[发明专利]无线供电装置

说明书

本申请是申请号为“201380053064.1”，申请日为2013年10月09日，发明名称为“无线供电装置”之申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及由电力发送装置和电力接收装置构成的无线供电装置。

背景技术

近年来，伴随着电子设备的小型轻量化以及低耗电化，进而伴随着电池容量的增大化，电池驱动的电子设备不断增加。此外，在近距离时以无线的方式进行设备间的数据通信的利用形态也有所增加。伴随着这些情形，对于电力也要求非接触下的输送技术。

例如，现有的非接触型的充电系统如专利文献1所示，由在充电台等中具备初级侧线圈的送电装置和具备次级线圈以及充电电池的便携式电子设备构成，用户将便携式电子设备载置于送电装置。由此，送电装置的初级侧线圈和便携式电子设备的次级侧线圈发生电磁感应耦合(磁场耦合)来向充电装置侧供给电力，从而二次电池被充电。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-206327号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1的非接触型的充电系统中，送电线圈和受电线圈作为利用了电磁感应的绝缘变压器来起作用，只不过作为利用了磁耦合的变压器来加以利用。在利用了电磁感应的变压器中，使由初级绕组中流动的电流所产生的磁通与次级绕组发生交链而流动电流，效率良好地从电变换为磁然后变换为电是较为重要的。

在利用了电磁感应的无线供电装置中，为了提高电力变换效率，如何提高初级绕组和次级绕组的磁耦合度较为重要。然而，为了防止磁饱和，或者受到物理上的制约，难以增大变压器的磁耦合度的情形也较多，其结果无法获得高的电力变换效率。

此外，近年来，使用了共振方式的无线供电技术的研究开发变得活跃。2007年由MIT(麻省理工学院)报告而吸引关注的、频率10MHz、输送距离2m的电力输送实验中，电力效率非常低约15％。其主要理由被推测为使用科尔皮兹振荡电路来产生高频交流电流的缘故。认为在科尔皮兹振荡电路中的功率放大电路之中，在产生交流电流的阶段损失许多电力。可以说无线供电中的最重要的课题就是高效率的高频交流电流的产生。

本发明涉及形成电磁场共振耦合来进行无线供电的装置。在以电磁场共振耦合来进行无线供电的情况下，存在如下这种的课题。

(1)在形成磁场共振耦合来进行无线供电的装置中，使用电力输送器件来进行电力的发送、接收，但在到目前为止的电力输送器件中，使用的是具有复杂构造的螺旋形线圈等。然而，在高频率下发生共振来形成耦合的电磁场共振耦合中，电力输送器件在构造上具有的电容成分即杂散电容会给共振频率带来较大影响。但是，在工业应用上，对在构造上所决定的杂散电容进行管理、调整是非常困难的，故谋求形成使用了由简单构造构成的电力输送器件的电磁场共振耦合来进行无线供电的技术。

(2)关于作为目标的负载所消耗的电力相对于在电力源中产生的电力的比例即电力效率，若将匝数多的线圈设为电力输送器件，则等效串联交流电阻将变大，所以电力效率大幅下降。

(3)若在用于形成电磁场共振耦合的交流电力发生源中使用功率放大电路，则该功率放大电路中的电力损耗大，例如在A级放大电路中，用于产生交流电力的电力效率在理论上最高也只为50％。因而，若使用功率放大电路，则只能构成电力效率非常差的无线供电系统。

本发明的目的在于，提供作为电力输送器件而使用环形线圈、且非常简单的无线供电装置。

用于解决课题的手段

本发明的无线供电装置如下那样构成。

(1)一种无线供电装置，由具备送电线圈的送电装置和具备受电线圈的受电装置构成，所述无线供电装置的特征在于具备：

与所述送电线圈等效地串联连接来构成送电侧谐振电路的至少一个谐振电容器Cr；

送电侧开关电路，其具备与所述送电侧谐振电路连接且通过接通断开从而向所述送电侧谐振电路断续地施加直流电源以使送电侧谐振电路产生谐振电流的开关元件、和对该开关元件进行控制的开关控制电路；

与所述受电线圈等效地串联连接来构成受电侧谐振电路的至少一个谐振电容器Crs；和

受电侧整流电路，其与所述受电侧谐振电路连接，且具备对谐振电流进行整流并向负载供给电流的整流元件，

所述送电线圈或者所述受电线圈当中的至少一方为环形线圈(送电环形线圈np或者受电环形线圈ns)，

所述送电线圈从所述直流电源取出电能，并在空间产生周期性变化的电磁场共振能量，