(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力送電装置側の容量結合電極と結合する容量結合電極を備えて容量結合により電力を伝送する電力伝送システムに用いられる電力受電装置であって、
前記電力受電装置側の容量結合電極は、高電圧側導体と、前記高電圧側導体の周囲に広がる低電圧側導体とで構成され、
前記高電圧側導体と前記低電圧側導体との間に誘起される電力を負荷へ給電する給電回路を備え、
前記給電回路を構成するモジュール部品のうち少なくとも能動部品は、低電圧側導体に対して高電圧側導体とは反対側に配置されている、電力受電装置。
【請求項２】
前記給電回路は、降圧回路、整流回路、充電回路のうち少なくとも一つを含む、請求項１に記載の電力受電装置。
【請求項３】
前記給電回路を構成するモジュール部品は、回路基板上に実装され、
前記低電圧側導体は前記回路基板に形成されている、請求項１又は２に記載の電力受電装置。
【請求項４】
前記低電圧側導体は、前記高電圧側導体を面内で取り囲むように形成されている、請求項１乃至３の何れかに記載の電力受電装置。
【請求項５】
前記電力受電装置は筐体を備え、
前記高電圧側導体、前記低電圧側導体、前記給電回路、及び前記負荷は、前記筺体内に設けられている、請求項１乃至４の何れかに記載の電力受電装置。
【請求項６】
前記負荷は二次電池であり、
前記二次電池は、前記低電圧側導体に対して前記高電圧側導体とは反対側に配置されている、請求項１乃至５の何れかに記載の電力受電装置。
【請求項７】
電力受電装置側の容量結合電極と結合する容量結合電極を備えて容量結合により電力を伝送する電力伝送システムに用いられる電力送電装置であって、
前記電力送電装置側の容量結合電極は、高電圧側導体と、前記高電圧側導体の周囲に広がる低電圧側導体とで構成され、
前記高電圧側導体と前記低電圧側導体との間に高周波の高電圧を印加する高周波高電圧発生器を備え、
前記高周波高電圧発生器を構成するモジュール部品のうち少なくとも能動部品は、前記低電圧側導体に対して前記高電圧側導体とは反対側に配置されている、電力送電装置。
【請求項８】
前記高周波高電圧発生器を構成するモジュール部品は回路基板上に実装されていて、
前記低電圧側導体は前記回路基板に形成されている、請求項７に記載の電力送電装置。
【請求項９】
前記低電圧側導体は、前記高電圧側導体を面内で取り囲むように形成されている、請求項７又は８に記載の電力送電装置。
【請求項１０】
前記電力送電装置は筐体を備え、
前記高電圧側導体、前記低電圧側導体、及び前記高周波高電圧発生器は、前記筺体内に設けられている、請求項７乃至９の何れかに記載の電力送電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は非接触で電力を伝送する電力受電装置及び電力送電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
容量結合により電力を伝送するシステムとして特許文献１が開示されている。
特許文献１の電力伝送システムは、高周波高電圧発生器、パッシブ電極及びアクティブ電極を備えた電力送電装置と、高周波高電圧負荷、パッシブ電極及びアクティブ電極を備えた電力受電装置とで構成される。【０００３】
図１は特許文献１の電力伝送システムの基本構成を示す図である。電力送電装置には、高周波高電圧発生器１、パッシブ電極２及びアクティブ電極３を備えている。電力受電装置には、高周波高電圧負荷５、パッシブ電極７及びアクティブ電極６を備えている。そして、電力送電装置のアクティブ電極３と電力受電装置のアクティブ電極６とが空隙４を介して近接することにより、この二つの電極同士が容量結合する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５３１００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、容量結合による電力伝送についての基本構成が示されている。しかし、デバイスに組み込んだ具体的な構成について開示されていない。
