电场耦合型无线电力输送系统以及用于其中的受电装置制造方法及图纸

电力输送系统的受电装置(200)具备与谐振电路(50)并联地连接的过电压抑制单元(70)。过电压抑制单元(70)由阻抗元件构成。阻抗元件的阻抗被设定成下述值：在输电电极(31、32)和受电电极(41、42)之间的耦合电容(Cm)从输电电极(31、32)和受电电极(41、42)具有通常输电时的规定的位置关系之际的值变化为大致零的过程中，较之于不连接阻抗元件的情况而抑制至少一对受电电极(41、42)之间的电压的上升。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电场耦合型无线电力输送系统以及用于其中的受电装置
本专利技术涉及电场耦合型无线电力输送系统以及用于其中的受电装置。
技术介绍
近年来，针对于例如智能手机、笔记本型个人电脑等的便携式设备，以无线的方式供给电力的无线电力输送系统已被实用化。作为这种无线电力输送系统，例如有专利文献1、专利文献2所记载的无线电力输送系统。专利文献1公开了一种电磁感应型无线电力输送系统。电磁感应型无线电力输送系统具有输电装置和受电装置。输电装置具备输电线圈，受电装置具备受电线圈，在这些线圈之间通过电磁感应来输送电力。专利文献2公开了一种电场耦合型无线电力输送系统。电场耦合型无线电力输送系统具有输电装置和受电装置。输电装置具备输电电极，受电装置具备受电电极，在这些电极之间通过静电感应来输送电力。图11是专利文献2的电场耦合型无线电力输送系统的等效电路图。该电场耦合型无线电力输送系统由输电装置1101和受电装置1201构成，经由输电装置1101的电容C1和受电装置1201的电容C2之间的耦合电容Cm来输送电力。输电装置1101具备由电感器L1和电容C1构成的LC谐振电路，受电装置1201具备由电感器L2和电容C2构成的LC谐振电路。在该无线电力输送系统中，在使输电装置1101和受电装置1201发生耦合而使两个谐振电路发生耦合时，产生两个谐振频率。电力输送系统的电压发生器11的动作频率(输电频率)被设定成这些谐振频率的中间的频率。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-118587号公报专利文献2：WO2011/148803号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在专利文献2那样的电场耦合型无线电力输送系统中，如果在将受电装置载置于输电装置上进行输电的中途而使受电装置从输电装置分离，则有时受电装置会损坏。本专利技术的目的在于提供一种即便是在输电中因某些理由而使得受电装置从输电装置被分离的情况也可防止受电装置损伤的电场耦合型无线电力输送系统以及受电装置。用于解决课题的手段本专利技术的专利技术者为了解决上述课题，对在受电装置从输电装置被分离之际受电装置发生损坏的原因进行了研究，其结果获得下述见解。图12是表示在以往的电场耦合型无线电力输送系统中使受电装置从输电装置分离的过程中的、受电装置侧主动电极和受电装置侧被动电极之间的电压(以下酌情称作“受电电极间电压”)、以及输电装置侧主动电极和输电装置侧被动电极之间的电压(以下酌情称作“输电电极间电压”)的频率特性的变化的图。具体而言，图12(a)是表示受电装置被载置在输电装置上的状态(通常的使用状态)下的频率特性的图。图12(b)是表示受电装置从输电装置开始被分离的状态下的输电电极间电压以及受电电极间电压的频率特性的图。图12(c)是表示受电装置从输电装置较之于图12(b)的情况被进一步分离的状态下的输电电极间电压以及受电电极间电压的频率特性的图。图12(a)、(b)、(c)中的实线A、A′、A″表示受电电极间电压的频率特性，虚线B、B′、B″表示输电电极间电压的频率特性。另外，实线A、A′、A″、以及虚线B、B′、B″表示二次电池大致成为充满电状态且负载阻抗变高的状态时的频率特性。相对于此，图12(a)中的单点划线C表示二次电池还几乎没被充电且负载阻抗低的状态时的受电电极间电压的频率特性。在图12(b)、(c)中，与之对应的特性将省略。如从图12(a)可判别的那样，二次电池几乎成为充满电状态且负载阻抗变高的状态之时，较之于二次电池没被充电的状态，输电电极间电压以及受电电极间电压变高。此外，如图12(a)、(b)、(c)所示那样，输电电极间电压以及受电电极间电压分别在不同的频率处具有两个峰值。这是与使输电装置以及受电装置所具有的谐振电路的谐振频率相等而使得输电电极和受电电极发生电容耦合时于该频率的高频侧和低频侧产生的两个谐振相伴的峰值，各峰值的频率对应于谐振频率。这些峰值(谐振频率)如从图12(a)、(b)、(c)之中可读取的那样，受电装置越是从输电装置分离、即受电装置和输电装置的距离越大，则越向高频率侧移动。这样，认为各峰值(谐振频率)移动至高频率侧的原因在于，随着受电装置和输电装置的距离变大，输电装置的输电电极和受电装置的受电电极的耦合电容Cm减少的缘故。图12(a)、(b)、(c)中的f1、f1′、f1″表示受电电极间电压的低频侧的谐振频率，f2、f2′、f2″表示受电电极间电压的高频侧的谐振频率。此外，f3表示输电装置的动作频率(输电频率)。动作频率f3是输电装置的输电频率(动作频率)，被设定成图12(a)的状态下的低频侧的谐振频率f1与高频率侧的谐振频率f2的中间的频率。如从图12(a)、(b)、(c)可读取的那样，如果受电装置从输电装置被分离，则受电电极间电压的低频侧的谐振频率与f1、f1′、f1″连续地逐渐向高频侧移动。