信アンテナ12と受信アンテナ211の間、送信アンテナ12の側面、受信アンテナ211の側面、送信アンテナ12の裏側、および、受信アンテナ211の裏側等、送信アンテナ12と受信アンテナ211の周囲にも発生し、特に受信アンテナ211の裏側の広い範囲に及ぶ。
なお、送信アンテナ12の裏側とは、送信アンテナ12に対して、受信アンテナ211とは反対側の範囲をいい、受信アンテナ211の裏側とは、受信アンテナ211に対して、送信アンテナ12とは反対側の範囲をいう。
非接触給電システムの概要、および、当該非接触給電システムにおける電力伝送の概要については、図1~図3を用いて説明したとおりである。
次に、図1を用いて説明したような非接触給電システムにおいて、閉曲線形状の構造を備える受電機器2が、給電可能なエリアに設置された場合に、当該閉曲線形状の構造に誘導電流が流れる原理について説明する。
図4は、図1を用いて説明したような非接触給電システムにおいて、閉曲線形状の構造を備える受電機器2が、給電可能なエリアに設置された場合の、送信アンテナ12および受信アンテナ211間の電力伝送のイメージの一例を説明するための図である。なお、ここでは、閉曲線形状の構造に誘導電流が流れる原理を説明するため、受電機器2には、絶縁対策は施されていない。
図4は、一例として、家電装置22はテレビ221とし、当該テレビ221は閉曲線形状の構造として金属フレーム2211を備えるものとしている。図4に示す金属フレーム2211は、全体が金属材料で構成されており、ショートループ(図4の402参照)を形成しているものとする。また、図4では、床100の断面図を示している。
次に、図1を用いて説明したような非接触給電システムにおいて、閉曲線形状の構造を備える受電機器2が、給電可能なエリアに設置された場合に、当該閉曲線形状の構造に誘導電流が流れる原理について説明する。
図4は、図1を用いて説明したような非接触給電システムにおいて、閉曲線形状の構造を備える受電機器2が、給電可能なエリアに設置された場合の、送信アンテナ12および受信アンテナ211間の電力伝送のイメージの一例を説明するための図である。なお、ここでは、閉曲線形状の構造に誘導電流が流れる原理を説明するため、受電機器2には、絶縁対策は施されていない。
図4は、一例として、家電装置22はテレビ221とし、当該テレビ221は閉曲線形状の構造として金属フレーム2211を備えるものとしている。図4に示す金属フレーム2211は、全体が金属材料で構成されており、ショートループ(図4の402参照)を形成しているものとする。また、図4では、床100の断面図を示している。
金属フレーム2211を備えるテレビ221を備えた受電機器2が給電可能なエリアに設置されると、送信アンテナ12が発生させた磁界の磁力線201が、金属フレーム2211と鎖交する(図4の401参照)。磁力線201と金属フレーム2211が鎖交すると、金属フレーム2211には誘導電流が流れる。金属フレーム2211に電流が流れると、金属フレーム2211の寄生抵抗により、電力が消費される。
金属フレーム2211が電力を消費すると、送信アンテナ12から受信アンテナ211への電力伝送効率は、著しく低下する。
金属フレーム2211が電力を消費すると、送信アンテナ12から受信アンテナ211への電力伝送効率は、著しく低下する。
なお、図4では、一例として、家電装置22がテレビ221であった場合を示しているが、これに限らず、ショートループを形成する閉曲線形状の構造を備えた様々な家電装置22について、受電機器2が給電可能なエリアに設置されると、図4を用いて説明したような、電力伝送効率の著しい低下を招く。
図5A~図5Eは、閉曲線形状の構造を備えた家電装置22について、テレビ221以外の例を示す図である。
例えば、テレビ221以外の家電装置22の例として、家電装置22が、非接触で受電可能なPC(Personal Computer)222であり、筐体に導電性の材料を使用した枠を備える、または、筐体に導電性の材料を使用した塗料等による枠取りがされているPC222が挙げられる(図5A参照)。なお、実施の形態1において、「枠取り」は、「枠」に含まれるものとする。