そこで、この発明の目的は、電力受電装置及び電力送電装置について、電界による悪影響を抑制できる、具体的なデバイスに組み込んだ構成を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電力受電装置は、電力受電装置側の容量結合電極が、高電圧側導体と、高電圧側導体の周囲に広がる低電圧側導体とで構成され、負荷回路と、前記高電圧側導体と前記低電圧側導体との間に誘起される電力を負荷へ給電する給電回路を備え、この給電回路を構成するモジュール部品のうち少なくとも能動部品は、低電圧側導体に対して高電圧側導体とは反対側に配置されている。【０００７】
例えば、前記給電回路は、降圧回路、整流回路、充電回路のうち少なくとも一つを含む。【０００８】
例えば、前記給電回路を構成するモジュール部品は、回路基板上に実装され、前記低電圧側導体は前記回路基板に形成されている。【０００９】
例えば、前記低電圧側導体は、前記高電圧側導体を面内で取り囲むように形成されている。【００１０】
例えば、前記電力受電装置は筐体を備え、前記高電圧側導体、前記低電圧側導体、前記給電回路、及び前記負荷は、前記筺体内に設けられている。
【００１１】
例えば、前記負荷は二次電池であり、前記二次電池は、前記低電圧側導体に対して前記高電圧側導体とは反対側に配置されている。【００１２】
本発明の電力送電装置は、電力送電装置側の容量結合電極が、高電圧側導体と、高電圧側導体の周囲に広がる低電圧側導体とで構成され、前記高電圧側導体と前記低電圧側導体との間に高周波の高電圧を印加する高周波高電圧発生器を備え、前記高周波高電圧発生器を構成するモジュール部品のうち少なくとも能動部品は、前記低電圧側導体に対して前記高電圧側導体とは反対側に配置されている。【００１３】
例えば、前記高周波高電圧発生器を構成するモジュール部品は回路基板上に実装されていて、前記低電圧側導体は前記回路基板に形成されている。【００１４】
例えば、前記低電圧側導体は、前記高電圧側導体を面内で取り囲むように形成されている。【００１５】
例えば、前記電力送電装置は筐体を備え、前記高電圧側導体、前記低電圧側導体、及び前記高周波高電圧発生器は、前記筺体内に設けられている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高電圧側導体からの電界の影響を受けやすい能動部品を、低電圧側導体により保護することができ、電界による悪影響を抑制することができる。また、全てのモジュール部品を高電圧側導体とは反対側に配置すると、高電圧側導体と低電圧側導体との距離を狭くすることができるので装置が小型になる。
また、モジュール部品を回路基板上に実装することによって、装置がより小型になる。【００１７】
また、低電圧側導体が、高電圧側導体を面内で取り囲むように形成されることにより、高電圧側導体からの不要放射が低減される。【００１８】
また、電力受電装置の負荷である二次電池が、低電圧側導体に対して高電圧側導体とは反対側に配置されることにより、高電圧側導体の電界から電池内の回路を保護することができ、電界による悪影響を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】特許文献１の電力伝送システムの基本構成を示す図である。
【図２】図２（Ａ）は電力受電装置１１１の上面図、図２（Ｂ）はその断面図である。
【図３】図２に示した電力受電装置１１１の内部に備えている給電回路の構成を示す図である。
【図４】図４（Ａ）は電力受電装置１１２の上面図、図４（Ｂ）はその断面図である。
【図５】４つの電力受電装置１１３〜１１６の断面図である。
【図６】図６（Ａ）は電力送電装置１２１の上面図、図６（Ｂ）はその断面図である。
【図７】図７（Ａ）は電力受電装置１１７の上面図、図７（Ｂ）はその断面図である。
【図８】図８は、図７に示した電力受電装置１１７の内部に備えている給電回路の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
《第１の実施形態》
第１の実施形態に係る電力受電装置の構成を図２・図３を参照して説明する。
図２（Ａ）は電力受電装置１１１の上面図、図２（Ｂ）はその断面図である。但し、図の煩雑化を避けるため、断面図において、電極部分以外はハッチングを省略している。
【００２１】
電力受電装置１１１は、図外の電力送電装置の容量結合電極と結合する容量結合電極を備えている。図２に表れている高電圧側導体１１と、この高電圧側導体１１の周囲にまで広がる低電圧側導体１２が電力受電装置１１１の容量結合電極である。
【００２２】
電力受電装置１１１は電気的絶縁性の筐体３０を備えている。この例では、筐体３０の表面に高電圧側導体１１が配置されている。低電圧側導体１２は回路基板２１の内部に設けられている。