此时，如图12(c)所示，发生低频侧的谐振频率f1″和动作频率f3一致之时，此时在受电装置中产生的电压变得非常高，成为引起受电装置的损伤的原因。图13表示了相对于与受电装置的分离相伴的、耦合电容Cm的变化的受电电极间电压的变化。如果伴随着受电装置的分离而耦合电容Cm变小，则如上述那样谐振频率f1、f2发生变化。其结果，在低频侧的谐振频率和动作频率重叠的耦合电容的附近的耦合电容Cm，受电电极间电压暂且变高，然后降低。这样，在输电中急速地发生受电装置从输电装置的分离，如果受电装置与输电装置之间的距离变大，则有时会在受电电极之间被施加较大的受电电极间电压(过电压)。例如，耦合电容Cm从Cm1变化为Cm2，此时如果受电电极间电压超过了耐电压Vs，则存在受电装置发生损坏的顾虑。认为以上是受电装置发生损坏的原因。这样，本专利技术者认为由于与受电装置的分离相伴的耦合电容的变化而在受电装置中产生高电压是受电装置损坏的原因。为此，本专利技术者专利技术了具有相对于受电装置侧的谐振电路而并联地连接的阻抗元件、且可错开谐振频率等的、具有以下构成的受电装置以及电力输送系统。本专利技术的受电装置，接受从输电装置以无线的方式输送的电力，该输电装置具备：产生规定的输电频率的交流电压的电源电路、至少一对输电电极、和连接在电源电路与至少一对输电电极之间且在至少一对输电电极之间施加交流电压的谐振电路。该受电装置具备：负载电路；至少一对受电电极，与输电装置的至少一对输电电极相对应地设置，产生与至少一对输电电极之间的位置关系相应的耦合电容；谐振电路，连接在负载电路与至少一对受电电极之间，向负载电路施加交流电压；和过电压抑制单元，相对于所述受电装置侧的谐振电路而并联地连接，过电压抑制单元由阻抗元件构成，阻抗元件的阻抗被设定成下述值：在输电电极和受电电极的耦合电容从输电电极和受电电极具有通常输电时的规定的位置关系之际的值变化为大致零的过程中，较之于不连接所述阻抗元件的情况而抑制至少一对受电电极之间的电压的上升。本专利技术的电力输送系统包括：输电装置，该输电装置具备：产生规定的频率的交流电压的电源电路、至少一对输电电极、和连接在电源电路与至少一对输电电极之间且在至少一对输电电极之间施加交流电压的谐振电路；和上述本专利技术的受电装置。专利技术效果根据本专利技术的电力输送系统以及受电装置，即便是在输电中受电装置从输电装置被分离的情况，也不会给负本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种受电装置，接受从输电装置以无线的方式输送的电力，该输电装置具备：产生规定的输电频率的交流电压的电源电路、至少一对输电电极、和连接在所述电源电路与所述至少一对输电电极之间且在所述至少一对输电电极之间施加交流电压的谐振电路，所述受电装置具备：负载电路；至少一对受电电极，与所述输电装置的所述至少一对输电电极相对应地设置，产生与所述至少一对输电电极之间的位置关系相应的耦合电容；谐振电路，连接在所述负载电路与所述至少一对受电电极之间，向所述负载电路施加交流电压；和过电压抑制单元，相对于所述所述受电装置侧谐振电路而并联地连接，所述过电压抑制单元由阻抗元件构成，所述阻抗元件的阻抗的值被设定成：在所述输电电极和所述受电电极的耦合电容从所述输电电极和所述受电电极具有通常输电时的规定的位置关系之际的值变化为大致零的过程中，较之于不连接所述阻抗元件的情况而抑制所述至少一对受电电极之间的电压的上升。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.26 JP 2012-0698191.一种受电装置，接受从输电装置以无线的方式输送的电力，该输电装置具备：产生规定的输电频率的交流电压的电源电路、至少一对输电电极、和连接在所述电源电路与所述至少一对输电电极之间且在所述至少一对输电电极之间施加交流电压的谐振电路，所述受电装置具备：负载电路；至少一对受电电极，与所述输电装置的所述至少一对输电电极相对应地设置，产生与所述至少一对输电电极之间的位置关系相应的耦合电容；谐振电路，连接在所述负载电路与所述至少一对受电电极之间，向所述负载电路施加交流电压；和过电压抑制单元，相对于所述受电装置侧谐振电路而并联地连接，所述过电压抑制单元由阻抗元件构成，所述阻抗元件是在所述输电装置侧谐振电路和所述受电装置侧谐振电路通过所述耦合电容发生了电容耦合时产生的两个谐振频率之内、使低频侧的谐振频率偏移规定的偏移量的元件，所述阻抗元件的阻抗的值被设定成：在所述输电电极和所述受电电极的耦合电容从所述输电电极和所述受电电极具有通常输电时的规定的位置关系之际的值变化为大致零的过程中，与不连接所述阻抗元件的情况相比抑制所述至少一对受电电极之间的电压的上升，所述规定的偏移量的值被设定成：在所述输电电极和所述受电电极的耦合电容从所述输电电极和所述受电电极具有通常输电时的规定的位置关系之际的值变化为大致零的过程中，所述低频侧的谐振频率不与所述规定的输电频率重叠。2.根据权利要求1所述的受电装置，其中，与不连接所述阻抗元件的情况相比，所述阻抗元件使从该受电装置的所述谐振电路观察到的所述负载电路侧的阻抗降低。3.根据权利要求1所述的受电装置，其中，所述过电压抑制单元为电容器。4.根据权利要求3所述的受电装置，其中，在将使所述输电电极和所述受电电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：市川敬一，高桥博宣，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP