JP2014143836A - Non-contact power transmission system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、送電コイルから受電コイルに非接触で電力を伝送する非接触電力伝送システムに関するものである。 The present invention relates to a non-contact power transmission system that transmits power from a power transmission coil to a power reception coil in a contactless manner.
従来、電磁誘導により、送電コイルに発生させた磁束を受電コイルに鎖交することにより、送電コイルから受電コイルに非接触で電力を伝送する非接触電力伝送システムが知られている。従来の非接触電力伝送システムは、小型電気機器をはじめとして、電気自動車や住宅設備内で充電や給電を行う機器に適用される例が主流である。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a non-contact power transmission system that transmits electric power from a power transmission coil to a power receiving coil in a non-contact manner by interlinking magnetic flux generated in the power transmission coil by electromagnetic induction to the power receiving coil. Conventional non-contact power transmission systems are mainly applied to devices that perform charging and feeding in electric vehicles and residential facilities, including small electric devices.
また、近年、電磁共振を用いた磁界共鳴方式の非接触電力伝送システムが注目されている。磁界共鳴方式の非接触電力伝送システムには、共鳴コイルが給電コイルと受電コイルのそれぞれに備えられており、電磁誘導方式と比較して、電力の伝送距離を延ばすことができる。 In recent years, a magnetic field resonance type non-contact power transmission system using electromagnetic resonance has attracted attention. In the magnetic field resonance type non-contact power transmission system, the resonance coil is provided in each of the power feeding coil and the power receiving coil, and the power transmission distance can be extended as compared with the electromagnetic induction system.
さらに電力の伝送距離を延ばす手段として、中継コイルとして共鳴コイルを送電コイルと受電コイルとの間に配置した非接触電力伝送システムが提案されている(例えば特許文献1参照)。 Further, as a means for extending the power transmission distance, a non-contact power transmission system has been proposed in which a resonance coil is arranged as a relay coil between a power transmission coil and a power reception coil (see, for example, Patent Document 1).
前記特許文献1に記載の構成では、中継コイルを介して送電コイルから受電コイルに電力を伝送しているが、受電コイルが小さくても中継コイルにより更に電力の伝送効率及び伝送距離を向上することが望まれている。
In the configuration described in
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、受電コイルが小さくても中継コイルにより更に電力の伝送効率及び伝送距離の向上を可能にする非接触電力伝送システムを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a non-contact power transmission system that can further improve power transmission efficiency and transmission distance by a relay coil even when a power receiving coil is small. .
本発明に係る非接触電力伝送システムは、非接触で電力を伝送するための送電コイル及び送電側共振コンデンサからなる送電側共振回路を含む送電部と、中継コイル及び中継用共振コンデンサからなり前記送電側共振回路とLC共振する中継用共振回路を含む中継部と、前記中継コイルと非接触で前記中継コイルを介して前記送電コイルからの電力を受電するための受電コイルを含む電気機器とを備え、前記中継コイルの磁束鎖交領域の面積は、前記受電コイルの磁束鎖交領域の面積より大きい。 A non-contact power transmission system according to the present invention includes a power transmission unit including a power transmission side resonance circuit including a power transmission coil and a power transmission side resonance capacitor for transmitting power in a contactless manner, and a relay coil and a relay resonance capacitor. A relay unit including a relay resonance circuit that performs LC resonance with the side resonance circuit, and an electric device including a power reception coil for receiving power from the power transmission coil via the relay coil without contact with the relay coil. The area of the magnetic flux linkage region of the relay coil is larger than the area of the magnetic flux linkage region of the power receiving coil.
この構成によれば、磁束鎖交領域の面積が受電コイルより大きい中継コイルが送電コイルに発生する磁束を多く確保した後に、中継コイルから受電コイルへ磁束を受け渡すことができる。このため、受電コイルが小さくても中継コイルにより更に電力の伝送効率及び伝送距離を向上することが可能になる。 According to this configuration, the magnetic flux can be transferred from the relay coil to the power receiving coil after the relay coil whose area of the magnetic flux linkage region is larger than the power receiving coil secures a large amount of magnetic flux generated in the power transmitting coil. For this reason, even if a receiving coil is small, it becomes possible to further improve the transmission efficiency and transmission distance of electric power by a relay coil.
また、上記の非接触電力伝送システムにおいて、前記送電部は、前記送電コイルの軸が水平面に対して平行になるように構成され、前記電気機器は、前記受電コイルの軸が水平面に対して平行になるように構成されるとしてもよい。 In the non-contact power transmission system, the power transmission unit is configured such that an axis of the power transmission coil is parallel to a horizontal plane, and the electric device has an axis of the power reception coil parallel to a horizontal plane. It is good also as comprised so that.
この構成によれば、送電コイルの軸及び受電コイルの軸が水平面に対して平行になるように構成されているため、送電部及び電気機器を横に並べて配置することができることから、送電部及び電気機器の配置の自由度を高めることができる。 According to this configuration, since the axis of the power transmission coil and the axis of the power reception coil are configured to be parallel to the horizontal plane, the power transmission unit and the electric device can be arranged side by side. The degree of freedom of arrangement of electric equipment can be increased.
また、上記の非接触電力伝送システムにおいて、前記中継部は、前記中継コイルの軸が水平面に対して平行になるように構成され、前記電気機器は、前記受電コイルの軸が前記中継コイルの軸と同軸になるように、構成されているとしてもよい。 Further, in the above non-contact power transmission system, the relay unit is configured such that an axis of the relay coil is parallel to a horizontal plane, and the electric device includes an axis of the power receiving coil that is an axis of the relay coil. And may be configured to be coaxial with each other.
この構成によれば、対向しているコイル同士における電力の伝送効率は高いため、中継コイルから受電コイルに効率良く電力を伝送することができる。 According to this configuration, since the power transmission efficiency between the opposing coils is high, power can be efficiently transmitted from the relay coil to the power receiving coil.
また、上記の非接触電力伝送システムにおいて、前記中継部は、前記中継コイルの軸が前記受電コイルの軸と交差するように、構成されているとしてもよい。 In the non-contact power transmission system, the relay unit may be configured such that an axis of the relay coil intersects an axis of the power receiving coil.
この構成によれば、送電コイルに発生した磁束のうち、受電コイルの横方向に発散して受電コイルに直接鎖交しないような磁束を、受電コイルに対して傾斜した中継コイルによって受電コイルに誘導することができる。このため、電力の伝送効率を向上することができる。 According to this configuration, of the magnetic flux generated in the power transmission coil, a magnetic flux that diverges in the lateral direction of the power reception coil and does not directly link to the power reception coil is guided to the power reception coil by the relay coil inclined with respect to the power reception coil. can do. For this reason, the transmission efficiency of electric power can be improved.
また、上記の非接触電力伝送システムにおいて、前記電気機器は、前記受電コイルの軸が水平面に対して直交するように構成されているとしてもよい。 In the non-contact power transmission system, the electric device may be configured such that an axis of the power receiving coil is orthogonal to a horizontal plane.
この構成によれば、受電コイルの軸が水平面に対して直交するように構成されているため、電気機器の例えば底面に受電コイルを設けることができることから、電気機器に受電コイルを容易に配置することができる。 According to this structure, since the axis | shaft of a receiving coil is comprised so that it may orthogonally cross with respect to a horizontal surface, since a receiving coil can be provided, for example in the bottom face of an electric equipment, a receiving coil is easily arrange | positioned to an electric equipment. be able to.
