專利名稱：磁場共振送電裝置、以及磁場共振受電裝置的制作方法
技術領域：
本申請涉及被使用在基于磁場共振的無線送電上的磁場共振送電裝置、以及磁場共振受電裝置。
背景技術：
存在進行基于磁場共振的無線送電的磁場共振無線送電系統。磁場共振無線送電系統具有包括共振線圈的送電裝置、以及包括共振線圈的受電裝置，送電裝置所包括的共振線圈和受電裝置所包括的共振線圈具有相同的共振頻率。當向該送電裝置的共振線圈供應電力而流過與共振線圈的共振頻率相同頻率的交流電流時，在送電裝置的共振線圈和受電裝置的共振線圈之間進行基于磁場共振的電力傳輸，在受電裝置的共振線圈流過交流電流。如此，通過無線的方式從送電裝置向受電裝置進行電力的傳輸。在無線送電系統中，除了磁場共振無線送電系統之外，例如還存在使用了電波的無線送電系統、使用了電磁感應的無線送電系統。與這些其他的送電系統相比，磁場共振無線送電系統例如具有如下的優點。磁場共振無線送電系統與使用了電波的無線送電系統相比能夠進行大功率的送電。另外，磁場共振無線送電系統與使用了電磁感應的無線送電系統相比能夠延長送電距離，并且，能夠減小送電裝置以及受電裝置的各共振線圈。在先技術文獻專利文獻專利文獻I :日本專利文獻特開2009-152862號公報；專利文獻2 日本專利文獻特開2007-142088號公報；專利文獻3 :日本專利文獻特開昭62-126607號公報。
發明內容
發明要解決的問題但是，在磁場共振無線送電系統中，由于制造偏差、溫度和濕度等使用環境的變化、外部的磁性體的影響等，送電裝置的共振線圈的共振頻率或者受電裝置的共振線圈的共振頻率有可能偏離設為目標的頻率。由此，存在電力傳輸的效率(能量傳送效率)降低的可能性。鑒于這樣的問題，其目的在于提供提高電力傳輸的效率的磁場共振送電裝置、以及磁場共振受電裝置。用于解決問題的手段為了實現上述目的，提供了以下的磁場共振送電裝置。該磁場共振送電裝置具有共振線圈；電力供應部，所述電力供應部向共振線圈供應電力而使共振線圈產生磁場；磁性體，所述磁性體使共振線圈產生的磁場發生變化；以及位置調整部，所述位置調整部調整共振線圈和磁性體的位置關系。
發明的效果根據公開的磁場共振送電裝置以及磁場共振受電裝置，能夠提高電力傳輸的效率。本發明的上述以及其他目的、特征以及優點通過與表示作為本發明的例子而優選的實施方式的附圖相關的以下的說明而更加清楚。
圖I是示出第一實施方式涉及的磁場共振無線送電系統的一個例子的圖；圖2是示出了第一實施方式涉及的共振線圈的一個例子的等價電路圖；圖3是不出第一實施方式涉及的磁場共振無線送電系統的電力傳輸狀態的一個例子的座標圖；圖4是說明磁性體的特性的示意圖；圖5是說明磁性體的特性的示意圖；圖6是示出了第二實施方式涉及的磁場共振送電裝置的一個例子的側面圖；圖7是與圖6對應的立體圖；圖8是示出第三實施方式涉及的磁場屏蔽的設定方法的一個例子的圖；圖9是示出第三實施方式涉及的磁場屏蔽的設定方法的另一個例子的圖；圖10是示出第四實施方式涉及的磁場共振送電裝置的一個例子的側面圖；圖11是示出第四實施方式涉及的磁場共振送電裝置的調整步驟的一個例子的流程圖；圖12是示出第五實施方式涉及的磁場共振受電裝置的一個例子的側面圖；圖13是與圖12對應的立體圖；圖14是示出第五實施方式涉及的磁場共振受電裝置的調整步驟的一個例子的流程圖；圖15是示出第六實施方式涉及的磁場共振無線送電系統的調整步驟的一個例子的順序圖。
具體實施例方式以下，參考附圖對實施方式進行說明。[第一實施方式]圖I是示出第一實施方式涉及的磁場共振無線送電系統的一個例子的圖。磁場共振無線送電系統I具有傳輸電力的磁場共振送電裝置10、以及被供應從磁場共振送電裝置10傳輸的電力的磁場共振受電裝置20。磁場共振送電裝置10具有共振線圈11 ;向共振線圈11供應電力并使其產生磁場的電力供應部12 ;使共振線圈11產生的磁場變化的磁性體13 ;以及對共振線圈11和磁性體13的位置關系進行調整的位置調整部14。共振線圈11構成包括電感和電容的LC共振電路，具有與傳輸頻率相同頻率的共 振頻率。這里，所說的傳輸頻率是用于從磁場共振送電裝置10向磁場共振受電裝置20傳輸電力而使用的頻率。