【００２３】
回路基板２１の表面（図２（Ａ）、図２（Ｂ）の状態で下面）には、給電回路を構成する複数のモジュール部品２２が実装されている。これらのモジュール部品には能動部品も含まれる。回路基板２１のモジュール部品２２が実装されている面はモールド樹脂２３で封止されている。
【００２４】
このように、低電圧側導体１２が形成された回路基板２１、モジュール部品２２、及びモールド樹脂２３によってモジュール２０が構成されている。高電圧側導体１１は配線導体を介してモジュール２０に接続されている。
【００２５】
モジュール２０には、高電圧側導体１１と低電圧側導体１２との間に誘起される電力を負荷へ給電する給電回路を備えている。筐体３０内には、前記給電回路によって充電される二次電池３１が収納されている。
【００２６】
複数のモジュール部品２２は、低電圧側導体１２に対して高電圧側導体１１とは反対側になる、回路基板２１の下面に実装されている。
【００２７】
図外の電力送電装置にも高電圧側導体と低電圧側導体とを備えていて、電力受電装置の高電圧側導体１１と電力送電装置の高電圧側導体とが対向し、電力受電装置の低電圧側導体１２と電力送電装置の低電圧側導体とが対向して、容量結合により電力が伝送される。このように、電力受電装置と電力送電装置とによって電力伝送システムが構成される。
【００２８】
図３は、図２に示した電力受電装置１１１の内部に備えている給電回路の構成を示す図である。給電回路３２は、降圧トランスＴ、整流ダイオードＤ１，Ｄ２及び平滑コンデンサＣを備えている。トランスＴの一次巻線の一端は高電圧側導体１１に接続され、他端は低電圧側導体１２に接続されている。トランスＴの二次巻線には整流ダイオードＤ１，Ｄ２及び平滑コンデンサＣによる全波整流回路が構成されている。
【００２９】
前記全波整流回路の出力には充電回路３３が接続されている。充電回路３３は二次電池３１を所定の充電方式で充電する。
【００３０】
以上に示した構成により、高電圧側導体１１からの電界の影響を受けやすいモジュール部品が低電圧側導体１２で保護され、電界による悪影響が抑制される。なお、全てのモジュール部品が高電圧側導体と反対側に配置される必要ないが、微細配線を有する能動部品は特に電界の影響を受けやすいので、高電圧側導体と反対側に配置することが有効である。また、同様に、微細配線で構成された受動デバイスや高インピーダンスの回路も電界の影響を受けやすいので、高電圧側導体と反対側に配置することが有効である。全てのモジュール部品が高電圧側導体とは反対側に配置されることにより、高電圧側導体１１と低電圧側導体１２との距離が狭くできるので、装置が小型になる。
【００３１】
また、モジュール部品を回路基板上に実装することによって、装置がより小型になる。
【００３２】
なお、この例では低電圧側導体１２を回路基板２１の内部に設けたが、低電圧側導体１２を回路基板２１の表面に設けてもよい。
【００３３】
また、電力受電装置１１１の負荷である二次電池３１が、低電圧側導体１２に対して高電圧側導体１１とは反対側に配置されることにより、高電圧側導体１１の電界から二次電池３１を保護することができ、電界による悪影響を低減できる。
【００３４】
《第２の実施形態》
第２の実施形態に係る電力受電装置の構成を、図４を参照して説明する。
図４（Ａ）は電力受電装置１１２の上面図、図４（Ｂ）はその断面図である。但し、図の煩雑化を避けるため、断面図において、電極部分以外はハッチングを省略している。
【００３５】
電力受電装置１１２は、図外の電力送電装置の容量結合電極と結合する容量結合電極を備えている。図４に表れている高電圧側導体１１と、この高電圧側導体１１の周囲にまで広がる低電圧側導体１２が電力受電装置１１２側の容量結合電極である。
【００３６】
この例では、高電圧側導体１１が、モールド樹脂２４で封止された状態で回路基板２１と一体化されている。低電圧側導体１２は回路基板２１の内部に設けられている。
【００３７】
回路基板２１の表面（図４（Ａ）、図４（Ｂ）の状態で下面）には、低電圧側導体１２に対して高電圧側導体１１とは反対側に複数のモジュール部品２２が実装されている。これらのモジュール部品２２には能動部品も含まれる。
このように、高電圧側導体１１をモジュールに一体化してもよい。
【００３８】
《第３の実施形態》
第３の実施形態に係る、構成の異なる幾つかの電力受電装置について、図５を参照して説明する。