また、上記の非接触電力伝送システムにおいて、前記中継部は、前記中継コイルの軸が水平面に対して直交するように構成されているとしてもよい。 In the non-contact power transmission system, the relay unit may be configured such that an axis of the relay coil is orthogonal to a horizontal plane.
この構成によれば、中継コイルの軸が水平面に対して直交するように構成されているため、中継部の例えば底面に中継コイルを設けることができることから、中継部に中継コイルを容易に配置することができる。 According to this configuration, since the axis of the relay coil is configured to be orthogonal to the horizontal plane, the relay coil can be provided, for example, on the bottom surface of the relay unit. Therefore, the relay coil is easily arranged in the relay unit. be able to.
また、上記の非接触電力伝送システムにおいて、前記送電部は、前記送電コイルの軸が水平面に対して平行になるように構成され、前記中継部は、前記中継コイルが前記受電コイルより高く前記送電コイルとほぼ同一の高さに位置するように、かつ、前記中継コイルの軸が前記受電コイルの軸と交差するように、構成されているとしてもよい。 In the non-contact power transmission system, the power transmission unit is configured such that an axis of the power transmission coil is parallel to a horizontal plane, and the relay unit is configured such that the relay coil is higher than the power reception coil. The relay coil may be configured to be positioned at substantially the same height as the coil and so that the axis of the relay coil intersects the axis of the power receiving coil.
この構成によれば、送電コイルが受電コイルより上方に位置しているが、中継コイルが受電コイルに対して傾斜しているため、送電コイルに発生する磁束を中継コイルにより受電コイルへ誘導することができる。このため、電力の伝送効率を向上することができる。 According to this configuration, the power transmission coil is located above the power reception coil, but the relay coil is inclined with respect to the power reception coil, so that the magnetic flux generated in the power transmission coil is guided to the power reception coil by the relay coil. Can do. For this reason, the transmission efficiency of electric power can be improved.
また、上記の非接触電力伝送システムにおいて、前記中継部と前記電気機器とは、前記中継コイルと前記送電コイルとの距離に比べて、前記中継コイルと前記受電コイルとの距離が短くなるように、構成されているとしてもよい。 In the non-contact power transmission system, the relay unit and the electrical device are configured such that a distance between the relay coil and the power receiving coil is shorter than a distance between the relay coil and the power transmission coil. It may be configured.
この構成によれば、中継コイルと送電コイルとの距離に比べて、中継コイルと受電コイルとの距離が短いため、中継コイルから受電コイルへの電力の伝送効率を向上することができる。 According to this configuration, since the distance between the relay coil and the power receiving coil is shorter than the distance between the relay coil and the power transmitting coil, the power transmission efficiency from the relay coil to the power receiving coil can be improved.
また、上記の非接触電力伝送システムにおいて、前記中継部は、使用されていない前記電気機器を保持する保持部をさらに含むとしてもよい。この構成によれば、中継部が電気機器を保持する機能を兼ね備えるため、非接触電力伝送システムを構成する部品数が増大するのを抑制することができる。 In the non-contact power transmission system, the relay unit may further include a holding unit that holds the electric device that is not used. According to this configuration, since the relay unit also has a function of holding the electrical device, it is possible to suppress an increase in the number of components that configure the non-contact power transmission system.
また、上記の非接触電力伝送システムにおいて、前記保持部は、上面に開口を有するコップの形状に形成されているとしてもよい。この構成によれば、中継部をコップとして使用することができ、中継部の機能が増加するという利点がある。 In the non-contact power transmission system, the holding unit may be formed in a cup shape having an opening on the upper surface. According to this configuration, the relay unit can be used as a cup, and there is an advantage that the function of the relay unit is increased.
また、上記の非接触電力伝送システムにおいて、前記中継部は、前記電気機器を保持するための容器に貼り付け可能なシート状に構成されているとしてもよい。この構成によれば、シート状に構成された中継部を例えばコップやカゴのような電気機器を保持するための容器に貼り付けることにより、ユーザーが好みの容器を電気機器を保持する部材として選択できる。 In the non-contact power transmission system, the relay unit may be configured in a sheet shape that can be attached to a container for holding the electric device. According to this configuration, the user selects a preferred container as a member for holding the electrical device by sticking the relay portion configured in a sheet shape to the container for holding the electrical device such as a cup or a basket. it can.
本発明によれば、中継コイルの磁束鎖交領域の面積は、受電コイルの磁束鎖交領域の面積より大きいため、電力の伝送距離の向上及び電力の伝送効率の向上を実現することができる。 According to the present invention, since the area of the magnetic flux linkage region of the relay coil is larger than the area of the magnetic flux linkage region of the power receiving coil, it is possible to improve the power transmission distance and the power transmission efficiency.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are examples embodying the present invention, and do not limit the technical scope of the present invention.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の非接触電力伝送システム10の外観を概略的に示す斜視図である。図2は、第1の実施形態における非接触電力伝送システム10を示す回路図である。図1に示されるように、第1の実施形態の非接触電力伝送システム10は、送電部11と、中継部12と、電気機器13とを備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an appearance of a contactless
図2において、送電部11は、図外の商用交流電源PSから入力される交流電力を直流電力に変換するAC−DCコンバータ15と、AC−DCコンバータ15による直流電力をオンオフするスイッチング素子S1〜S4と、送電コイルL1と、送電側共振コンデンサC1と、スイッチング素子S1〜S4のオンオフを制御する制御部16と、ゲート抵抗R1〜R4と、ダイオードD1〜D4とを備える。スイッチング素子S1〜S4としては、電界効果型トランジスタ(FET)が用いられている。
In FIG. 2, the
スイッチング素子S1〜S4のゲートは、それぞれ、ゲート抵抗R1〜R4を介して制御部16に接続されている。ダイオードD1〜D4は、それぞれ、スイッチング素子S1〜S4のドレイン−ソース間に接続されている。
The gates of the switching elements S1 to S4 are connected to the
送電側共振コンデンサC1は、送電コイルL1と直列に接続されている。この送電コイルL1と送電側共振コンデンサC1とにより送電側共振回路LC1が構成されている。この送電側共振回路LC1は、スイッチング素子S1とスイッチング素子S4との間に直列に接続され、かつ、スイッチング素子S3とスイッチング素子S2との間に直列に接続されている。 The power transmission side resonance capacitor C1 is connected in series with the power transmission coil L1. The power transmission coil L1 and the power transmission resonance capacitor C1 constitute a power transmission resonance circuit LC1. The power transmission side resonance circuit LC1 is connected in series between the switching element S1 and the switching element S4, and is connected in series between the switching element S3 and the switching element S2.