另外，在共振線圈11中，電容可以通過共振線圈11的浮動電容而得到，也可以通過在共振線圈11的線圈線間設置電容器而得到。共振線圈11當被電力供應部12供應電力而流過交流電流時，在其周圍產生磁場。共振線圈11產生的磁場根據流動的交流電流的頻率而進行振動。電力供應部12向共振線圈11供應電力，并使共振線圈11產生與傳輸頻率相同頻率的交流電流。電力供應部12例如由交流電源和與其連接的線圈構成，利用電磁感應向共振線圈11供應電力。另外，電力供應部12可以由交流電源構成，并與共振線圈11通過布線等直接連接來供應電力。磁性體13例如使用板狀或者片狀的鐵氧體。磁性體13根據相對于共振線圈11的相對位置和其形狀使共振線圈11產生的磁場發生變化。另外，磁性體13例如也能夠作為抑制共振線圈11產生的磁場受到外部的磁性體的影響、或者抑制共振線圈11產生的磁 場對外部的電子部件施加影響的屏蔽材料發揮功能。位置調整部14例如使磁性體13旋轉、或者使磁性體13接近或遠離共振線圈11來調整共振線圈11和磁性體13的位置關系。另外，與其相反，位置調整部14可以使共振線圈11旋轉、或者使共振線圈11接近或遠離磁性體13來調整共振線圈11和磁性體13的位置關系。接著，磁場共振受電裝置20具有從共振線圈11被傳輸電力的共振線圈21、以及從共振線圈21接受電力的電力接受部22。共振線圈21構成包括電感和電容的LC共振電路，并具有與傳輸頻率相同頻率的共振頻率。即，共振線圈21的共振頻率與共振線圈11的共振頻率一致。電容可以通過共振線圈21的浮動電容而得到，但也可以通過在共振線圈21的線圈線間設置電容器而得到。共振線圈21根據共振線圈11產生的磁場的振動來產生交流電流。電力接受部22例如由電力消耗部或者電力蓄積部、以及與其連接的線圈構成，利用電磁感應從共振線圈21接受電力。另外，電力接受部22可以由電力消耗部或者電力蓄積部構成，并與共振線圈21通過布線等直接連接來接受電力。如此，在磁場共振無線送電系統I中，共振線圈11和共振線圈21均具有與傳輸頻率相同的共振頻率。由此,當向共振線圈11供應電力而流過交流電流時,在共振線圈11和共振線圈21之間進行基于磁場共振的電力傳輸，交流電流在共振線圈21中流動。由此，從共振線圈11向共振線圈21的電力的傳輸通過無線的方式進行。此外，在磁場共振無線送電系統I中，電力傳輸時的共振線圈11和共振線圈21之間的距離例如假定從數IOcm到2m左右。圖2是示出第一實施方式涉及的共振線圈的一個例子的等價電路圖。共振線圈11、21如圖2所示，構成了包括電感L、電容C的LC共振電路。LC共振電路的共振頻率f由下式表示。f = ω/2 31 = 1/2 (LC)1/2. · · (I)圖3是不出第一實施方式涉及的磁場共振無線送電系統的電力傳輸狀態的一個例子的座標圖。座標圖的橫軸表不傳輸頻率(MHz),縱軸表不傳輸電力(dB)。這里,所謂的傳輸電力是從共振線圈11傳輸給共振線圈21的電力。
特性Ia示出共振線圈11以及共振線圈21的共振頻率與設為目標的頻率f0 —致時的傳輸電力特性。在該例子中，f0的值是13. 56MHz。特性Ib示出共振線圈11的共振頻率是《K共振線圈21的共振頻率從f0偏離+5%大小時的傳輸電力特性。特性Ic示出共振線圈11的共振頻率是《K共振線圈21的共振頻率相對于f0偏離+10%大小時的傳輸電力特性。