また、例えば、テレビ221以外の家電装置22の例として、家電装置22が、非接触で受電可能な電気スタンド223であり、土台部に導電性の塗料を使用した枠を備える、または、筐体に導電性の材料を使用した塗料等による枠取りがされている電気スタンド223が挙げられる(図5B参照)。
また、例えば、テレビ221以外の家電装置22の例として、家電装置22が、非接触で受電可能な掃除機224であり、ヘッド部に導電性の材料を使用した枠を備える、または、筐体に導電性の材料を使用した塗料等による枠取りがされている掃除機224が挙げられる(図5C参照)。
また、例えば、テレビ221以外の家電装置22の例として、家電装置22が、非接触で受電可能な、受電機器2としてのテーブル225であり、テーブルの天板のフレームに導電性の塗料を使用した枠を備える、または、筐体に導電性の材料を使用した塗料等による枠取りがされているテーブル225が挙げられる(図5D参照)。
また、例えば、テレビ221以外の家電装置22の例として、家電装置22が、非接触で受電可能な、受電機器2としての鞄226であり、底部に金属製のワイヤが設けられている鞄226が挙げられる(図5E参照)。金属製のワイヤは、鞄226の底部の枠として、鞄226に備えられている。
図5A、図5B、図5C、および、図5Eでは、閉曲線形状の構造は、受信アンテナ211が送信アンテナ12から受電可能な面上に受電機器2が設置された場合に、当該面との接触面を規定する枠であるものとしている。受電機器2が設置される面とは、例えば、机上の面、または、床面等である。
中でも図5Bは、受電機器2が土台部または台座を有しており、閉曲線形状の構造は、土台部または台座の枠であるものとしている。
上述の、PC222、電気スタンド223、掃除機224、受電機器2としてのテーブル225、または、受電機器2としての鞄226が、給電可能なエリアに設置されると、閉曲線形状の構造が形成するショートループ(図5の402参照)に電流が流れ、電力伝送効率の著しい低下を招く。
図5A~図5Eは、閉曲線形状の構造を備えた家電装置22について、テレビ221以外の例を示す図である。
例えば、テレビ221以外の家電装置22の例として、家電装置22が、非接触で受電可能なPC(Personal Computer)222であり、筐体に導電性の材料を使用した枠を備える、または、筐体に導電性の材料を使用した塗料等による枠取りがされているPC222が挙げられる(図5A参照)。なお、実施の形態1において、「枠取り」は、「枠」に含まれるものとする。
また、例えば、テレビ221以外の家電装置22の例として、家電装置22が、非接触で受電可能な電気スタンド223であり、土台部に導電性の塗料を使用した枠を備える、または、筐体に導電性の材料を使用した塗料等による枠取りがされている電気スタンド223が挙げられる(図5B参照)。
また、例えば、テレビ221以外の家電装置22の例として、家電装置22が、非接触で受電可能な掃除機224であり、ヘッド部に導電性の材料を使用した枠を備える、または、筐体に導電性の材料を使用した塗料等による枠取りがされている掃除機224が挙げられる(図5C参照)。
また、例えば、テレビ221以外の家電装置22の例として、家電装置22が、非接触で受電可能な、受電機器2としてのテーブル225であり、テーブルの天板のフレームに導電性の塗料を使用した枠を備える、または、筐体に導電性の材料を使用した塗料等による枠取りがされているテーブル225が挙げられる(図5D参照)。
また、例えば、テレビ221以外の家電装置22の例として、家電装置22が、非接触で受電可能な、受電機器2としての鞄226であり、底部に金属製のワイヤが設けられている鞄226が挙げられる(図5E参照)。金属製のワイヤは、鞄226の底部の枠として、鞄226に備えられている。
図5A、図5B、図5C、および、図5Eでは、閉曲線形状の構造は、受信アンテナ211が送信アンテナ12から受電可能な面上に受電機器2が設置された場合に、当該面との接触面を規定する枠であるものとしている。受電機器2が設置される面とは、例えば、机上の面、または、床面等である。
中でも図5Bは、受電機器2が土台部または台座を有しており、閉曲線形状の構造は、土台部または台座の枠であるものとしている。