制御部16は、スイッチング素子S1,S4のオン及びスイッチング素子S2,S3のオフと、スイッチング素子S1,S4のオフ及びスイッチング素子S2,S3のオンとを交互に繰り返す。これによって、AC−DCコンバータ15からの直流電力が交互に反転して送電側共振回路LC1に流れる。その結果、送電コイルL1には交流電流が流れ、交番磁束が発生する。なお、図示の便宜上、制御部16を4箇所に記載しているが、実際には1つの制御部16を備えている。
The
中継部12は、中継コイルL2と中継用共振コンデンサC2とを備える。中継コイルL2と中継用共振コンデンサC2とにより中継用共振回路LC2が構成されている。中継コイルL2は、送電コイルL1で発生した磁束を受け、受電コイルL3に受け渡す。中継用共振回路LC2は、送電部11の送電側共振回路LC1と共振する。図2に示されるように、送電部11と電気機器13とは電気的に絶縁されている。
The
電気機器13は、送電コイルL1及び中継コイルL2で発生した磁束を受ける受電コイルL3と、受電コイルL3の交流電力を直流電力に変換する整流回路BDと、整流回路BDの直流電力を平滑する平滑コンデンサC3と、負荷LDとを備える。整流回路BDとしては、4つのダイオードにより構成されたブリッジ形の全波整流回路が用いられている。負荷LDは、この実施形態では例えば二次電池であり、平滑コンデンサC3により平滑された直流電力により充電される。
The
図1において、送電部11は、図示を省略するコンセントプラグを送電コイルL1の反対面の送電部11の筐体から突出する形状で有する。このコンセントプラグを送電部11の筐体ごとコンセントに挿すことによってコードレスの送電部11を実現している。なお、送電部11は、コード付きのコンセントプラグを有するようにしてもよい。この場合には、送電部11の配置の自由度を増すことができる。送電コイルL1は、送電部11の筐体の内部に接した状態で固定されている。
In FIG. 1, the
中継部12は、円柱状の保持部21と、保持部21に固定された平板状の背面部22とを備える。保持部21には、円柱状の凹部23が設けられ、この凹部23には、縦方向に形成された細い溝24が設けられている。この溝24は、背面部22と反対側、つまり中継部12の前方側に設けられている。保持部21は、凹部23に挿入された電気機器13を保持する。背面部22は、中継コイルL2と中継用共振コンデンサC2(図2)とを格納する。
The
電気機器13は、この第1の実施形態では、電動歯ブラシである。電気機器13は、従来の電動歯ブラシと同様に、ブラシ部31と、本体部32とを備える。本体部32は、歯ブラシ動作用回路(図示省略)を備える。本体部32は、さらに、受電コイルL3と、電源スイッチ33と、表示LED34と、平滑コンデンサC3及び整流回路BDが設けられた基板(図示省略)とを有している。受電コイルL3は、本体部32の下半部の背面側の中央に設けられている。本体部32は、さらに、本体部32の下端の前方側に形成された突起35を有する。
The
本体部32が凹部23に挿入されることによって、電気機器13が保持部21に保持される。このとき、本体部32の下端に形成された突起35を保持部21の溝24に嵌合させないと、本体部32を凹部23に挿入できないようになっている。これによって、中継部12の中継コイルL2と、電気機器13の受電コイルL3との位置関係を固定することが可能になっている。
By inserting the
送電コイルL1、中継コイルL2、受電コイルL3は、それぞれ、この第1の実施形態では、例えば銅線が渦巻状に巻かれて平面状に形成されている。 In the first embodiment, the power transmission coil L1, the relay coil L2, and the power reception coil L3 are each formed in a planar shape, for example, by winding a copper wire in a spiral shape.
図3は、第1の実施形態の非接触電力伝送システム10の送電コイルL1、中継コイルL2、受電コイルL3の位置関係を概略的に示す側面図である。図4は、第1の実施形態の非接触電力伝送システム10の送電コイルL1、中継コイルL2、受電コイルL3の位置関係を概略的に示す斜視図である。図5は、第1の実施形態の非接触電力伝送システム10の送電コイルL1、中継コイルL2、受電コイルL3の位置関係及び磁束の流れを概略的に示す平面図である。
FIG. 3 is a side view schematically showing a positional relationship among the power transmission coil L1, the relay coil L2, and the power reception coil L3 of the non-contact
図1に示される送電部11は、図3に示されるように送電コイルL1の軸O1が水平面H0に対して平行になるように、構成されている。また、図1に示される中継部12は、図3に示されるように中継コイルL2の軸O2が水平面H0に対して平行になるように、構成されている。また、図1に示される電気機器13は、保持部21に保持された状態で、図3に示されるように受電コイルL3の軸O3が水平面H0に対して平行になるように、構成されている。また、中継コイルL2と受電コイルL3との間の距離は十分に小さく、中継コイルL2と受電コイルL3とは十分に結合している。
The
また、図3、図5に示されるように、中継コイルL2の軸O2と、受電コイルL3の軸O3とは、一致している(つまり同軸になっている)。言い換えると、中継コイルL2の軸O2と受電コイルL3の軸O3とが一致するような位置に、本体部32の突起35及び凹部23の溝24が形成され、中継コイルL2が中継部12に配置され、受電コイルL3が電気機器13に配置されている。
As shown in FIGS. 3 and 5, the axis O2 of the relay coil L2 and the axis O3 of the power receiving coil L3 coincide (that is, are coaxial). In other words, the
また、図3、図5に示されるように、送電コイルL1の軸O1と、中継コイルL2の軸O2(受電コイルL3の軸O3)とは、一致している(つまり同軸になっている)。すなわち、第1の実施形態では、送電コイルL1の軸O1と、中継コイルL2の軸O2とが一致するように、使用者によって、送電部11と中継部12とが配置されている。
As shown in FIGS. 3 and 5, the axis O1 of the power transmission coil L1 and the axis O2 of the relay coil L2 (axis O3 of the power reception coil L3) coincide (that is, are coaxial). . That is, in 1st Embodiment, the
図1、図4に示されるように、第1の実施形態では、送電コイルL1、中継コイルL2、受電コイルL3は、すべて、平面状であって矩形状のコイルである。送電コイルL1の鉛直方向の長さD11、中継コイルL2の鉛直方向の長さD12、受電コイルL3の鉛直方向の長さD13を比較すると、第1の実施形態では、D11>D12>D13になっている。 As shown in FIG. 1 and FIG. 4, in the first embodiment, the power transmission coil L1, the relay coil L2, and the power reception coil L3 are all planar and rectangular coils. When the length D11 in the vertical direction of the power transmission coil L1, the length D12 in the vertical direction of the relay coil L2, and the length D13 in the vertical direction of the power receiving coil L3 are compared, in the first embodiment, D11> D12> D13. ing.
また、送電コイルL1の水平方向の長さD21、中継コイルL2の水平方向の長さD22、受電コイルL3の水平方向の長さD23を比較すると、第1の実施形態では、送電コイルL1の長さD21は、中継コイルL2の長さD22、受電コイルL3の長さD23と比較して、それぞれ、十分に長くなっている。したがって、送電コイルL1の磁束鎖交領域A1の面積は、中継コイルL2の磁束鎖交領域A2の面積、受電コイルL3の磁束鎖交領域A3の面積と比較して、それぞれ、十分に大きくなっている。 Further, when comparing the horizontal length D21 of the power transmission coil L1, the horizontal length D22 of the relay coil L2, and the horizontal length D23 of the power receiving coil L3, in the first embodiment, the length of the power transmission coil L1 is compared. The length D21 is sufficiently longer than the length D22 of the relay coil L2 and the length D23 of the power receiving coil L3. Therefore, the area of the magnetic flux linkage area A1 of the power transmission coil L1 is sufficiently larger than the area of the magnetic flux linkage area A2 of the relay coil L2 and the area of the magnetic flux linkage area A3 of the power receiving coil L3. Yes.