如特性Ia所示，傳輸電力具有傳輸頻率為與共振線圈11以及共振線圈21的共振頻率相同的f0時成為峰值的陡峭的特性。如此,通過傳輸電力示出陡峭的特性,能夠增大示出電力傳輸的效率的Q值。在特性Ia中，當傳輸頻率是f0時傳輸電力約為6dB。另一方面，由于特性是陡峭的，因此由于制造偏差、溫度和濕度等的使用環境的變化、或外部的磁性體的影響等，在共振線圈11或者共振線圈21的共振頻率偏離設為目標的共振頻率并且特性在橫軸方向偏移時，傳輸電力大大地減少。S卩，如特性Ib所示，在共振線圈21的共振頻率從fO偏離+5%大小的情況下，傳輸頻率是f0時的傳輸電力約為3dB，與特性Ia的情況相比大幅地減少。另外，如特性Ic所示，在共振線圈21的共振頻率從fO偏離+10%大小的情況下，橫軸方向的偏移量雖然少，但傳輸頻率是f0時的傳輸電力約為OdB，與特性Ia的情況相比大幅地減少。如此，在磁場共振無線送電系統I中，當共振線圈11的共振頻率或者共振線圈21的共振頻率偏離設為目標的頻率時，電力傳輸的效率有可能大幅降低。接著，對磁性體13的特性進行說明。圖4以及圖5是對磁性體的特性進行說明的示意圖。圖4的㈧示出了線圈產生的磁場的情況。圖4的⑶示出了在圖4的⑷所示的磁場中配置了磁性體時的磁場的情況。圖5示出了在圖4的(A)、⑶的虛線A-A所示的部位的磁通量的大小。此外，圖5的位置D與圖4的(A)、⑶的位置D對應。如圖4的(A)、⑶所示，當將磁性體配置在線圈所產生的磁場中時，線圈的交鏈磁通發生變化。當交鏈磁通增加時，線圈的電感L上升，當交鏈磁通減少時，線圈的電感L降低。在該例中，如圖5所示，示出了由于磁性體而交鏈磁通減少、線圈的電感L降低的情況。另外，該交鏈磁通的量根據線圈和磁性體的相對位置的變化而發生變化。S卩，當線圈和磁性體的距離接近或遠離時，線圈的交鏈磁通發生增減，其結果是，電感L也發生變化。如此，在磁場共振無線送電系統I中，磁性體13使共振線圈11的電感L發生變化。并且，共振線圈11的電感L根據共振線圈11和磁性體13的相對位置的變化而發生變化。以上，如所說明的那樣，在磁場共振無線送電系統I中，當共振線圈11或者共振線圈21的共振頻率從設為目標的頻率偏離時，如使用圖3來說明的那樣，存在電力傳輸的效率降低的可能性。另一方面，在磁場共振無線送電系統I中，通過由位置調整部14調整磁性體13的位置，由此如使用圖4說明的那樣，能夠使共振線圈11的電感L發生變化。共振線圈11的共振頻率如在上述的式(I)所示的那樣，根據電感L的變化而發生變化。因此，磁場共振無線送電系統I通過由位置調整部14調整磁性體13的位置，能夠調整共振線圈11的共振頻率而與設為目標的頻率一致。
如此，磁場共振無線送電系統I能夠提高電力傳輸的效率。并且，在磁場共振無線送電系統I中，如上所述，由于通過調整磁性體13的位置來進行共振線圈11的共振頻率的調整，因此能夠不實施復雜的工序而調整共振頻率。S卩，作為調整共振線圈11的共振頻率的方法，例如還考慮了使用可變電容器來改變共振線圈11的電容C、或者改變共振線圈11的形狀來改變電感L的方法。但是，這些方法中用于調整的工序變得很復雜。調整磁性體13的位 置的方法與這些調整方法相比能夠通過非常簡單的工序進行調整。此外，在磁場共振無線送電系統I中，磁性體13以及位置調整部14僅設置在磁場共振送電裝置10上，但是同樣也可以將磁性體13以及位置調整部14設置在磁場共振受電裝置20上。該情況下，能夠調整共振線圈21的共振頻率來使其與設為目標的頻率一致。接著，對使第一實施方式的磁場共振送電裝置10更加具體的實施方式作為第二實施方式來進行說明。[第二實施方式]圖6是示出第二實施方式涉及的磁場共振送電裝置的一個例子的側面圖。圖7是與圖6對應的立體圖。此外，在圖7中，對位置調整螺栓140以及框架150省略了圖示。磁場共振送電裝置IOOa具有共振線圈110、向共振線圈110通過電磁感應供應電力的線圈120、使線圈120產生交流電流的交流電源121、以及使共振線圈110產生的磁場發生變化的磁場屏蔽130。共振線圈110的材料例如使用銅(Cu)。共振線圈110例如使用直徑30cm的螺旋型線圈。共振線圈110構成具有電感L和電容C的LC共振電路，并具有與傳輸頻率相同頻率的共振頻率。這里，電容C通過在共振線圈110的線圈線間設置電容器111而得到，但是也可以不使用電容器111而通過共振線圈110的浮動電容而得到。另外，共振線圈110的共振頻率例如是IOMHz。并且，共振線圈110當從線圈120通過電磁感應而被供應電力而流過與共振頻率相同頻率的交流電流時，向磁場共振受電裝置側的共振線圈(未圖示)進行基于磁場共振的電力傳輸。此外，圖6的箭頭112示出該電力傳輸的方向。交流電源121例如使用科爾皮茲振蕩電路。交流電源121經由布線122與線圈120連接，并使線圈120產生與傳輸頻率相同頻率、例如IOMHz的交流電流。線圈120的材料例如使用銅(Cu)。線圈120的直徑比共振線圈110的直徑小，線圈120被配置在共振線圈110的內側。通過使線圈120的直徑比共振線圈110小，能夠減少線圈120產生的磁場對基于磁場共振的電力傳輸產生影響的比例。線圈120當被交流電源121供應交流電流時，通過電磁感應對共振線圈110供應電力，來使共振線圈110產生交流電流。這里，流過線圈120的交流電流的頻率與在共振線圈110中產生的交流電流的頻率一致。即，當對線圈120供應與傳輸頻率相同頻率、例如IOMHz的交流電流時，在共振線圈110中流過與傳輸頻率相同頻率、例如IOMHz的交流電流。如此，不是通過布線等對共振線圈110供應電力，而是通過電磁感應對共振線圈110供應電力。由此，能夠避免對共振線圈110附加基于交流電源121或用于電力供應的布線等的電阻，因此能夠得到損失少、具有高共振Q的共振線圈110。磁場屏蔽130使用將鐵氧體等作為材料的磁性體。磁場屏蔽130位于共振線圈110的下方。即，磁場屏蔽130相對于共振線圈110被配置在進行基于磁場共振的電力傳輸的一側的相反側。磁場屏蔽130根據相對于共振線圈110的相對位置和其形狀使共振線圈110產生的磁場發生變化，而使共振線圈110的共振頻率發生變化。磁場屏蔽130還抑制共振線圈110產生的磁場受到外部的磁性體的影響，并且抑制共振線圈Iio產生的磁場對外部的電子部件產生影響。此外，磁場屏蔽130的外周與共振線圈110的外周相比位于外側。即，磁場屏蔽130的面積比共振線圈110的面積大。并且，磁場共振送電裝置IOOa具有支撐共振線圈110、線圈120以及磁場屏蔽130的框架150 ;以及設置在框架150并調整共振線圈110和磁場屏蔽130的位置關系的位置調整螺栓140。位置調整螺栓140與磁場屏蔽130的周邊部對應而設置多個。位置調整螺栓140通過旋轉來使磁場屏蔽130上升或者下降，從而使共振線圈110和磁場屏蔽130的相對位
置發生變化。通過使多個位置調整螺栓140全部相同地旋轉，能夠如箭頭141所示使磁場屏蔽130并進移動。另外，通過選擇性地使多個位置調整螺栓140的一部分旋轉，也能夠如箭頭142所示使磁場屏蔽130旋轉移動并使其傾斜。磁場共振送電裝置IOOa還包括檢測流過共振線圈110的電流的電流傳感器161 ;檢測共振線圈110產生的磁場的磁場傳感器162 ;以及測量電流傳感器161所檢測出的電流以及磁場傳感器162所檢測出的磁場的測量器160。電流傳感器161例如使用霍爾器件。電流傳感器161被配置成夾緊構成共振線圈110的線圈線。磁場傳感器162被配置在共振線圈110的上方，即，被配置在箭頭112所示的基于磁場共振的電力傳輸方向。這里，共振線圈110的共振頻率越接近設為目標的頻率，在共振線圈110流動的電流以及在共振線圈Iio中產生的磁場變得越大，在共振線圈110的共振頻率與設為目標的頻率一致時變為最大。即，根據測量器160的測量結果，能夠檢測共振線圈110的共振頻率與設為目標的頻率的偏差。此外，在磁場共振送電裝置IOOa中設置有電流傳感器161和磁場傳感器162這兩者，但也可以僅設置任一個。接著，對磁場共振送電裝置IOOa的調整步驟進行說明。首先，通過交流電源121使線圈120產生與傳輸頻率相同頻率的交流電流。接著，通過測量器160測量在共振線圈110中流動的電流或者在共振線圈110中產生的磁場。接著，在測量器160的測量結果不滿足最大值的情況下，為了使測量結果為最大值，使位置調整螺栓140旋轉來調整磁場屏蔽130的位置。通過如此調整，能夠將共振線圈110的共振頻率調整到設為目標的頻率。以上，如所說明的那樣，在磁場共振送電裝置IOOa中，根據測量器160的測量結果，使位置調整螺栓140旋轉來調整磁場屏蔽130的位置，由此能夠將共振線圈110的共振頻率調整到設為目標的頻率。由此，磁場共振送電裝置IOOa能夠提高基于磁場共振的電力傳輸的效率。并且，在磁場共振送電裝置IOOa中，如上所述，通過調整磁場屏蔽130的位置來進、行共振線圈110的共振頻率的調整，因此不實施復雜的工序就能夠調整共振頻率。
接著，將第二實施方式的磁場共振送電裝置IOOa的磁場屏蔽130的設定方法作為第三實施方式來進行說明。[第三實施方式]圖8是示出第三實施方式涉及的磁場屏蔽的設定方法的一個例子的圖。首先，準備通過能夠組合的單位磁場屏蔽130a構成的磁場屏蔽。并且，為了使由測量器I60測量的電流或者磁場最大，而使構成磁場屏蔽的單位磁場屏蔽130a的個數增減。這里，根據單位磁場屏蔽130a的個數，通過磁場屏蔽的磁通量發生變化，共振線圈110的共振頻率發生變化。通過如此調整來設定磁場屏蔽130。由此，能夠將共振線圈110的共振頻率調整到設為目標的頻率。圖9是示出第三實施方式涉及的磁場屏蔽的設定方法的其他的一個例子的圖。首先，準備形狀、厚度、或者透磁率不同的多種可更換的磁場屏蔽130。并且，依次安裝上述多個磁場屏蔽130，并通過測量器160進行測量。并且，從多個磁場屏蔽130中選擇通過測量器160測量的電流或者磁場為最大的磁場屏蔽130。如此來設定磁場屏蔽130。由此，能夠將共振線圈110的共振頻率調整到設為目標的頻率。此外，第三實施方式的磁場屏蔽130的設定在第二實施方式的共振線圈110的調整之前進行。接著，將使第一實施方式的磁場共振送電裝置10更具體的其他的實施方式作為第四實施方式來進行說明。[第四實施方式]圖10是示出第四實施方式涉及的磁場共振送電裝置的一個例子的側面圖。磁場共振送電裝置IOOb相對于第二實施方式的磁場共振送電裝置IOOa代替測量器160而設置控制電路170和多個馬達180。多個馬達180分別與位置調整螺栓140對應地設置，并使位置調整螺栓140旋轉。控制電路170與電流傳感器161以及磁場傳感器162連接，測量電流傳感器161所檢測出的電流以及磁場傳感器162所檢測出的磁場。并且，控制電路170具有存儲器171，將所測量的電流值以及磁場強度存儲在存儲器171中。并且，控制電路170與多個馬達180連接，并控制各馬達180的動作。并且，控制電路170與交流電源121連接，控制交流電源121的電源供應。接著，對磁場共振送電裝置IOOb的調整步驟進行說明。圖11是示出第四實施方式涉及的磁場共振送電裝置的調整步驟的一個例子的流程圖。以下的處理例如每當在磁場共振送電裝置IOOb和磁場共振受電裝置之間執行電力的傳輸而開始。[步驟S101]控制電路170控制馬達180，而將磁場屏蔽130的位置移動到初始位置。這里，初始位置被設定在最遠離共振線圈110的位置。[步驟S102]控制電路170控制交流電源121，而向線圈120供應電力。
[步驟S103]控制電路170測量電流傳感器161所檢測出的共振線圈110的電流。此外，代替測量電流，也可以測量磁場傳感器162所檢測出的、共振線圈110產生的磁場。[步驟S104]控制電路170判定步驟S103的測量是否是第一次。在是第一次的情況下，使處理進入到步驟S105。在不是第一次的情況下、即是第二次及以后的情況下，使處理進入到步驟S106。[步驟S105]控制電路170將在步驟S103中測量出的電流值存儲在存儲器171中。[步驟S106]控制電路170判定在步驟S103中測量的電流值是否比存儲在存儲器171中的前次的測量值大。在大的情況下，使處理進入到步驟S105。在不大的情況下，結束處理。或者，使磁場屏蔽130的位置返回到了前次的位置后結束處理。 [步驟S107]控制電路170控制馬達180，使磁場屏蔽130的位置并進移動規定步幅量，并使處理進入到步驟S103。這里，磁場屏蔽130向接近共振線圈110的方向移動。此外，可以在進行上述處理后，使步驟S107的磁場屏蔽130的位置的移動從并進移動改變為能夠進行更微小的調整的旋轉移動，并重復進行從步驟S103到步驟S107的步驟。通過進行以上的處理，能夠進行調整以使共振線圈110的電流為最大。由此，能夠將共振線圈Iio的共振頻率調整到設為目標的頻率。接著，將使第一實施方式的磁場共振受電裝置20更具體的實施方式作為第五實施方式來進行說明。[第五實施方式]圖12是示出第五實施方式涉及的磁場共振受電裝置的一個例子的側面圖。圖13是與圖12對應的立體圖。此外，在圖13中，對于框架250、控制電路240、以及電池260省略圖示。磁場共振受電裝置200具有從磁場共振送電裝置的共振線圈(未圖示)被傳輸電力的共振線圈210 ;以及從共振線圈210接受電力的線圈220。共振線圈210的材料例如使用銅(Cu)。共振線圈210例如使用直徑30cm的螺旋型線圈。共振線圈210構成具有電感L和電容C的LC共振電路，并具有與傳輸頻率相同頻率的共振頻率。這里，電容C通過在共振線圈210的線圈線間設置電容器211而得到，但是也可以不使用電容器211，而通過共振線圈210的浮動電容而得到。另外，共振線圈210的共振頻率例如是IOMHz。并且，當從磁場共振送電裝置的共振線圈通過磁場共振對共振線圈210傳輸電力時，在共振線圈210中流過與傳輸頻率相同頻率的交流電流。此外，圖12的箭頭212示出電力傳輸的方向。線圈220的材料例如使用銅(Cu)。線圈220的直徑比共振線圈210的直徑小，線圈220被配置在共振線圈210的內側。通過使線圈220的直徑比共振線圈210小，能夠減少線圈220產生的磁場對基于磁場共振的電力傳輸產生影響的比例。當在共振線圈210中流過交流電流時，線圈220通過電磁感應從共振線圈210接受電力并產生交流電流。如此，從共振線圈210的電力的接受不是通過布線等進行，而是通過電磁感應進行。由此，能夠避免對共振線圈210附加電阻，因此能夠得到損失少并具有高共振Q的共振線圈210。并且，磁場共振受電裝置200具有使共振線圈210產生的磁場變化的磁場屏蔽230、以及磁性體231。磁場屏蔽230使用鐵氧體等磁性材料。磁場屏蔽230位于共振線圈210的下方。即，磁場屏蔽230相對于共振線圈210而被配置在進行基于磁場共振的電力傳輸的一側的相反側。磁場屏蔽230根據相對于共振線圈210的相對位置和其形狀來使共振線圈210產生的磁場發生變化，從而使共振線圈210的共振頻率變化。磁場屏蔽230還抑制共振線圈210產生的磁場受到外部的磁性體的影響，并且抑制共振線圈210產生的磁場對外部的電子部件產生影響。 磁性體231的材料使用鐵氧體。并且，磁性體231具有旋轉機構232。旋轉機構232例如使用 VCM(Voice Coil Motor,音圈馬達)、壓電兀件、MEMS (Micro Electro MechanicalSystems,微電子機械系統)等微細機構。磁性體231通過旋轉機構232如箭頭233所示進行旋轉。磁性體231以位于共振線圈210和磁場屏蔽230之間的方式搭載在磁場屏蔽230的上方。磁性體231根據相對于共振線圈210的相對位置及其形狀使共振線圈210產生的磁場變化，從而使共振線圈210的共振頻率變化。并且，磁場共振受電裝置200具有支撐共振線圈210、線圈220、以及磁場屏蔽230的框架250。并且，磁場共振受電裝置200具有對在線圈220中產生的交流電流進行整流的整流電路250 ;通過由整流電路250整流后的電流來蓄積電力的電池260 ;以及測量在整流電路250中被整流的電流(電力)的控制電路240。這里，在線圈220中流動的電流在共振線圈210的共振頻率越接近設為目標的頻率時變得越大，并在共振線圈210的共振頻率與設為目標的頻率一致時變為最大。控制電路240具有存儲器241，并將所測量的電流值存儲在存儲器241中。并且，控制電路240與磁性體231的旋轉機構232連接，并控制旋轉機構232的動作。接著，對磁場共振受電裝置200的調整步驟進行說明。圖14是示出第五實施方式涉及的磁場共振受電裝置的調整步驟的一個例子的流程圖。