電力傳輸系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電力傳輸系統(tǒng)，該電力傳輸系統(tǒng)包括：電力發(fā)送裝置，具有電源單元和電力發(fā)送電感，該電源單元供給高頻電力，該電力發(fā)送電感包括磁芯和繞線部分，并且通過互感將來自所述電源單元的高頻電力無線地發(fā)送到電力接收裝置；以及電磁波防漏設(shè)備，該電磁波防漏設(shè)備包括一個(gè)導(dǎo)電回路或以預(yù)定間隔布置的多個(gè)導(dǎo)電回路。所述電力發(fā)送裝置被布置在所述回路中。所述回路的卷繞方向不垂直于所述繞線部分的卷繞方向。
【專利說明】電力傳輸系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文描述的實(shí)施例總體涉及電力傳輸系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]已知一種通過無線電力傳輸來進(jìn)行電氣設(shè)備的充電的技術(shù)。例如，當(dāng)電力接收裝置將從電力發(fā)送裝置發(fā)送來的電磁波轉(zhuǎn)換為電能時(shí)，在電力接收裝置側(cè)的電池能夠被充電。
[0003]然而，在這樣的無線電力傳輸中，當(dāng)電磁波的一部分泄露到周圍區(qū)域時(shí)，存在電力傳輸效率降低和周圍設(shè)備等被影響的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種能夠防止在無線電力傳輸中的電磁波的泄露的電力傳輸系統(tǒng)。
[0005]根據(jù)本實(shí)施方式的電力傳輸系統(tǒng)，包括:電力發(fā)送裝置，包括電源單元和電力發(fā)送電感，該電源單元供給高頻電力，該電力發(fā)送電感包括磁芯和繞線部分，并且通過互感將來自所述電源單元的高頻電力無線地發(fā)送到電力接收裝置；以及電磁波防漏設(shè)備，包括一個(gè)導(dǎo)電回路或以預(yù)定間隔布置的多個(gè)導(dǎo)電回路，其中所述電力發(fā)送裝置被布置在所述回路中，并且所述回路的卷繞方向不垂直于所述繞線部分的卷繞方向。
[0006]根據(jù)本實(shí)施方式，能夠防止在無線電力傳輸中的電磁波的泄露。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是使用根據(jù)本實(shí)施例的電磁波防漏設(shè)備的無線電力傳輸系統(tǒng)的塊結(jié)構(gòu)圖；
[0008]圖2是應(yīng)用了無線電力傳輸系統(tǒng)的電動(dòng)汽車的塊結(jié)構(gòu)圖；
[0009]圖3是根據(jù)本實(shí)施例的電磁波防漏設(shè)備的透視圖；
[0010]圖4是示出根據(jù)本實(shí)施例的電場強(qiáng)度的變化的曲線圖；
[0011]圖5是示出根據(jù)本實(shí)施例的泄露的電場的減少率的曲線圖；
[0012]圖6是示出根據(jù)本實(shí)施例的磁場強(qiáng)度的變化的曲線圖；
[0013]圖7是示出根據(jù)本實(shí)施例的泄露的磁場的減少率的曲線圖；
[0014]圖8A和8B是示出根據(jù)比較例的電場強(qiáng)度分布的例子的示意圖；
[0015]圖9A和9B是示出根據(jù)比較例的磁場強(qiáng)度分布的例子的示意圖；
[0016]圖1OA和IOB是示出根據(jù)本實(shí)施例的電場強(qiáng)度分布的例子的圖；
[0017]圖1lA和IlB是示出根據(jù)本實(shí)施例的磁場強(qiáng)度分布的例子的示意圖；以及
[0018]圖12是根據(jù)變形例的電磁波防漏設(shè)備的透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，電力傳輸系統(tǒng)包括:電力發(fā)送裝置，該電力發(fā)送裝置具有電源單元以及電力發(fā)送電感，該電源單元供給高頻電力，該電力發(fā)送電感包括磁芯和繞線部分，并且通過互感將高頻電力從電源單元無線地傳輸?shù)诫娏邮昭b置；以及電磁波防漏設(shè)備，該電磁波防漏設(shè)備包括一個(gè)導(dǎo)電回路或以預(yù)定間隔布置的多個(gè)導(dǎo)電回路。電力發(fā)送裝置被布置在回路中。回路的卷繞方向不垂直于繞線部分的卷繞方向。
[0020]以下，將參照附圖對實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0021]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用電磁波防漏設(shè)備的無線電力傳輸系統(tǒng)的塊結(jié)構(gòu)。無線電力傳輸系統(tǒng)包括電力發(fā)送裝置I和電力接收裝置2，高頻電力被從電力發(fā)送裝置I無線地發(fā)送到電力接收裝置2。電力接收裝置2將發(fā)送來的高頻電力供給至電氣設(shè)備的負(fù)載28。電力接收裝置2可以安裝于電氣設(shè)備內(nèi)部，也可以安裝為與電氣設(shè)備一體，或可以固定于電氣設(shè)備主體的外部。例如，電氣設(shè)備是移動(dòng)終端或者電動(dòng)汽車，而負(fù)載28是可充電電池。
[0022]電力發(fā)送裝置I包括:電源單元11，用于將商用電源轉(zhuǎn)換到電力傳輸用的高頻電力(RF電力);控制單元12，用于控制需要的高頻電力量并且控制電力發(fā)送裝置I的各單元；傳感器單元13 ;通信單元14 ;以及電力發(fā)送電感15。
[0023]傳感器13具有:例如，用于監(jiān)視電力發(fā)送裝置I的發(fā)熱的溫度傳感器，用于監(jiān)視進(jìn)入電力發(fā)送電感15和將在下面描述的電力接收電感21之間的異物的熱量的溫度傳感器，用于通過電磁波雷達(dá)或超聲波雷達(dá)來監(jiān)視異物的傳感器，用于檢測電力接收電感21的位置的諸如射頻識別(RFID)等傳感器，以及例如用于檢測傳輸?shù)母哳l電力的電流表或電壓表等用于在電力發(fā)送裝置I和電力接收裝置2之間的無線電力傳輸?shù)膫鞲衅鳌?br> [0024]通信單元14能夠與將在下面描述的電力接收裝置2的通信單元27進(jìn)行通信。通信單元14接收電力接收裝置2的電力接收狀態(tài)或發(fā)送電力發(fā)送裝置I的電力發(fā)送狀態(tài)。
[0025]電力發(fā)送電感15具有磁芯和繞線部分(未示出)。磁芯由例如鐵氧體構(gòu)成，而繞線部分由銅線構(gòu)成。電力發(fā)送電感15可以是繞線部分纏繞于磁芯的螺線管形式，或者是繞線部分布置于磁芯表面的螺旋形式。
[0026]電力接收裝置2包括:電力接收電感21，通過與電力發(fā)送裝置I的電力發(fā)送電感15的互感來接收高頻電力；電容器單元22，連接到電力接收電感21 ;整流器23，用于將經(jīng)由電容器單元22接收的交流電流轉(zhuǎn)換為直流電流；直流-直流轉(zhuǎn)換器24，基于負(fù)載28的工作電壓來改變電壓轉(zhuǎn)換比；控制單元25，用于控制電力接收裝置2的各個(gè)單元；傳感器26 ；以及通信單元27。當(dāng)由電力發(fā)送裝置I側(cè)控制接收的高頻電力時(shí)，能夠省略直流-直流轉(zhuǎn)換器24。
[0027]電力接收電感21具有磁芯和繞線部分(未示出)。磁芯由例如鐵氧體構(gòu)成，而繞線部分由銅線構(gòu)成。電力接收電感21具有與電力發(fā)送電感15相似的結(jié)構(gòu)，因此可以是繞線部分纏繞于磁芯的螺線管形式，或者是繞線部分布置于磁芯表面的螺旋形式。
[0028]傳感器26具有:例如，用于監(jiān)視電力接收裝置2的發(fā)熱的溫度傳感器，用于監(jiān)視進(jìn)入電力接收電感21和電力發(fā)送電感15之間的異物的熱量的溫度傳感器，用于通過電磁波雷達(dá)或超聲波雷達(dá)來監(jiān)視異物的傳感器，用于檢測電力發(fā)送電感15的位置的諸如射頻識另Ij (RFID)等傳感器，以及例如用于檢測接收的高頻電力的電流表或電壓表等用于在電力發(fā)送裝置I和電力接收裝置2之間的無線電力傳輸?shù)膫鞲衅?。通信單?7能夠與電力發(fā)送裝置I的通信單元14進(jìn)行通信。通信單元27發(fā)送電力接收裝置2的電力接收狀態(tài)或接收電力發(fā)送裝置I的電力發(fā)送狀態(tài)。
[0029]控制單元25基于通過通信單元27和電力發(fā)送裝置I之間的通信獲取的信息或傳感器26的檢測結(jié)果來控制接收的高頻電力(向負(fù)載28供給的高頻電力)。
[0030]圖2示出了圖1中所示的無線電力傳輸系統(tǒng)被應(yīng)用于電動(dòng)汽車30的情況的例子。電力接收裝置2被安裝在作為電氣設(shè)備的電動(dòng)汽車30中。高頻電力經(jīng)由互感被從連接到電源單兀11的電力發(fā)送電感15向電力接收電感21傳輸。然后，對應(yīng)于負(fù)載28的電池34經(jīng)由電力控制設(shè)備32 (整流器23、直流-直流轉(zhuǎn)換器24及控制單元25等)被充電。在圖2中，為描述的方便，電力發(fā)送裝置I的控制單元12、傳感器單元13和通信單元14，以及電力接收裝置2的傳感器單元26和通信單元27的圖示被省略。
[0031]如圖2中所示，電力發(fā)送電感15被安裝于地表或地中。電動(dòng)汽車30被以電力接收電感21位于電力發(fā)送電感15上方的方式停放。
[0032]圖3示出根據(jù)本實(shí)施例的電磁波防漏設(shè)備100的示意性結(jié)構(gòu)。電磁波防漏設(shè)備100包括以預(yù)定間隔布置的多個(gè)導(dǎo)電回路(環(huán)線，loop line) 110。回路110由例如銅構(gòu)成。如圖3中所示，圖1中所示的無線電力傳輸系統(tǒng)被布置在由回路110環(huán)繞的區(qū)域中。例如，安裝回路110和具有電力發(fā)送裝置I的電力傳輸系統(tǒng)。具有電力接收裝置2的電動(dòng)汽車(見圖2)被沿圖3中的X軸方向移動(dòng)，經(jīng)由電磁波防漏設(shè)備100的開口部分120進(jìn)入電磁波防漏設(shè)備100，并被停放在電力接收裝置2位于電力發(fā)送裝置I上方的地方。
[0033]此處，回路110的卷繞方向不垂直于電力發(fā)送裝置I的電力發(fā)送電感15的繞線的卷繞方向或電力接收裝置2的電力接收電感21的繞線的卷繞方向。通過設(shè)置有此卷繞方向回路110，當(dāng)在電力發(fā)送電感15和電力接收電感21之間進(jìn)行電力傳輸時(shí)，感應(yīng)電流流向回路110，而泄露的電磁場被消除。
[0034]不垂直于電力發(fā)送電感15的繞線的卷繞方向或電力接收電感21的繞線的卷繞方向的回路110的卷繞方向，例如，與電力發(fā)送電感15的繞線或電力接收電感21的繞線是相同的卷繞方向。當(dāng)回路110的卷繞方向被設(shè)置為此方向時(shí)，能夠取得消除泄露的電磁場的最好效果。
[0035]圖4示出在安裝了電磁波防漏設(shè)備100的情況和未安裝設(shè)備100的情況下的x軸方向和I軸方向上的電場強(qiáng)度的變化。X軸方向和I軸方向分別對應(yīng)于圖3中所示的X軸方向和I軸方向。此處，電磁波防漏設(shè)備100具有以50cm間隔在X軸方向布置的五個(gè)回路110。即，回路110兩端之間的距離(電磁波防漏設(shè)備100在X軸方向的尺寸)是2m。另外，電磁波防漏設(shè)備100在y軸方向的尺寸(回路110在y軸方向的尺寸)被設(shè)置為2m。另外，電力發(fā)送裝置I和電力接收裝置2被布置在電磁波防漏設(shè)備100的中心。圖4中的橫坐標(biāo)上的距離基于電力發(fā)送裝置I和電力接收裝置2的位置。
[0036]另外，圖5示出了由于安裝電磁波防漏設(shè)備100而在X軸方向和y軸方向的泄露的電場的減少率。
[0037]根據(jù)圖4和圖5，發(fā)現(xiàn)通過電磁波防漏設(shè)備100，在X軸方向和y軸方向的泄露的電場被減少。特別是，發(fā)現(xiàn)在I軸方向，泄露的電場大大地減少。
[0038]圖6示出在安裝電磁波防漏設(shè)備100的情況和未安裝設(shè)備100的情況下的x軸方向和I軸方向的磁場強(qiáng)度的變化。
[0039]另外，圖7示出由于安裝電磁波防漏設(shè)備100而在X軸方向和y軸方向的泄露的磁場的減少率。
[0040]根據(jù)圖6和圖7，發(fā)現(xiàn)通過電磁波防漏設(shè)備100，在X軸方向和y軸方向的泄露的磁場被減少。特別是，發(fā)現(xiàn)在I軸方向泄露的磁場大大減少。
[0041]圖8A和8B分別地示出在未安裝電磁波防漏設(shè)備100情況下的在yz平面和zx平面中的電場強(qiáng)度分布。另外，圖9A和9B分別地示出在未安裝電磁波防漏設(shè)備100情況下的在yz平面和zx平面中的磁場強(qiáng)度分布。
[0042]另一方面，圖1OA和IOB分別地示出在安裝了電磁波防漏設(shè)備100情況下的在yz平面和zx平面中的電場強(qiáng)度分布。另外，圖1lA和IlB分別地示出在安裝了電磁波防漏設(shè)備100情況下的在yz平面和zx平面中的磁場強(qiáng)度分布。
[0043]根據(jù)圖8到11B，發(fā)現(xiàn)通過電磁波防漏設(shè)備100，泄露的電場和泄露的磁場不僅在X軸方向和I軸方向，而且在Z軸方向也被減少。
[0044]因?yàn)樾枰糜谙孤兜碾姶艌龅母袘?yīng)電流流進(jìn)回路110，所以回路110的直徑大于或等于表面厚度。表面厚度能夠根據(jù)以下公式獲得。在公式中，ω是角頻率，μ是磁導(dǎo)率，而σ是導(dǎo)電率。
【權(quán)利要求】
1.一種電力傳輸系統(tǒng)，包括: 電力發(fā)送裝置，包括電源單元和電力發(fā)送電感，該電源單元供給高頻電力，該電力發(fā)送電感包括磁芯和繞線部分，并且通過互感將來自所述電源單元的高頻電力無線地發(fā)送到電力接收裝置；以及 電磁波防漏設(shè)備，包括一個(gè)導(dǎo)電回路或以預(yù)定間隔布置的多個(gè)導(dǎo)電回路， 其中所述電力發(fā)送裝置被布置在所述回路中，并且 所述回路的卷繞方向不垂直于所述繞線部分的卷繞方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力傳輸系統(tǒng)，其中所述回路被纏繞在與所述繞線部分相同的方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力傳輸系統(tǒng)，其中所述多個(gè)回路包括導(dǎo)體板和多根導(dǎo)線，并且所述導(dǎo)線的兩端被連接到所述導(dǎo)體板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力傳輸系統(tǒng)，還包括檢測異物進(jìn)入所述電磁波防漏設(shè)備內(nèi)的傳感器， 其中當(dāng)所述傳感器檢測到異物的進(jìn)入時(shí)，所述電力發(fā)送裝置停止發(fā)送所述高頻電力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力傳輸系統(tǒng)，其中各個(gè)回路被用絕緣體覆蓋。
6.根據(jù)權(quán)利要求1
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力傳輸系統(tǒng)，其中所述回路的外形是矩形或半圓形。
【文檔編號】H02J17/00GK104022579SQ201410070612
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月1日
【發(fā)明者】司城徹, 檜垣誠, 尾林秀一 申請人:株式會(huì)社東芝