上述の、PC222、電気スタンド223、掃除機224、受電機器2としてのテーブル225、または、受電機器2としての鞄226が、給電可能なエリアに設置されると、閉曲線形状の構造が形成するショートループ(図5の402参照)に電流が流れ、電力伝送効率の著しい低下を招く。
図4~図5を用いて説明したように、非接触給電システムにおいて、ショートループを形成する閉曲線形状の構造を備える受電機器2が、給電可能なエリアに設置されると、閉曲線形状の構造に誘導電流が流れ、その結果、電力伝送効率が著しく低下する。
以上のような事象に対し、実施の形態1に係る受電機器2は、図4~図5を用いて説明したような受電機器2に対して、当該受電機器2が、非接触給電が可能なエリアに設置された場合に送信アンテナが発生させる磁界と鎖交する位置に、閉曲線形状の構造を有していても、当該閉曲線形状の構造はショートループを形成しないものとしている。
以下、実施の形態1に係る受電機器2において、閉曲線形状の構造がショートループを形成しないようにするために施された絶縁対策について、具体的に説明する。
以上のような事象に対し、実施の形態1に係る受電機器2は、図4~図5を用いて説明したような受電機器2に対して、当該受電機器2が、非接触給電が可能なエリアに設置された場合に送信アンテナが発生させる磁界と鎖交する位置に、閉曲線形状の構造を有していても、当該閉曲線形状の構造はショートループを形成しないものとしている。
以下、実施の形態1に係る受電機器2において、閉曲線形状の構造がショートループを形成しないようにするために施された絶縁対策について、具体的に説明する。
実施の形態1において受電機器2に対して施される絶縁対策は、閉曲線形状の構造がショートループを形成しないようにする絶縁対策になっていればよく、具体的な対策は1つに限定されない。以下、実施の形態1において受電機器2に対して施される絶縁対策について、図6を用いて、いくつか例を挙げて説明する。
なお、図6では、説明の便宜上、受電機器2が備える閉曲線形状の構造の一部分のみを示すようにしている。
なお、図6では、説明の便宜上、受電機器2が備える閉曲線形状の構造の一部分のみを示すようにしている。
図6は、実施の形態1において、ショートループを形成しないように絶縁対策が施された閉曲線形状の構造の一例のイメージを示す図である。
図6では、一例として、金属フレーム2211(例えば、図4のテレビ221参照)がショートループを形成しないように絶縁対策が施されたものとしている。
具体的には、金属フレーム2211の一部を、絶縁部材601で構成し、閉曲線形状の構造の一部が絶縁材料で形成されるようにしている。
閉曲線形状の構造の一部が絶縁材料である絶縁部材601で構成されることにより、金属フレーム2211はショートループを形成しないものとなる。すなわち、受電機器2が給電可能な位置に設置された場合でも、閉曲線形状の構造には電流が流れない。
その結果、送信アンテナ12から受信アンテナ211への電力伝送効率が低下することを防ぐことができる。
図6では、一例として、金属フレーム2211(例えば、図4のテレビ221参照)がショートループを形成しないように絶縁対策が施されたものとしている。
具体的には、金属フレーム2211の一部を、絶縁部材601で構成し、閉曲線形状の構造の一部が絶縁材料で形成されるようにしている。
閉曲線形状の構造の一部が絶縁材料である絶縁部材601で構成されることにより、金属フレーム2211はショートループを形成しないものとなる。すなわち、受電機器2が給電可能な位置に設置された場合でも、閉曲線形状の構造には電流が流れない。
その結果、送信アンテナ12から受信アンテナ211への電力伝送効率が低下することを防ぐことができる。
なお、図6では、金属フレーム2211の一部を、絶縁部材601で構成し、閉曲線形状の構造の一部が絶縁材料で形成されるようにすることで、金属フレーム2211に絶縁対策が施されるものとしたが、これは一例に過ぎない。例えば、受電機器2を構成する部材上に塗布された導電性の塗料、または、当該部材上に貼付された導電性のテープが、閉曲線形状である場合、当該閉曲線形状の一部を絶縁性の塗料、または、絶縁性のテープで形成されるようにしてもよい。
