电磁共振型非接触电力传输装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电磁共振型非接触电力传输装置，所述电磁共振型非接触电力传输装置包括发射器和多个接收器，所述发射器配备有用于离散或连续地改变共振频率的结构的发射器共振元件、通过电磁感应与所述发射器共振元件耦合的发射器激励元件和用于向所述发射器激励元件施加与所述共振频率相同频率的交流电流的交流电源，所述多个接收器各自配备有具有固有共振频率的接收器共振元件、通过电磁感应与所述接收器共振元件耦合的接收器激励元件和用于输出由所述接收器激励元件感应得到的电流的输出电路。通过改变所述发射器的共振频率，将电力从所述发射器有选择地传输至具有不同固有共振频率的所述多个接收器中的任何一个接收器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于进行无线电力传输的非接触电力传输装置。
技术介绍
近来，不使用电力电缆而以无线方式向设备供电的非接触供电装置 己经逐渐实用化。实现无线电力传输的原理一般分成三类电磁感应型 (electromagnetic induction type)、无线电接收型(radio reception type)以及 共振型(resonance type)。电磁感应型非接触电力传输利用了如下的现象向两个相邻线圈中 的一个线圈施加电流，以磁通量作为媒介在另一个线圈中感应出电动势 (electromotive force)。该技术在移动终端的非接触充电方面已逐渐得到普 遍应用。在无线电接收型非接触电力传输中，是利用天线来发射和接受无线 电波能量，不使用放大器等而是用整流电路将无线电波的交流(AC)波形 转换成直流(DC)波形。共振型非接触电力传输利用电共振或磁共振。例如，美国专利申请 公开公报No.2007/0222542公开了一种利用磁耦合共振器(magnetically coupled resonators)来传输电力的技术。利用电磁感应的非接触电力传输装置已被广泛使用。然而，在电力 发射器与电力接收器之间的电力传输没有频率选择性。因此，即使希望有选择地向特定接收器供电，但发射器会同时也向位于目标接收器附近 的多个接收器供电。
技术实现思路
鉴于上面的情况提出了本专利技术。本专利技术的目的是提供一种能够选择 性地向特定接收器供电的非接触电力传输装置。本专利技术的实施例提供了一种电磁共振型非接触电力传输装置，所述 电磁共振型非接触电力传输装置包括发射器和多个接收器，所述发射器 配备有具有用于离散或连续地改变共振频率的结构的发射器共振元件、 通过电磁感应与所述发射器共振元件耦合的发射器激励元件和用于向所 述发射器激励元件施加与所述共振频率相同频率的交流电流的交流电 源，所述多个接收器各自配备有具有固有共振频率的接收器共振元件， 通过电磁感应与所述接收器共振元件耦合的接收器激励元件和用于输出 由所述接收器激励元件感应得到的电流的输出电路。在上述非接触电力 传输装置中，通过改变所述发射器的共振频率，将电力从所述发射器有 选择地传输至具有不同固有共振频率的所述多个接收器中的任何一个接 收器。根据本专利技术的实施例，所述发射器包括具有用于离散或连续地改变 共振频率的结构的发射器共振元件和用于施加与所述共振频率相同频率 的交流电流的交流电源。这使得能够有选择地向具有不同固有共振频率 的多个接收器中的任何一个接收器供电。附图说明图1图示了第一实施例的非接触电力传输装置的构造；图2图示了交流电源的频率与耦合强度之间的关系；图3图示了共振元件间的距离与耦合强度之间的关系；图4图示了共振频率与使耦合强度最大化的共振元件间距离之间的 关系；图5图示了第二实施例的非接触电力传输装置的构造；图6示出了当电感小时耦合强度的频率特性；图7图示了当电感大时的电力传输；图8示出了当电感大时耦合强度的频率特性；图9图示了第三实施例的非接触电力传输装置的构造；图IO示出了当电感小时耦合强度的频率特性；图11图示了当电感大时的电力传输；图12示出了当电感大时耦合强度的频率特性；图13A和图13B图示了线圈的共振频率与线圈长度之间的关系；图14示出了 Q因子和传输量的频率特性；图15图示了第四实施例的非接触电力传输装置的构造；图16图示了第五实施例的非接触电力传输装置的构造；以及图17图示了第六实施例的非接触电力传输装置的构造。具体实施例方式下面参照相应的附图按照如下顺序说明本专利技术。1. 第一实施例(图1~图4)2. 第二实施例(图5 图8)3. 第三实施例(图9 图14)4. 第四实施例(图15)5. 第五实施例(图16)6. 第六实施例(图17)电磁共振包含电共振方式和磁共振方式。在下面的各实施例中，说 明利用了磁共振的非接触电力传输装置。第一实施例图1图示了本专利技术第一实施例的非接触电力传输装置的构造。第一 实施例的非接触电力传输装置具有一一对应关系的发射器和接收器。