以下的處理例如每當在磁場共振送電裝置和磁場共振受電裝置200之間執行電力的傳輸時開始。[步驟S201]控制電路240控制磁性體231的旋轉機構232，而將磁性體231的位置移動到初始位置。這里，初始位置被設定為最遠離共振線圈210的位置。S卩，磁性體231被配置為與共振線圈210平行的狀態。[步驟S202]控制電路240測量被整流電路250整流的電流。[步驟S203]控制電路240判定步驟S202的測量是否是第一次。在是第一次的情況下使處理進入到步驟S204。在不是第一次的情況下、即在是第二次及以后的情況下，使處理進入到步驟S205。[步驟S204]控制電路240將在步驟S202中測量出的電流值存儲在存儲器241中。
[步驟S205]控制電路240判定在步驟S202中測量出的電流值是否比存儲在存儲器241中的前次的測量值大。在大的情況下，使處理進入到步驟S204。在不大的情況下，結束處理。或者，在使磁性體231的位置返回到了前次的位置之后結束處理。[步驟S206]控制電路240控制磁性體231的旋 轉機構232，使磁性體231的位置旋轉規定步幅量，并使處理進入到步驟S202。通過進行以上的處理，能夠進行調整，以使共振線圈210的電流為最大。由此，能夠將共振線圈210的共振頻率調整到設為目標的頻率。如此，在磁場共振受電裝置200中，使用具有與磁場屏蔽230分開設置的微細的旋轉機構232的磁性體231來調整共振線圈210的共振頻率。因此，與調整磁場屏蔽230自身的位置的情況相比，能夠減少機構。由此，通過將磁場共振受電裝置200搭載在要求小型化的便攜電話等電子設備上，能夠同時實現電子設備的小型化以及提高電力傳輸的效率。并且，根據該構成，與調整磁場屏蔽230自身的位置的情況相比，能夠進行更細小的調整，從而能夠進行更聞精度的調整。此外，在第五實施方式中，以磁場共振受電裝置為對象進行了說明，但是也能夠將第五實施方式的共振頻率的設定方法應用在磁場共振送電裝置中。例如，可以將第五實施方式的共振頻率的設定方法應用在第四實施方式的磁場共振送電裝置IOOb上，將具有如磁場共振受電裝置200那樣的旋轉機構的磁性體231設置在磁場屏蔽130上，并通過控制電路170對該磁性體231的旋轉機構進行控制。另外，也能夠在第五實施方式的磁場共振受電裝置200上應用第二實施方式的共振頻率的調整方法。例如，可以針對磁場共振受電裝置200的磁場屏蔽230設置如第二實施方式的磁場共振送電裝置IOOa那樣的位置調整螺栓140，并通過該位置調整螺栓140調整磁場屏蔽230的位置。另外，可以對第五實施方式的磁場共振受電裝置200的磁場屏蔽230應用如第三實施方式那樣的磁場屏蔽的調整方法。另外，也能夠對第五實施方式的磁場共振受電裝置200應用第四實施方式的共振頻率的調整方法。例如，可以在磁場共振受電裝置200的磁場屏蔽230上設置如第三實施方式的磁場共振送電裝置IOOb那樣的位置調整螺栓140以及馬達180，并通過控制電路240控制該馬達180，調整磁場屏蔽230的位置。接著，對磁場共振無線送電系統中的、磁場共振送電裝置以及磁場共振受電裝置的調整步驟作為第六實施方式來進行說明。[第六實施方式]圖15是示出了第六實施方式涉及的磁場共振無線送電系統的調整步驟的一個例子的順序圖。在第六實施方式中，以在磁場共振送電裝置中使用第四實施方式的磁場共振送電裝置100b、在磁場共振受電裝置中使用第五實施方式的磁場共振受電裝置200的情況為例進行說明。這里，磁場共振送電裝置IOOb和磁場共振受電裝置200設為具有能夠通信的構造。 [步驟S301]磁場共振送電裝置IOOb執行磁場共振受電裝置200的檢測處理。[步驟S302]磁場共振送電裝置IOOb當對磁場共振受電裝置200進行檢測時，向磁場共振受電裝置200通知進行完檢測。[步驟S303]磁場共振受電裝置200執行磁場共振受電裝置200的檢測處理。[步驟S304]磁場共振受電裝置200當檢測磁場共振送電裝置IOOb吋，向磁場共振送電裝置IOOb通知進行完檢測。