閉曲線形状の構造の、少なくとも一部に、上述したような絶縁対策が施されていればよい。
閉曲線形状の構造の、少なくとも一部に、上述したような絶縁対策が施されていればよい。
以上に説明したように、実施の形態1において、受電機器2は、非接触給電が可能なエリアに設置された場合に送信アンテナ12が発生させる磁界と鎖交する位置に、閉曲線形状の構造を有していても、当該閉曲線形状の構造はショートループを形成しないものとしている。その結果、受電機器2における電力伝送効率の低下を防ぐことができる。
従来技術では、上述のように、例えば、磁性シートによって、電力伝送効率が低下することを防止するようにしていた。
しかし、例えば、受信アンテナ211の裏側全体を磁性シートで覆うようにすると、受電機器2のコストが高くなる要因となる。また、受信アンテナ211の裏側全体を磁性シートで覆うと、当該受信アンテナ211が対向する位置に設けられている送信アンテナ12方向の磁界分布の広がりを狭めるため、電力伝送距離を短くする要因となる。
また、受信アンテナ211の裏側全体に磁性体を設置して、金属体による電力伝送への影響を防ぐとともに受信アンテナ211のコア材として使用する技術も知られているが、当該技術では、磁性体によるヒステリシス損等のエネルギー損失が発生する。
これに対し、実施の形態1に係る受電機器2は、閉曲線形状の構造に誘導電流が流れないよう、当該閉曲線形状の構造に、図6を用いて説明したような絶縁対策を施すようにした。当該絶縁対策では、例えば、閉曲線形状の構造全体を磁性シートで覆うような方法は採用しない。そのため、受電機器2にかかるコストを削減することができる。また、磁性シートを必要としないため、磁性体シートによるヒステリシス損等のエネルギー損失もなく、消費電力を削減することができる。また、磁性シートを必要としないため、非接触給電システムをMHz以上の電力伝送周波数で構成することが容易となり、受電機器2の小型化、軽量化、または、低コスト化が図れる。受信アンテナ211は、広い面積を持つ磁性体シートが下部にある場合、インダクタンスが大きい値となり高周波化することが困難になる。なお、磁性体シートが下部にある、とは、磁性体シートが、受信アンテナ211に対して送信アンテナ12側とは反対側となる、受信アンテナ211の裏側にあることをいう。
また、磁性体シートを必要としないため、受信アンテナ211が対向する送信アンテナ12方向の磁界分布を広く確保できることから、電力伝送距離を長くできる。
しかし、例えば、受信アンテナ211の裏側全体を磁性シートで覆うようにすると、受電機器2のコストが高くなる要因となる。また、受信アンテナ211の裏側全体を磁性シートで覆うと、当該受信アンテナ211が対向する位置に設けられている送信アンテナ12方向の磁界分布の広がりを狭めるため、電力伝送距離を短くする要因となる。
また、受信アンテナ211の裏側全体に磁性体を設置して、金属体による電力伝送への影響を防ぐとともに受信アンテナ211のコア材として使用する技術も知られているが、当該技術では、磁性体によるヒステリシス損等のエネルギー損失が発生する。
これに対し、実施の形態1に係る受電機器2は、閉曲線形状の構造に誘導電流が流れないよう、当該閉曲線形状の構造に、図6を用いて説明したような絶縁対策を施すようにした。当該絶縁対策では、例えば、閉曲線形状の構造全体を磁性シートで覆うような方法は採用しない。そのため、受電機器2にかかるコストを削減することができる。また、磁性シートを必要としないため、磁性体シートによるヒステリシス損等のエネルギー損失もなく、消費電力を削減することができる。また、磁性シートを必要としないため、非接触給電システムをMHz以上の電力伝送周波数で構成することが容易となり、受電機器2の小型化、軽量化、または、低コスト化が図れる。受信アンテナ211は、広い面積を持つ磁性体シートが下部にある場合、インダクタンスが大きい値となり高周波化することが困難になる。なお、磁性体シートが下部にある、とは、磁性体シートが、受信アンテナ211に対して送信アンテナ12側とは反対側となる、受信アンテナ211の裏側にあることをいう。
また、磁性体シートを必要としないため、受信アンテナ211が対向する送信アンテナ12方向の磁界分布を広く確保できることから、電力伝送距離を長くできる。
以上で説明した、実施の形態1に係る、絶縁対策が施された受電機器2は、当該受電機器2と送電装置1が1対1である非接触給電システムに限らず、さまざまな形態の非接触給電システムにおいて適用できるので、以下、いくつか例を挙げて説明する。
例えば、受電機器2は、1つの受電機器に対して、複数の送信アンテナが給電し得る非接触給電システムに適用することができる。なお、以下に説明する例においても、受電機器2は、少なくとも一部が導電性の材料で形成された閉曲線形状の構造を備えることを前提とする。
図7は、複数の送信アンテナを備えた非接触給電システムの構成の一例のイメージを示す図である。なお、図7では、家電装置22を、図4に示したようなテレビ221としている。
図7に示す非接触給電システムにおいて、送電装置1は床100に設置され、複数の送信アンテナ12を備える。
送信電源11は、商用電力から電力を受けて、複数の送信アンテナ12のうちのいずれかの送信アンテナ12に高周波電力を供給し、当該高周波電力の供給を受けた送信アンテナ12が、空間に磁界を発生させる。受電機器2は、複数の送信アンテナ12のうちのいずれかの送信アンテナ12から給電可能なエリアに設置されると、非接触で受電する。
複数の送信アンテナ12のうちのいずれの送信アンテナ12から給電される場合も、受電機器2は、図6を用いて説明したように、閉曲線形状の構造に、ショートループを形成しないように絶縁対策が施されているため、受電機器2において、電力伝送効率が低下することを防ぐことができる。
例えば、受電機器2は、1つの受電機器に対して、複数の送信アンテナが給電し得る非接触給電システムに適用することができる。なお、以下に説明する例においても、受電機器2は、少なくとも一部が導電性の材料で形成された閉曲線形状の構造を備えることを前提とする。
図7は、複数の送信アンテナを備えた非接触給電システムの構成の一例のイメージを示す図である。なお、図7では、家電装置22を、図4に示したようなテレビ221としている。
図7に示す非接触給電システムにおいて、送電装置1は床100に設置され、複数の送信アンテナ12を備える。
送信電源11は、商用電力から電力を受けて、複数の送信アンテナ12のうちのいずれかの送信アンテナ12に高周波電力を供給し、当該高周波電力の供給を受けた送信アンテナ12が、空間に磁界を発生させる。受電機器2は、複数の送信アンテナ12のうちのいずれかの送信アンテナ12から給電可能なエリアに設置されると、非接触で受電する。
複数の送信アンテナ12のうちのいずれの送信アンテナ12から給電される場合も、受電機器2は、図6を用いて説明したように、閉曲線形状の構造に、ショートループを形成しないように絶縁対策が施されているため、受電機器2において、電力伝送効率が低下することを防ぐことができる。
また、例えば、受電機器2を、非接触給電システムにおいて、受信アンテナ211を複数備える受電機器に適用することができる。
図8は、受信アンテナ211を複数備えた受電機器を備える非接触給電システムの構成の一例のイメージを示す図である。
図8に示す非接触給電システムにおいて、送信アンテナ12は、床100に複数設置されるものとしている。図8では、受電機器は、2つ(二系統)の受信アンテナ211を備えるものとしている。これは一例に過ぎず、受電機器は、3つ(三系統)以上の受信アンテナ211を備えていてもよい。なお、図8において、家電装置22および送信電源11の図示は省略しており、床100は断面を示すようにしている。
送信電源が、商用電力から電力を受けて、複数の送信アンテナ12のうちのいずれかの送信アンテナ12に高周波電力を供給し、当該高周波電力の供給を受けた送信アンテナ12が、空間に磁界を発生させる。受電機器は、複数の送信アンテナ12のうちのいずれかの送信アンテナ12から給電可能なエリアに設置されると、非接触で受電する。このとき、例えば、各受信アンテナ211は、複数の送信アンテナ12との位置関係に応じて受電する。具体的には、例えば、各受信アンテナ211は、送信アンテナ12と対向している面積が予め設定された閾値以上であれば、受電する。