また、中継コイルL2の長さD22は、受電コイルL3の長さD23より長い。すなわち、D22>D23になっている。したがって、中継コイルL2の磁束鎖交領域A2の面積は、受電コイルL3の磁束鎖交領域A3の面積より大きくなっている。 Further, the length D22 of the relay coil L2 is longer than the length D23 of the power receiving coil L3. That is, D22> D23. Therefore, the area of the magnetic flux linkage area A2 of the relay coil L2 is larger than the area of the magnetic flux linkage area A3 of the power receiving coil L3.
なお、図5では、破線の太さによって、磁束MFの強さを表している。すなわち、破線が太いほど、磁束MFが強いことを表している。図5に示されるように、送電コイルL1の中心から軸O1に平行な方向の磁束MFが強く、送電コイルL1の中心から離れるほど磁束MFは弱くなっている。 In FIG. 5, the strength of the magnetic flux MF is represented by the thickness of the broken line. That is, the thicker the broken line, the stronger the magnetic flux MF. As shown in FIG. 5, the magnetic flux MF in the direction parallel to the axis O1 is strong from the center of the power transmission coil L1, and the magnetic flux MF is weaker as the distance from the center of the power transmission coil L1 increases.
以上のように構成された第1の実施形態の非接触電力伝送システム10について、以下、その動作を説明する。
The operation of the non-contact
まず、AC−DCコンバータ15により直流電力が印加され、制御部16からゲート抵抗R1〜R4を介して入力される制御信号に応じて、スイッチング素子S1〜S4がスイッチング動作を行う。このスイッチング素子S1〜S4から構成されるフルブリッジ回路の間に接続されている送電コイルL1には、スイッチング素子S1〜S4のスイッチング動作により交流電力が供給されて、送電コイルL1が励磁される。
First, DC power is applied by the AC-
送電コイルL1において発生した磁束MFが、中継コイルL2と受電コイルL3とに鎖交し、これらの中継コイルL2と受電コイルL3とにそれぞれ交番電力が発生する。このとき、受電コイルL3の磁束鎖交領域A3の面積と中継コイルL2の磁束鎖交領域A2の面積とを比較すると、中継コイルL2の方が大きい。このため、受電コイルL3に比べて、中継コイルL2の方が、鎖交する磁束は強く、発生する交番電力は大きくなる。 The magnetic flux MF generated in the power transmission coil L1 is linked to the relay coil L2 and the power reception coil L3, and alternating power is generated in each of the relay coil L2 and the power reception coil L3. At this time, when the area of the magnetic flux linkage region A3 of the power receiving coil L3 is compared with the area of the magnetic flux linkage region A2 of the relay coil L2, the relay coil L2 is larger. For this reason, compared with the power receiving coil L3, the relay coil L2 has a stronger interlinkage magnetic flux, and the generated alternating power is larger.
中継コイルL2で発生した交番電力によって磁束が発生し、受電コイルL3に磁束を供給する。上述のように、中継コイルL2と受電コイルL3との距離は、送電コイルL1と受電コイルL3との距離に比べて十分短い。したがって、中継コイルL2と受電コイルL3との間の結合係数は、送電コイルL1と受電コイルL3との間の結合係数と比べて十分に大きい。このため、中継コイルL2から受電コイルL3への磁束の供給は効率的に行われる。受電コイルL3に鎖交した磁束により交番電力が発生し、負荷LDが充電される。 A magnetic flux is generated by the alternating power generated in the relay coil L2, and the magnetic flux is supplied to the power receiving coil L3. As described above, the distance between the relay coil L2 and the power receiving coil L3 is sufficiently shorter than the distance between the power transmitting coil L1 and the power receiving coil L3. Therefore, the coupling coefficient between the relay coil L2 and the power receiving coil L3 is sufficiently larger than the coupling coefficient between the power transmitting coil L1 and the power receiving coil L3. For this reason, the magnetic flux is efficiently supplied from the relay coil L2 to the power receiving coil L3. Alternating power is generated by the magnetic flux interlinked with the power receiving coil L3, and the load LD is charged.
上述のように、送電コイルL1に発生する磁束MFは、送電コイルL1の中心位置が最も強い。また、電気機器13の本体部32に形成された突起35と、中継部12の凹部23に形成された溝24とによって、中継コイルL2の軸O2と受電コイルL3の軸O3とが一致している。したがって、図5に示されるように、中継コイルL2の軸O2が送電コイルL1の軸O1と一致するように、使用者が電気機器13を保持する中継部12を送電部11に対して配置することにより、磁束MFが送電コイルL1から中継コイルL2に伝わりやすくなる。その結果、中継コイルL2を介して送電コイルL1で発生する電力を受電コイルL3に高効率で伝送することができ、送電部11と電気機器13との距離が比較的長距離であっても電力の伝送が可能になる。
As described above, the magnetic flux MF generated in the power transmission coil L1 has the strongest center position of the power transmission coil L1. Moreover, the axis | shaft O2 of the relay coil L2 and the axis | shaft O3 of the receiving coil L3 correspond by the
以上のように、第1の実施形態においては、中継コイルL2の磁束鎖交領域A2の面積を受電コイルL3の磁束鎖交領域A3の面積より大きくし、送電コイルL1、中継コイルL2、受電コイルL3のすべてのコイルの軸O1,O2,O3が水平面H0に対して平行に配置されるように、送電部11、中継部12、電気機器13を構成し、中継コイルL2の軸O2と受電コイルL3の軸O3とを一致させている。したがって、送電コイルL1において発生する磁束を、直接受電コイルL3だけで受けるのではなく、一旦磁束鎖交領域の面積が受電コイルL3より大きい中継コイルL2で受け、その後に、受電コイルL3に鎖交させることによって、より多くの磁束を受電コイルL3に鎖交することができる。また、既知のように、対向しているコイル同士における電力の伝送効率は高いため、中継コイルL2から受電コイルL3に効率良く電力を伝送することができる。
As described above, in the first embodiment, the area of the magnetic flux linkage area A2 of the relay coil L2 is made larger than the area of the magnetic flux linkage area A3 of the power receiving coil L3, and the power transmitting coil L1, the relay coil L2, and the power receiving coil. The
さらに、中継コイルL2の軸O2と送電コイルL1の軸O1とが一致するように、送電部11に対して中継部12を配置することにより、送電コイルL1において強い磁束が発生する位置に中継コイルL2と受電コイルL3とを配置することができる。このため、受電コイルL3は、より多くの磁束を受けることができる。その結果、送電部11から電気機器13に非接触で電力を伝送する場合において、伝送効率の向上と伝送距離の向上とが可能になる。