[步驟S305]磁場共振送電裝置IOOb執行圖11所示的共振線圈110的共振頻率的調整處理。[步驟S306]當共振線圈110的共振頻率的調整處理完成時，磁場共振送電裝置IOOb向磁場共振受電裝置200通知調整完成。[步驟S307]磁場共振受電裝置200執行圖14所示的共振線圈210的共振頻率的調整處理。此外,這里對于圖14所示的調整處理中的、步驟S201的磁性體231的位置的初始化可以緊接在步驟S304之后預先執行。[步驟S308]當共振線圈210的共振頻率的調整處理完成時，磁場共振受電裝置200向磁場共振送電裝置IOOb通知調整完成并結束處理。[步驟S309]磁場共振受電裝置200開始基于磁場共振的電カ傳輸并結束處理。通過進行以上的處理，能夠將共振線圈110、210的共振頻率調整到設為目標的頻率，井能夠提高電カ傳輸的效率。關于上述簡單地示出了本發明的原理。并且，對本領域技術人員來說能夠進行多種變形、變更，本發明并不限于上述所示的、已說明的準確的構成以及應用例，對應的所有的變形例以及等價物被視為基于附加的權利要求及其等價物的本發明的范圍。符號的說明I磁場共振無線送電系統10磁場共振送電裝置11、21共振線圈12電カ供應部13磁性體14位置調整部20磁場共振受電裝置22電カ接受部
權利要求
1.一種磁場共振送電裝置，其特征在于，包括 共振線圈； 電力供應部，所述電力供應部向所述共振線圈供應電力而使所述共振線圈產生磁場； 磁性體，所述磁性體使所述共振線圈產生的磁場變化；以及 位置調整部，所述位置調整部調整所述共振線圈和所述磁性體的位置關系。
2.如權利要求I所述的磁場共振送電裝置，其特征在于， 具有檢測在所述共振線圈中流動的電流的電流傳感器或者檢測在所述共振線圈中產生的磁場的磁場傳感器。
3.如權利要求2所述的磁場共振送電裝置，其特征在于， 具有控制電路，所述控制電路基于所述電流傳感器檢測出的電流或者所述磁場傳感器檢測出的磁場的大小來控制所述位置調整部。
4.如權利要求3所述的磁場共振送電裝置，其特征在于， 所述磁性體被使用磁場屏蔽，所述磁場屏蔽的面積比所述共振線圈的面積大， 所述磁場屏蔽通過能夠組合的單位磁場屏蔽構成。
5.如權利要求3所述的磁場共振送電裝置，其特征在于， 所述磁性體被使用磁場屏蔽， 所述磁場屏蔽具有能夠更換成透磁率不同的其他的磁場屏蔽的構造。
6.如權利要求I至5中任一項所述的磁場共振送電裝置，其特征在于， 所述磁性體相對于所述共振線圈被配置在進行基于磁場共振的電力傳輸的一側的相反側。
7.如權利要求I至6中任一項所述的磁場共振送電裝置，其特征在于， 所述位置調整部使所述磁性體相對于所述共振線圈并進移動。
8.如權利要求I至7中任一項所述的磁場共振送電裝置，其特征在于， 所述位置調整部使所述磁性體旋轉移動。
9.一種磁場共振受電裝置，其特征在于，包括 共振線圈； 電力接受部，所述電力接受部從所述共振線圈接受電力； 磁性體，所述磁性體使所述共振線圈產生的磁場變化；以及 位置調整部，所述位置調整部調整所述共振線圈和所述磁性體的位置關系。
10.如權利要求9所述的磁場共振受電裝置，其特征在于， 具有控制電路，所述控制電路基于所述電力接受部接受的電力的大小來控制所述位置調整部。
11.如權利要求9或10所述的磁場共振受電裝置，其特征在于， 具有載置所述磁性體以及所述位置調整部的磁場屏蔽。
全文摘要
在從送電裝置向受電裝置進行基于磁場共振的電力傳輸的磁場共振無線送電系統中，提高電力傳輸的效率。磁場共振無線送電系統(1)中的磁場共振送電裝置(10)包括共振線圈(11)；向共振線圈(11)供應電力而使共振線圈(11)產生磁場的電力供應部(12)；使共振線圈(11)產生的磁場變化的磁性體(13)；以及調整共振線圈(11)和磁性體(13)的位置關系的位置調整部(14)。
文檔編號H02J17/00GK102640392SQ20098016258
公開日2012年8月15日 申請日期2009年12月7日 優先權日2009年12月7日
發明者下川聰 申請人:富士通株式會社