受電機器2が備える受信アンテナ211が1つ(一系統)であると、当該一系統の受信アンテナ211のみで、受電可能な位置に設けられている送信アンテナ12との非接触給電を行うため、給電可能な範囲が狭くなる。これに対し、図8に示す非接触給電システムのように、受電機器2が複数の受信アンテナ211を備えることで、給電可能な範囲が広くなる。
図8に示すように、複数の受信アンテナ211を備える受電機器であっても、当該受電機器に、図6を用いて説明したように、閉曲線形状の構造に、ショートループを形成しないように絶縁対策が施されることで、受電機器2において、電力伝送効率が低下することを防ぐことができる。
図8は、受信アンテナ211を複数備えた受電機器を備える非接触給電システムの構成の一例のイメージを示す図である。
図8に示す非接触給電システムにおいて、送信アンテナ12は、床100に複数設置されるものとしている。図8では、受電機器は、2つ(二系統)の受信アンテナ211を備えるものとしている。これは一例に過ぎず、受電機器は、3つ(三系統)以上の受信アンテナ211を備えていてもよい。なお、図8において、家電装置22および送信電源11の図示は省略しており、床100は断面を示すようにしている。
送信電源が、商用電力から電力を受けて、複数の送信アンテナ12のうちのいずれかの送信アンテナ12に高周波電力を供給し、当該高周波電力の供給を受けた送信アンテナ12が、空間に磁界を発生させる。受電機器は、複数の送信アンテナ12のうちのいずれかの送信アンテナ12から給電可能なエリアに設置されると、非接触で受電する。このとき、例えば、各受信アンテナ211は、複数の送信アンテナ12との位置関係に応じて受電する。具体的には、例えば、各受信アンテナ211は、送信アンテナ12と対向している面積が予め設定された閾値以上であれば、受電する。
受電機器2が備える受信アンテナ211が1つ(一系統)であると、当該一系統の受信アンテナ211のみで、受電可能な位置に設けられている送信アンテナ12との非接触給電を行うため、給電可能な範囲が狭くなる。これに対し、図8に示す非接触給電システムのように、受電機器2が複数の受信アンテナ211を備えることで、給電可能な範囲が広くなる。
図8に示すように、複数の受信アンテナ211を備える受電機器であっても、当該受電機器に、図6を用いて説明したように、閉曲線形状の構造に、ショートループを形成しないように絶縁対策が施されることで、受電機器2において、電力伝送効率が低下することを防ぐことができる。
また、例えば、受電機器2を、受信アンテナ211の面積を送信アンテナ12の面積よりも大きいものとした非接触給電システムに適用することもできる。
図9は、受信アンテナ211の面積を送信アンテナ12の面積よりも大きいものとした非接触給電システムの構成の一例のイメージを示す図である。
図9では、送信アンテナ12に対向する位置に受信アンテナ211が設置された状態を、受信アンテナ211の上側からみた図を示している。また、図9では、一例として、受信アンテナ211および送信アンテナ12は円形状のアンテナとし、受信アンテナ211の半径が、送信アンテナ12の直径以上とするものとしている。なお、図9では、家電装置22および送信電源11の図示は省略している。
図9に示すような非接触給電システムでは、受信アンテナ211の面積を、送信アンテナ12の面積よりも大きくすることで、受信アンテナ211と送信アンテナ12とが、広範囲で重なり得るようにしている。また、送信アンテナ12の面積を小さくすることで、隣接する送信アンテナ間の相互干渉を防ぎ、電力伝送効率の高い受信アンテナ211への給電が可能となる。
受信アンテナ211の面積を、送信アンテナ12の面積よりも大きいものとした受電機器2であっても、当該受電機器2に、図6を用いて説明したように、閉曲線形状の構造に、ショートループを形成しないように絶縁対策が施されているため、受電機器2において、電力伝送効率が低下することを防ぐことができる。
図9は、受信アンテナ211の面積を送信アンテナ12の面積よりも大きいものとした非接触給電システムの構成の一例のイメージを示す図である。