Furthermore, by arranging the
また、送電コイルL1、中継コイルL2、受電コイルL3のすべてのコイルの軸O1,O2,O3が水平面H0に対して平行に配置されるように、送電部11、中継部12、電気機器13を構成している。したがって、送電部11と電気機器13を保持した状態の中継部12とを横に並べて配置すればよい。このため、送電部11を配置する面積が限られているような洗面所において電気機器13を使用する場合でも、送電部11及び中継部12を好適に配置することができる。
Further, the
また、第1の実施形態では、中継部12は、保持部21を有するため、中継部12は、電気機器13を保持する機能を兼ね備える。したがって、非接触電力伝送システム10を構成する部品数の増大を抑制することができる。
In the first embodiment, since the
(第2の実施形態)
図6は、第2の実施形態の非接触電力伝送システムの中継部12a及び電気機器13を概略的に示す平面図である。図7は、第2の実施形態の非接触電力伝送システム10aの送電コイルL1、中継コイルL2、受電コイルL3の位置関係を概略的に示す斜視図である。図8は、第2の実施形態の非接触電力伝送システム10aの送電コイルL1、中継コイルL2、受電コイルL3の位置関係及び磁束の流れを概略的に示す平面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a plan view schematically showing the
なお、図6では、図示の便宜上、中継部12aの凹部23に挿入されている電気機器13は、受電コイルL3のみを図示している。また、第2の実施形態では、第1の実施形態と同一または類似の構成には同一または類似の符号が付されている。以下、第1の実施形態との相違点を中心に、第2の実施形態が説明される。
In FIG. 6, for convenience of illustration, only the power receiving coil L <b> 3 is illustrated as the
第2の実施形態の非接触電力伝送システム10aは、送電部11と、中継部12aと、電気機器13とを備える。図6に示されるように、中継部12aは、平面視で涙滴形状の保持部21aを有する。保持部21aは、第1の実施形態と同様に形成された凹部23及び溝24を有する。また、保持部21aの背面側の壁面に中継コイルL2が設けられている。中継コイルL2は、図8に示されるように、受電コイルL3の軸O3から離れて配置されており、中継コイルL2の軸O2と、受電コイルL3の軸O3とが、角度θ0で交差している。言い換えると、中継コイルL2と受電コイルL3との位置関係が、図8に示される位置関係になるように、中継コイルL2が設けられた保持部21aの壁面の形状と、凹部23の溝24の位置とが決められている。
The non-contact
以上のように、第2の実施形態では、図6〜図8に示すように、中継コイルL2の軸O2が、受電コイルL3の軸O3と、同軸ではなく交差するように、中継部12aが電気機器13に対して配置されている。そして、図7、図8に示されるように、使用者が、電気機器13が凹部23に挿入されて電気機器13を保持した状態の中継部12aを、送電コイルL1の軸O1と受電コイルL3の軸O3とが一致するように、送電部11に対して配置している。これによって、特に、受電コイルL3では受けきれず、送電コイルL1から受電コイルL3の横方向に発散していた磁束MF1を中継コイルL2が鎖交して、その一部の磁束MF2を受電コイルL3へ受け渡すことが可能となる。その結果、第2の実施形態によれば、第1の実施形態に比べて、電力の伝送効率を向上することができる。
As described above, in the second embodiment, as illustrated in FIGS. 6 to 8, the
(第3の実施形態)
図9は、第3の実施形態の非接触電力伝送システムの中継部12bを概略的に示す平面図である。図10は、第3の実施形態の非接触電力伝送システム10bの送電コイルL1、中継コイルL2、受電コイルL3の位置関係を概略的に示す斜視図である。図11は、第3の実施形態の非接触電力伝送システム10bの送電コイルL1、中継コイルL2、受電コイルL3の位置関係及び磁束の流れを概略的に示す平面図である。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a plan view schematically illustrating the
なお、図9では、図示の便宜上、中継部12bの凹部23bに挿入されている電気機器13は、受電コイルL3のみを図示している。また、第3の実施形態では、第1の実施形態と同一または類似の構成には同一または類似の符号が付されている。以下、第1の実施形態との相違点を中心に、第3の実施形態が説明される。
In FIG. 9, for convenience of illustration, only the power receiving coil L3 is illustrated as the
第3の実施形態の非接触電力伝送システム10bは、送電部11と、中継部12bと、電気機器13とを備える。図9に示されるように、中継部12bは、保持部21bと、背面部22とを備える。すなわち、中継部12bは、第1の実施形態の中継部12において、保持部21に代えて保持部21bを備える。第2の実施形態の保持部21bは、第1の実施形態の保持部21に対して、凹部に設けられた溝の位置が異なっている。すなわち、第2の実施形態では、電気機器13に設けられた突起35を溝24bに嵌合させて、電気機器13を保持部21bの凹部23bに挿入すると、電気機器13に設けられた受電コイルL3は、背面部22に設けられた中継コイルL2に対して、傾斜して配置される。
A non-contact
中継部12bが電気機器13を保持した状態で、使用者が、図9に示される中継部12bを、図11に示されるように、送電コイルL1の軸O1上に、中継コイルL2が送電コイルL1に対して傾斜するように配置した状態では、受電コイルL3の軸O3と送電コイルL1の軸O1との角度をθ1とし、中継コイルL2の軸O2と送電コイルL1の軸O1との角度をθ2とすると、θ1>θ2になっている。
In a state where the
言い換えると、図11において、平面状の送電コイルL1と中継コイルL2とのなす角度は、平面状の送電コイルL1と受電コイルL3とのなす角度より小さくなっている。つまり、受電コイルL3の延長線と送電コイルL1との交点P1を中心とし、受電コイルL3と送電コイルL1とで形成される扇形状のほぼ中央に、中継コイルL2が配置されることとなる。 In other words, in FIG. 11, the angle formed by the planar power transmission coil L1 and the relay coil L2 is smaller than the angle formed by the planar power transmission coil L1 and the power reception coil L3. That is, the relay coil L2 is arranged at the substantially center of the sector formed by the power receiving coil L3 and the power transmitting coil L1 with the extension line of the power receiving coil L3 and the power transmitting coil L1 as the center.
以上のように、第3の実施形態では、受電コイルL3の軸O3が中継コイルL2の軸O2と交差して配置されるように、中継部12bの保持部21bが構成されている。そして、図10、図11に示されるように、使用者が、電気機器13が凹部23bに挿入された中継部12bを、送電コイルL1の軸O1上に中継コイルL2が位置するように、送電部11に対して配置している。図11に示される配置では、受電コイルL3が送電コイルL1と対向していないため、送電コイルに発生する磁束の流れの関係で受電コイルL3に磁束は鎖交しにくくなり、送電コイルL1で発生する磁束MFのうち中心から離れた磁束MF3のみが受電コイルL3に鎖交する。
As described above, in the third embodiment, the holding
しかし、第3の実施形態では、受電コイルL3と送電コイルL1との間に、受電コイルL3と送電コイルL1とに傾斜して中継コイルL2が配置されている。このため、送電コイルL1で発生して中継コイルL2に鎖交した磁束MF4のうち一部の磁束MF5が、受電コイルL3に向けて中継コイルL2によって誘導される。その結果、受電コイルL3に鎖交する磁束が増大するため、電力の伝送効率を向上することができる。 However, in the third embodiment, the relay coil L2 is disposed between the power reception coil L3 and the power transmission coil L1 so as to be inclined to the power reception coil L3 and the power transmission coil L1. For this reason, a part of the magnetic flux MF5 generated in the power transmission coil L1 and interlinked with the relay coil L2 is induced by the relay coil L2 toward the power receiving coil L3. As a result, the magnetic flux interlinking with the power receiving coil L3 increases, so that the power transmission efficiency can be improved.