図５は、電力受電装置１１３〜１１６の断面図である。但し、図の煩雑化を避けるため、断面図において、電極部分以外はハッチングを省略している。電力受電装置１１３〜１１６は何れも積層基板２５に高電圧側導体１１及び低電圧側導体１２が形成されている。積層基板２５には、低電圧側導体１２に対して高電圧側導体１１とは反対側の面に複数のモジュール部品２２が実装されている。
【００３９】
電力受電装置１１３及び１１４の高電圧側導体１１は積層基板２５の内部の層に形成されている。電力受電装置１１５及び１１６の高電圧側導体１１は積層基板２５の表層に形成されている。
【００４０】
電力受電装置１１４及び１１６の高電圧側導体１１の周囲には、高電圧側導体を面内で取り囲むように低電圧側導体１２ｓが形成されている。この低電圧側導体１２ｓは低電圧側導体１２と電気的に導通している。
【００４１】
この構成により、低電圧側導体１２ｓの電界遮蔽効果により、高電圧側導体１１からの不要放射が低減される。また、この構成により、電力受電装置側の低電圧側導体及び電力送電装置側の低電圧側導体間の結合容量を増やすことができるため、伝送効率や伝送電力などの電気特性を改善することができる。さらに、低電圧側導体間の結合容量を増すことができるため、一定の電力を伝送するために要する、高電圧側導体の駆動電圧を下げることができる。
【００４２】
電力受電装置１１６は、積層基板２５の四側面に低電圧側導体１２ｅが形成されている。この構造により、高電圧側導体１１の周囲の電界遮蔽効果がさらに高まる。また、側面の低電圧側導体１２ｅにより、低電圧側導体１２ｓと低電圧側導体１２とを電気的に導通しているので、積層基板２５のスペースを有効に活用でき、装置を小型にできる。
【００４３】
《第４の実施形態》
第４の実施形態に係る電力送電装置の構成を、図６を参照して説明する。
図６（Ａ）は電力送電装置１２１の上面図、図６（Ｂ）はその断面図である。但し、図の煩雑化を避けるため、断面図において、電極部分以外はハッチングを省略している。
【００４４】
電力送電装置１２１は、図外の電力受電装置の容量結合電極と結合する容量結合電極を備えている。図６に表れている高電圧側導体１３と、この高電圧側導体１３の周囲にまで広がる低電圧側導体１４が電力送電装置１２１側の容量結合電極である。
【００４５】
電力送電装置１２１は電気的絶縁性の筐体５０を備えている。この例では、筐体５０の表面付近に高電圧側導体１３が配置されている。低電圧側導体１４は回路基板２１の内部に設けられている。
【００４６】
回路基板２１の表面（図６の状態で下面）であって、低電圧側導体１４に対して高電圧側導体１３とは反対側に複数のモジュール部品４２が実装されている。これらのモジュール部品４２には能動部品も含まれる。回路基板２１のモジュール部品４２が実装されている面はモールド樹脂２３で封止されている。
【００４７】
このように、低電圧側導体１４が形成された回路基板２１、モジュール部品４２、及びモールド樹脂２３によってモジュール４０が構成されている。高電圧側導体１３は配線導体を介してモジュール４０に接続されている。このモジュール４０には、高周波の高電圧を、高電圧側導体１３と低電圧側導体１４との間に印加する高周波高電圧発生器が構成されている。
【００４８】
図外の電力受電装置にも高電圧側導体と低電圧側導体とを備えていて、電力送電装置の高電圧側導体１３と電力受電装置の高電圧側導体とが対向し、電力送電装置の低電圧側導体１４と電力受電装置の低電圧側導体とが対向して、容量結合により電力が伝送される。
【００４９】
以上に示した構成により、高電圧側導体１３からの電圧の影響を受けやすいモジュール部品が低電圧側導体１４で保護され、電界による悪影響が抑制される。なお、全てのモジュール部品が高電圧側導体と反対側に配置される必要はないが、能動部品を高電圧側導体と反対側に配置することが有効であること、全てのモジュール部品を高電圧側導体と反対側に配置すると装置が小型になることは、第１の実施形態と同じである。
【００５０】
また、高電圧側導体１３を面内で取り囲むように低電圧側導体１４を形成すると、高電圧側導体１３からの不要放射が低減されることも、第３の実施形態と同じである。
【００５１】
《第５の実施形態》
第５の実施形態に係る電力受電装置の構成を、図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図８を参照して説明する。