図9では、送信アンテナ12に対向する位置に受信アンテナ211が設置された状態を、受信アンテナ211の上側からみた図を示している。また、図9では、一例として、受信アンテナ211および送信アンテナ12は円形状のアンテナとし、受信アンテナ211の半径が、送信アンテナ12の直径以上とするものとしている。なお、図9では、家電装置22および送信電源11の図示は省略している。
図9に示すような非接触給電システムでは、受信アンテナ211の面積を、送信アンテナ12の面積よりも大きくすることで、受信アンテナ211と送信アンテナ12とが、広範囲で重なり得るようにしている。また、送信アンテナ12の面積を小さくすることで、隣接する送信アンテナ間の相互干渉を防ぎ、電力伝送効率の高い受信アンテナ211への給電が可能となる。
受信アンテナ211の面積を、送信アンテナ12の面積よりも大きいものとした受電機器2であっても、当該受電機器2に、図6を用いて説明したように、閉曲線形状の構造に、ショートループを形成しないように絶縁対策が施されているため、受電機器2において、電力伝送効率が低下することを防ぐことができる。
以上のように、実施の形態1によれば、受電機器2は、送信アンテナ12から非接触で受電可能な受信アンテナ211と、受信アンテナ211が送信アンテナ12から受電可能な位置に設置された場合に、送信アンテナ12が発生させる磁界と鎖交する位置に形成されるとともに、少なくとも一部が導電性の材料で形成され、かつ、ショートループを形成しない閉曲線形状の構造とを備えるように構成されている。そのため、非接触給電によって受電する受電機器2について、非接触給電が可能なエリアに設置された場合に、送信アンテナ12が発生させる磁界と鎖交する位置に、閉曲線形状の構造を有していても、当該閉曲線形状の構造はショートループを形成しない。その結果、受電機器2における電力伝送効率の低下を防ぐことができる。
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
この発明に係る受電機器は、送信アンテナが発生させる磁界と鎖交する位置に形成された、受電機器が有する閉曲線形状の構造を、ショートループを形成しないものとしているため、非接触給電によって受電する受電機器に適用することができる。
1 送電装置、2 受電機器、3 外部電源、11 送信電源、12 送信アンテナ、21 受電装置、211 受信アンテナ、212 整流回路、22 家電装置、100 床、201 磁力線、221 テレビ、222 PC、223 電気スタンド、224 掃除機、225 テーブル、226 鞄、2211 金属フレーム、601 絶縁部材。
Claims (7)
- 送信アンテナから非接触で受電可能な受信アンテナと、
前記受信アンテナが前記送信アンテナから受電可能な位置に設置された場合に、前記送信アンテナが発生させる磁界と鎖交する位置に形成されるとともに、少なくとも一部が導電性の材料で形成され、かつ、ショートループを形成しない閉曲線形状の構造
とを備えた受電機器。 - 前記閉曲線形状の構造は、受電機器に塗布された塗料により形成されるものであり、少なくとも一部が絶縁性の塗料で形成されることにより、ショートループを形成しない構造とされている
ことを特徴とする請求項1記載の受電機器。 - 前記閉曲線形状の構造は、受電機器を構成する部材により形成されるものであり、少なくとも一部が絶縁性の部材で形成されることにより、ショートループを形成しない構造とされている
ことを特徴とする請求項1記載の受電機器。 - 前記閉曲線形状の構造は、前記受信アンテナが前記送信アンテナから受電可能な面上に当該受電機器が設置された場合に、当該面との接触面を規定する枠である
ことを特徴とする請求項1記載の受電機器。 - 台座を有し、
前記閉曲線形状の構造は、前記台座の枠である
ことを特徴とする請求項1記載の受電機器。 - 前記受信アンテナを複数備えた
ことを特徴とする請求項1記載の受電機器。 - 前記受信アンテナは、当該受信アンテナの面積が前記送信アンテナの面積よりも大きい受信アンテナである
ことを特徴とする請求項1記載の受電機器。
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