如 图1所示，发射器具有交流(alternating current, AC)电源11、激励元件 12和共振元件13。接收器具有整流电路21、激励元件22和共振元件23。激励元件12和22以及共振元件13和23各自被形成为由绕制电线6构成的空心线圈以利用电感。发射器的激励元件12和共振元件13通过 电磁感应进行强耦合。同样地，激励元件22和共振元件23通过电磁感 应进行强耦合。共振元件13和共振元件23被设置在满足它们之间的磁共振关系的 相对位置处。共振元件13的空心线圈的自谐振频率和共振元件23的空 心线圈的自谐振频率的一致性使得产生磁共振，使耦合最大化并使能量 损失最小化。交流电源11向激励元件12供给交流电流，在共振元件13中感应出 电流。假定在交流电源11中生成的交流电流的频率与共振元件13的自 谐振频率和共振元件23的自谐振频率相同。整流电路21将交流电流整流成直流电流，并输出该直流电流。当从交流电源11向激励元件12供给交流电流时，通过电磁感应在 共振元件13中感应出电流。由于共振元件13和共振元件23被设置在满 足它们之间的磁共振关系的相对位置处，因而不需要共振元件13与共振 元件23直接接触，就能将具有共振频率的交流电流从共振元件13供给 至共振元件23。然后，通过电磁感应将电流从共振元件23供给至激励元 件22，于是从整流电路21输出直流电流。下面参照图2~图4说明共振关系。图2图示了交流电源的频率与耦 合强度之间的关系。图2还示出了磁共振与频率选择性有关。图3图示 了共振元件间的距离与耦合强度之间的关系。图3还示出了在某一共振 频率下存在某一特定的共振元件间距离，该距离使耦合强度最大化。图4 图示了共振频率与使耦合强度最大化的共振元件间距离之间的关系。图4 还示出了在较低共振频率下通过增加共振元件间距离和在较高共振频率 下通过减少共振元件间距离能够得到最大化的耦合强度。在已经广泛使用的电磁感应式非接触电力传输技术中，必需使发射 器和接收器共有磁通量，并将发射器和接收器设置为彼此非常接近，以 便有效供电。这样，耦合轴线的精确对准是很重要的。另一方面，在利用了电磁共振的非接触电力传输技术中，与电磁感 应型的情况相比，电磁共振在发射器与接收器之间的距离较大时也能够将电力从发射器传输至接收器。另外，即使耦合轴线的对准精度略差，也不会导致传输效率的明显下降。第二实施例图5图示了本专利技术第二实施例的非接触电力传输装置的构造。第二实施例的非接触电力传输装置具有一个发射器和两个接收器。也就是说，该非接触电力传输装置的发射器与接收器具有一对二的关系。发射器具有用于供给交流电流的振荡频率可变型交流电源31、激励元件32和振荡频率可变型共振元件33。振荡频率可变型交流电源31是具有可变交流电频率的交流电源，该振荡频率可变型交流电源31向激励元件32供给交流电流，从而通过电磁感应在共振元件33中感应出电流。在振荡频率可变型交流电源31中生成的交流电流的频率能够被控制为与第一接收器的共振元件43的自谐振频率或第二接收器的共振元件53的自谐振频率相同。激励元件32和共振元件33各自被形成为由绕制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁共振型非接触电力传输装置，所述电磁共振型非接触电力传输装置包括：　发射器，其配备有：具有用于离散或连续地改变共振频率的结构的发射器共振元件，通过电磁感应与所述发射器共振元件耦合的发射器激励元件，和用于向所述发射器激励元件施加与所述 共振频率相同频率的交流电流的交流电源；以及　多个接收器，所述多个接收器各自配备有：具有固有共振频率的接收器共振元件，通过电磁感应与所述接收器共振元件耦合的接收器激励元件，和用于输出由所述接收器激励元件感应得到的电流的输出电路，　其中，通 过改变所述发射器的共振频率，将电力从所述发射器有选择地传输至具有不同固有共振频率的所述多个接收器中的任何一个接收器。

【技术特征摘要】
JP 2008-9-2 2008-2252951.一种电磁共振型非接触电力传输装置，所述电磁共振型非接触电力传输装置包括发射器，其配备有具有用于离散或连续地改变共振频率的结构的发射器共振元件，通过电磁感应与所述发射器共振元件耦合的发射器激励元件，和用于向所述发射器激励元件施加与所述共振频率相同频率的交流电流的交流电源；以及多个接收器，所述多个接收器各自配备有具有固有共振频率的接收器共振元件，通过电磁感应与所述接收器共振元件耦合的接收器激励元件，和用于输出由所述接收器激励元件感应得到的电流的输出电路，其中，通过改变所述发射器的共振频率，将电力从所述发射器有选择地传输至具有不同固有共振频率的所述多个接收器中的任何一个接收器。2. 如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：三田宏幸，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]