(第4の実施形態)
図12は、第4の実施形態の非接触電力伝送システム10cを概略的に示す平面図である。図13は、第4の実施形態の非接触電力伝送システム10cの送電コイルL1、中継コイルL2、受電コイルL3の位置関係を概略的に示す斜視図である。図14は、第4の実施形態の非接触電力伝送システム10cの送電コイルL1、中継コイルL2、受電コイルL3の位置関係及び磁束の流れを概略的に示す平面図である。第4の実施形態では、第1の実施形態と同一または類似の構成には同一または類似の符号が付されている。以下、第1の実施形態との相違点を中心に、第4の実施形態が説明される。
(Fourth embodiment)
FIG. 12 is a plan view schematically showing the contactless
第4の実施形態の非接触電力伝送システム10cは、送電コイルL1を有する送電部11cと、中継コイルL2を有する中継部12cと、受電コイルL3を有する電気機器13cとを備える。図12〜図14に示されるように、第4の実施形態の非接触電力伝送システム10cでは、送電コイルL1、中継コイルL2、受電コイルL3は、それぞれ、例えば銅線が曲面に沿って渦巻状に巻かれて、湾曲面状に形成されている。
The non-contact
送電部11cの筐体は、図12に示されるように、平面視で湾曲した形状の側面を有し、この湾曲した側面に沿って送電コイルL1が設けられている。電気機器13cは、円柱状の本体部を有し、この円柱状の湾曲した側面に沿って、湾曲面状の受電コイルL3が設けられている。
As shown in FIG. 12, the casing of the
中継部12cは、円柱状の保持部21cを有する。この円柱状の保持部21cの湾曲した側面に沿って、湾曲面状の中継コイルL2が設けられている。凹部23及び溝24は、第1の実施形態と同様に構成されている。したがって、電気機器13cを保持部21cの凹部23に挿入すると、図14に示されるように、中継コイルL2の軸O2と受電コイルL3の軸O3とが一致するように、電気機器13cに対して中継部12cが配置される。
The relay part 12c has a cylindrical holding
この第4の実施形態によれば、受電コイルL3が湾曲しているため、曲面を有する電気機器13cに対して組み込むことが容易となる利点がある。また、送電コイルL1が湾曲しているため、第1の実施形態に比べて磁束MFを幅広く放出することが可能となる。したがって、使用者が中継部12cを送電部11cに対して多少ずれて配置しても、電力を好適に伝送することができる。また、送電コイルL1が湾曲しているため、複数の電気機器13cを横に並べて同時に電力を供給するのに適した磁束分布を得ることができる。
According to this 4th Embodiment, since the receiving coil L3 is curving, there exists an advantage which becomes easy to incorporate with respect to the
(第5の実施形態)
図15は、第5の実施形態の非接触電力伝送システム10dを概略的に示す斜視図である。図16は、第5の実施形態の非接触電力伝送システム10dの送電コイルL1、中継コイルL2、受電コイルL3の位置関係を概略的に示す側面図である。図17は、第5の実施形態の非接触電力伝送システム10dの送電コイルL1、中継コイルL2、受電コイルL3の位置関係を概略的に示す斜視図である。図18は、第5の実施形態の非接触電力伝送システム10dの送電コイルL1、中継コイルL2、受電コイルL3の位置関係及び磁束の流れを概略的に示す側面図である。第5の実施形態では、第1の実施形態と同一または類似の構成には同一または類似の符号が付されている。以下、第1の実施形態との相違点を中心に、第5の実施形態が説明される。
(Fifth embodiment)
FIG. 15 is a perspective view schematically showing a contactless
第5の実施形態の非接触電力伝送システム10dは、送電コイルL1を有する送電部11と、中継コイルL2を有する中継部12dと、受電コイルL3を有する電気機器13dとを備える。中継部12dは、円柱状の保持部21dを備える。保持部21dには、円柱状の凹部23dが設けられている。保持部21dは、凹部23dに挿入された電気機器13dを保持する。電気機器13dは、ブラシ部31と本体部32dとを備える。この第5の実施形態では、図15に示されるように、中継コイルL2は、中継部12dの保持部21dの底面に設けられ、受電コイルL3は、電気機器13dの本体部32dの底面に設けられている。
The non-contact
図16に示されるように、送電コイルL1は、第1の実施形態と同様に、送電コイルL1の軸O1が水平面H0に対して平行になるように、構成されている。一方、中継コイルL2、受電コイルL3は、それぞれ、中継コイルL2の軸O2、受電コイルL3の軸O3が水平面H0に対して垂直になるように、構成されている。また、中継コイルL2及び受電コイルL3は、上述のように、それぞれ、保持部21d及び電気機器13dの底面に設けられているため、電気機器13dが凹部23dに挿入されることにより保持部21dが電気機器13dを保持した状態では、中継コイルL2と受電コイルL3との間の距離は十分に小さく、中継コイルL2と受電コイルL3とは十分に結合している。
As shown in FIG. 16, the power transmission coil L1 is configured such that the axis O1 of the power transmission coil L1 is parallel to the horizontal plane H0, as in the first embodiment. On the other hand, the relay coil L2 and the power receiving coil L3 are configured such that the axis O2 of the relay coil L2 and the axis O3 of the power receiving coil L3 are perpendicular to the horizontal plane H0. Further, as described above, the relay coil L2 and the power receiving coil L3 are provided on the bottom surfaces of the holding
また、図16に示されるように、中継コイルL2の軸O2と、受電コイルL3の軸O3とは、一致している(つまり同軸になっている)。言い換えると、中継コイルL2の軸O2と受電コイルL3の軸O3とが一致するような位置に、中継コイルL2、受電コイルL3及び凹部23dが設けられている。
In addition, as shown in FIG. 16, the axis O2 of the relay coil L2 and the axis O3 of the power receiving coil L3 coincide (that is, are coaxial). In other words, the relay coil L2, the power receiving coil L3, and the
また、図17に示されるように、送電コイルL1の真正面に、中継コイルL2及び受電コイルL3が位置している。すなわち、第5の実施形態では、図16に示されるように、送電コイルL1の軸O1と、中継コイルL2の軸O2とが直交するように、使用者によって、送電部11と中継部12dとが配置されている。
Further, as shown in FIG. 17, the relay coil L2 and the power receiving coil L3 are located in front of the power transmitting coil L1. That is, in the fifth embodiment, as shown in FIG. 16, the
図15、図17に示されるように、この第5の実施形態では、送電コイルL1は、平面状であって矩形状のコイルであり、中継コイルL2及び受電コイルL3は、平面状であって円形状のコイルである。そして、送電コイルL1の磁束鎖交領域A1の面積は、中継コイルL2の磁束鎖交領域A2の面積、受電コイルL3の磁束鎖交領域A3の面積と比較して、それぞれ、十分に大きくなっている。また、中継コイルL2の磁束鎖交領域A2の面積は、受電コイルL3の磁束鎖交領域A3の面積より大きくなっている。 As shown in FIGS. 15 and 17, in the fifth embodiment, the power transmission coil L1 is a planar and rectangular coil, and the relay coil L2 and the power receiving coil L3 are planar. It is a circular coil. The area of the magnetic flux linkage area A1 of the power transmission coil L1 is sufficiently larger than the area of the magnetic flux linkage area A2 of the relay coil L2 and the area of the magnetic flux linkage area A3 of the power receiving coil L3. Yes. Further, the area of the magnetic flux linkage area A2 of the relay coil L2 is larger than the area of the magnetic flux linkage area A3 of the power receiving coil L3.