図７（Ａ）は電力受電装置１１７の上面図、図７（Ｂ）はその断面図である。但し、図の煩雑化を避けるため、断面図において、電極部分以外はハッチングを省略している。
図８は、図７に示した電力受電装置１１７の内部に備えている給電回路の構成を示す図である。
【００５２】
電力受電装置１１７は、容量結合電極である高電圧側導体１１およびこの高電圧側導体１１の周囲にまで広がる低電圧側導体１２を備えている。
【００５３】
電力受電装置１１７の高電圧側導体１１は電気的絶縁性の筐体３０の表面付近に配置されている。また、低電圧側導体１２は回路基板２１の内部に設けられている。
【００５４】
回路基板２１の表面（図７（Ａ）、図７（Ｂ）の状態で下面）には、給電回路を構成する複数のモジュール部品２２および降圧トランス２６が実装されている。回路基板２１のモジュール部品２２および降圧トランス２６が実装されている面はモールド樹脂２３で封止されている。これらのモジュール部品には能動部品も含まれる。
【００５５】
前記降圧トランス２６の高電圧部２６Ｈは配線導体２７を介して高電圧側導体１１に接続されている。
【００５６】
このように、低電圧側導体１２が形成された回路基板２１、降圧トランス２６、モジュール部品２２、及びモールド樹脂２３によってモジュール２０が構成されている。
【００５７】
モジュール２０には、高電圧側導体１１と低電圧側導体１２との間に誘起される電力を負荷へ給電する給電回路を備えている。筐体３０内には、前記給電回路によって充電される二次電池３１が収納されている。
【００５８】
複数のモジュール部品２２は、低電圧側導体１２に対して高電圧側導体１１とは反対側になる、回路基板２１の下面に実装されている。
【００５９】
図外の電力送電装置にも高電圧側導体と低電圧側導体とを備えていて、電力受電装置の高電圧側導体１１と電力送電装置の高電圧側導体とが対向し、電力受電装置の低電圧側導体１２と電力送電装置の低電圧側導体とが対向して、容量結合により電力が伝送される。
【００６０】
第５の実施形態では、降圧トランス２６の高電圧部分２６Ｈが降圧トランス２６以外のモジュール部品２２から離れた位置になるように、降圧トランス２６およびモジュール部品２２を配置している。この例では、降圧トランス２６の１次側である高電圧部２６Ｈがモジュール部品２２から遠い側、降圧トランス２６の２次側である低電圧部がモジュール部品２２に近い側、となるように降圧トランス２６の位置と向きを定めている。
【００６１】
このような構造により、モジュール部品２２は高電圧側導体１１だけでなく、高電圧側導体１１に繋がる配線導体２７および降圧トランスの高電圧側２６Ｈからの電界の影響を受け難くなり、電界による悪影響を抑制することができる。
【００６２】
なお、図７に示した例では、低電圧側導体１２に開口Ｈを形成し、その開口Ｈに配線導体２７が通るようにしたが、低電圧側導体１２の一辺に切欠を形成し、その切欠に配線導体２７が通るように構成してもよい。
【００６３】
《他の実施形態》
第５の実施形態では電力受電装置についてトランスの位置と向きの例を示したが、同様に、電力送電装置については、昇圧トランスの２次側である高電圧側をモジュール部品（能動部品）から離れる関係で配置すればよい。そのような構造により、電力送電装置のモジュール部品（能動部品）は高電圧側導体だけでなく、高電圧側導体に繋がる配線導体および昇圧トランスの高電圧側からの電界の影響を受け難くなり、電界による悪影響を抑制することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１１…高電圧側導体
１２…低電圧側導体
１２ｅ…低電圧側導体
１２ｓ…低電圧側導体
２０…モジュール
２１…回路基板
２２…モジュール部品
２３，２４…モールド樹脂
２５…積層基板
３０…筐体
３１…二次電池
３２…給電回路
３３…充電回路
４０…モジュール
４２…モジュール部品
５０…筐体
１１１〜１１６…電力受電装置
１２１…電力送電装置
【図１】
0005403073.tif 000002
【図２】
0005403073.tif 000003
【図３】
0005403073.tif 000004
【図４】
0005403073.tif 000005
【図５】
0005403073.tif 000006
【図６】
0005403073.tif 000007
【図７】
0005403073.tif 000008
【図８】
0005403073.tif 000009