次に、第5の実施形態の非接触電力伝送システム10dの動作を説明する。まず、第1の実施形態と同様に、送電コイルL1において発生した磁束MFは、受電コイルL3にも鎖交するが、磁束鎖交領域の面積が受電コイルL3より大きい中継コイルL2に、より多くの磁束MFが鎖交する。中継コイルL2に鎖交した磁束MFは、近接して配置されている受電コイルL3に効率的に鎖交される。受電コイルL3に鎖交した磁束MFにより交番電力が発生し、この交番電力により負荷LD(図1)が充電される。
Next, operation | movement of the non-contact electric
以上のように、第5の実施形態においては、中継部12dは、中継コイルL2の軸O2が水平面H0に対して垂直になるように、構成されている。したがって、中継部12dの保持部21dに中継コイルL2を巻回すればよい。このため、第1の実施形態における背面部22が不要になり、中継部12dをコンパクトにすることができる。なお、中継部12dの保持部21dには、電気機器13dの太さの外形に合った凹部23dが形成されていることが基本的な構成であり、その凹部23dに電気機器13dを挿入することにより電気機器13dが保持部21dに保持される点は、第1の実施形態と同様である。
As described above, in the fifth embodiment, the
また、第5の実施形態では、受電コイルL3の軸O3が水平面H0に対して垂直になるように、電気機器13dが構成されている。したがって、図15に示されるように、電気機器13dの底面に受電コイルL3を内蔵する構成を採用することができる。このため、電気機器13dに受電コイルL3を容易に設けることができる。例えば第1、第5の実施形態のように電気機器13,13dが電動歯ブラシの場合、図1に示されるような本体部32の周囲よりも、図15に示されるような本体部32dの底面の方が、受電コイルL3を設けるためのスペースを確保しやすい。
In the fifth embodiment, the
また、第5の実施形態では、受電コイルL3の軸O3が水平面H0に対して垂直になるように、電気機器13dが構成されている。このため、図19に示されるように、受電コイルL3の形状をソレノイド状として、電気機器13dを構成してもよい。なお、一般的に、電動歯ブラシでは、長手方向にスペースを確保しやすい。したがって、第5の実施形態のように、電気機器13dが電動歯ブラシの場合には、図19に示されるように受電コイルL3の形状をソレノイド状とすると、受電コイルL3を電気機器13dに容易に設けることができる。
In the fifth embodiment, the
(第6の実施形態)
図20は、第6の実施形態の非接触電力伝送システム10eを概略的に示す斜視図である。図21は、第6の実施形態の非接触電力伝送システム10eの送電部11e、中継部12eを概略的に示す側面図である。図22は、第6の実施形態の非接触電力伝送システム10eの送電コイルL1、中継コイルL2、受電コイルL3の位置関係を概略的に示す斜視図である。図23は、第6の実施形態の非接触電力伝送システム10eの送電コイルL1、中継コイルL2、受電コイルL3の位置関係及び磁束の流れを概略的に示す側面図である。第6の実施形態では、第1の実施形態と同一または類似の構成には同一または類似の符号が付されている。以下、第1の実施形態との相違点を中心に、第6の実施形態が説明される。
(Sixth embodiment)
FIG. 20 is a perspective view schematically showing a non-contact
第6の実施形態の非接触電力伝送システム10eは、送電コイルL1を有する送電部11eと、中継コイルL2を有する中継部12eと、受電コイルL3を有する電気機器13eとを備える。送電部11eは、第1の実施形態の送電部11に比べて、その筐体の高さ方向の寸法が長くなっており、送電コイルL1の位置が、送電部11に比べて送電部11eの方が高くなっている。
The non-contact
中継部12eは、上面が傾斜した斜円柱状の保持部21eを備える。保持部21eには、斜円柱状の凹部23eが設けられている。保持部21eは、凹部23eに挿入された電気機器13eを保持する。この第6の実施形態では、図20、図21に示されるように、中継コイルL2は、保持部21eの傾斜した上面に設けられている。
The
電気機器13eは、ブラシ部31と本体部32eとを備える。本体部32eは、傾斜した底面を有している。この第6の実施形態では、図20、図21に示されるように、受電コイルL3は、本体部32eの傾斜した底面に設けられている。したがって、送電コイルL1の下端より下方に、受電コイルL3が位置している。電気機器13eを斜円柱状の凹部23eに挿入すると、凹部23eの底面に本体部32eの傾斜した底面が合致するように、斜円柱状の凹部23e及び本体部32eの傾斜した底面が形成されている。なお、図21では、図示の便宜上、電気機器13eの受電コイルL3のみを示している。
The
送電部11eは、図21、図23に示されるように、送電コイルL1の軸O1が水平面に対して平行になるように、構成されている。また、中継部12eは、中継コイルL2の軸O2が送電コイルL1の軸O1に対して交差するように、構成されている。また、電気機器13eは、受電コイルL3の軸O3が送電コイルL1の軸O1に対して直交するように、構成されている。
The
図20、図22に示されるように、この第6の実施形態では、送電コイルL1は、平面状であって矩形状のコイルであり、中継コイルL2及び受電コイルL3は、平面状であって円形状のコイルである。そして、送電コイルL1の磁束鎖交領域A1の面積は、中継コイルL2の磁束鎖交領域A2の面積、受電コイルL3の磁束鎖交領域A3の面積と比較して、それぞれ、十分に大きくなっている。また、中継コイルL2の磁束鎖交領域A2の面積は、受電コイルL3の磁束鎖交領域A3の面積より大きくなっている。 As shown in FIG. 20 and FIG. 22, in the sixth embodiment, the power transmission coil L1 is a planar and rectangular coil, and the relay coil L2 and the power receiving coil L3 are planar. It is a circular coil. The area of the magnetic flux linkage area A1 of the power transmission coil L1 is sufficiently larger than the area of the magnetic flux linkage area A2 of the relay coil L2 and the area of the magnetic flux linkage area A3 of the power receiving coil L3. Yes. Further, the area of the magnetic flux linkage area A2 of the relay coil L2 is larger than the area of the magnetic flux linkage area A3 of the power receiving coil L3.
また、図21、図23に示されるように、送電コイルL1と中継コイルL2とがほぼ同じ高さになるように、送電部11e及び中継部12eの保持部21eが構成されている。なお、送電コイルL1より中継コイルL2の方が多少低い位置になるように、送電部11e及び中継部12eの保持部21eを構成してもよい。
As shown in FIGS. 21 and 23, the
以上のように、この第6の実施形態では、送電コイルL1の下端よりも下方に受電コイルL3を配置し、中継コイルL2を、送電コイルL1とほぼ同じ高さであって受電コイルL3より高い位置に、送電コイルL1及び受電コイルL3に対して傾斜させて配置している。したがって、図23に示されるように、特に、送電コイルL1の中心近傍の強い磁束MFを、中継コイルL2を介して下方の受電コイルL3に鎖交させることができる。その結果、電力の伝送効率を向上することができ、電力の伝送距離を増加することができる。 As described above, in the sixth embodiment, the power reception coil L3 is disposed below the lower end of the power transmission coil L1, and the relay coil L2 is substantially the same height as the power transmission coil L1 and is higher than the power reception coil L3. In the position, it is inclined with respect to the power transmission coil L1 and the power reception coil L3. Therefore, as shown in FIG. 23, particularly, a strong magnetic flux MF near the center of the power transmission coil L1 can be linked to the lower power reception coil L3 via the relay coil L2. As a result, the power transmission efficiency can be improved, and the power transmission distance can be increased.
(第7の実施形態)
図24は、第7の実施形態の非接触電力伝送システム10fを概略的に示す斜視図である。第7の実施形態では、第1、第5の実施形態と同一または類似の構成には同一または類似の符号が付されている。以下、第5の実施形態との相違点を中心に、第7の実施形態が説明される。
(Seventh embodiment)
FIG. 24 is a perspective view schematically showing a non-contact
この第7の実施形態の非接触電力伝送システム10fは、送電部11と、中継部12fと、電気機器13dとを備える。中継部12fは、保持部21fを備える。保持部21fは、コップの形状を有する。中継コイルL2は、保持部21fの底面に設けられている。
The non-contact
このように、この第7の実施形態では、電気機器13dを保持する保持部21fをコップの形状に形成している。したがって、コップとしてうがい等に使用するという、電力の中継及び電気機器13dの保持とは別の機能を中継部12fに持たせることができ、中継部12fの機能が増加するという利点がある。
Thus, in the seventh embodiment, the holding
また、この第7の実施形態では、コップの径を電気機器13dの径の2倍以上に形成して、複数の電気機器13dを保持部21fに保持させることにより、1個の中継コイルL2により複数の受電コイルL3に対して電力を伝送することができる。すなわち複数の電気機器13dの負荷LD(図1)を充電することができる。
Further, in the seventh embodiment, the diameter of the cup is formed to be twice or more the diameter of the
さらに、この第7の実施形態では、美観として、洗面周りの収納を自然に見せることができる。なお、中継部12fを、コップではなく、カゴやその他の電気機器13dを保持することが可能な収納容器の形状に形成してもよい。
Furthermore, in this 7th Embodiment, storage around a wash surface can be shown naturally as an aesthetics. In addition, you may form the
(第8の実施形態)
図25は、第8の実施形態の非接触電力伝送システム10gを概略的に示す斜視図である。第8の実施形態では、第1、第5の実施形態と同一または類似の構成には同一または類似の符号が付されている。以下、第5の実施形態との相違点を中心に、第8の実施形態が説明される。
(Eighth embodiment)
FIG. 25 is a perspective view schematically showing a contactless
この第8の実施形態の非接触電力伝送システム10gは、送電部11と、中継部12gと、電気機器13dとを備える。中継部12gは、シート状に構成され、かつ、例えば市販のコップ41に接着テープ等による接着手段で貼り付け可能に構成されている。
The non-contact
このように、この第8の実施形態では、ユーザーは好みに合ったコップ41を、電気機器13dを保持する機能を有する中継部として使用することができる。このため、非接触電力伝送システムの汎用性が広がる。なお、コップではなく、カゴやその他の収納容器に、中継部12gを貼り付けるようにしてもよい。
Thus, in the eighth embodiment, the user can use the
(その他)
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、送電コイルL1、中継コイルL2、受電コイルL3は、平面状であってもソレノイド状であってもよい。さらに、平面状のコイルとソレノイド状のコイルとを組み合わせて使ってもよい。また、平面状のコイルである場合、矩形状でも円形状でもよい。また、湾曲する方向も適宜変更可能である。
(Other)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, the power transmission coil L1, the relay coil L2, and the power reception coil L3 may be planar or solenoidal. Further, a planar coil and a solenoid coil may be used in combination. Moreover, when it is a planar coil, it may be rectangular or circular. Also, the direction of bending can be changed as appropriate.
また、送電部11、11eのスイッチング素子S1〜S4の回路構成は、フルブリッジ回路でもハーフブリッジ回路でもよい。また、電気機器13、13d、13eの整流回路BDは、全波整流回路でなくて半波整流回路でもよい。
The circuit configuration of the switching elements S1 to S4 of the
また、上記各実施形態では、電気機器13、13d、13eは、電動歯ブラシで例示したが、主に洗面周囲で使用されるシェーバーや脱毛器をはじめとする一般に理美容家電と呼ばれる小物家電に適用してもよい。また、使用場所は洗面所に限らず、浴室でも寝室でもリビングでも小物家電を使用する場所であればよい。
In the above embodiments, the
本発明に係る非接触電力伝送システムは、電力の伝送効率の向上及び伝送距離の増大が可能となるので、小物家電だけではなく、照明器具やおもちゃ等の用途にも適用できる。 The non-contact power transmission system according to the present invention can improve the power transmission efficiency and increase the transmission distance, and thus can be applied not only to small household appliances but also to applications such as lighting equipment and toys.
10、10a〜10g 非接触電力伝送システム
11、11e 送電部
12、12a〜12g 中継部
13、13d,13e 電気機器
C1 送電側共振コンデンサ
C2 中継用共振コンデンサ
L1 送電コイル
L2 中継コイル
L3 受電コイル
LC1 送電側共振回路
LC2 中継用共振回路
10, 10a to 10g Non-contact
Claims (11)
中継コイル及び中継用共振コンデンサからなり前記送電側共振回路とLC共振する中継用共振回路を含む中継部と、
前記中継コイルと非接触で前記中継コイルを介して前記送電コイルからの電力を受電するための受電コイルを含む電気機器とを備え、
前記中継コイルの磁束鎖交領域の面積は、前記受電コイルの磁束鎖交領域の面積より大きいことを特徴とする非接触電力伝送システム。 A power transmission unit including a power transmission side resonance circuit including a power transmission coil and a power transmission side resonance capacitor for transmitting power in a contactless manner;
A relay unit comprising a relay coil and a relay resonance capacitor, and including a relay resonance circuit that performs LC resonance with the power transmission side resonance circuit;
An electric device including a power receiving coil for receiving power from the power transmitting coil through the relay coil in a non-contact manner with the relay coil;
The contactless power transmission system according to claim 1, wherein an area of the magnetic flux linkage region of the relay coil is larger than an area of the magnetic flux linkage region of the power receiving coil.
前記電気機器は、前記受電コイルの軸が水平面に対して平行になるように構成されることを特徴とする請求項1記載の非接触電力伝送システム。 The power transmission unit is configured such that an axis of the power transmission coil is parallel to a horizontal plane,
The contactless power transmission system according to claim 1, wherein the electric device is configured such that an axis of the power receiving coil is parallel to a horizontal plane.
前記電気機器は、前記受電コイルの軸が前記中継コイルの軸と同軸になるように、構成されていることを特徴とする請求項2記載の非接触電力伝送システム。 The relay unit is configured such that an axis of the relay coil is parallel to a horizontal plane,
The contactless power transmission system according to claim 2, wherein the electric device is configured such that an axis of the power receiving coil is coaxial with an axis of the relay coil.
前記中継部は、前記中継コイルが前記受電コイルより高く前記送電コイルとほぼ同一の高さに位置するように、かつ、前記中継コイルの軸が前記受電コイルの軸と交差するように、構成されていることを特徴とする請求項5記載の非接触電力伝送システム。 The power transmission unit is configured such that an axis of the power transmission coil is parallel to a horizontal plane,
The relay unit is configured such that the relay coil is located at a level higher than the power reception coil and substantially the same as the power transmission coil, and the axis of the relay coil intersects the axis of the power reception coil. The contactless power transmission system according to claim 5, wherein
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