(57)【要約】【課題】  電磁誘電や電磁波を用いることなく、机上などの任意の場所に移動可能な電極を用いてキャパシタを介して受電を行うことができる、電力供給システム。【解決手段１】  交流電圧を昇圧して、電流を小さくしキャパシタンスのインピーダンスの影響を小さくし非接触で電力供給を行う。【解決手段２】  少なくともキャパシタを１つ用い、キャパシタの電極が横滑りできるようにする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から出る少なくとも２本の電線の少なくとも１本がキャパシタの一方の電極に接続し、このキャパシタが少なくとも２枚に分離できると共に横滑りでき、このキャパシタの他方の電極から出た電線が負荷に接続する、電力供給システム。
【請求項２】
交流電源から出る少なくとも２本の電線間の電圧を磁気回路からなる昇圧トランスなどを用いて１．２倍以上に昇圧し、キャパシタに接続後トランスなどを用いて電圧を調整した後負荷抵抗と負荷に接続し、目的の消費電力を得る、請求項１の電力供給システム。
【請求項３】
交流電源の出力部及びまたは負荷の入力部の少なくとも２本の電線間に請求項１，２に示すキャパシタとは別のキャパシタを接続した、請求項１，２の電力供給システム。
【請求項４】
交流電源から出る少なくとも２本の電線の他の１本は電極に接続し、他の電極と導体接続すると共に横滑りでき、他の電極から出た電線が負荷に接続する、請求項１，２，３の電力供給システム。
【請求項５】
負荷が定めた負荷よりも小さくなると、交流電源の出力を小さくするか、零にし、また定めた負荷よりも大きくなると、交流電源の出力が大きくなる、請求項１，２，３，４の電力供給システム。
【請求項６】
入力側トランス及びまたは出力側トランスの相互インダクタンスの指標の一つを示す結合係数が０．７以上である、請求項１〜５の電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、移動可能な電極を有するキャパシタンス結合型電力供給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  現在、電力を非接触で他に伝送する方法として、電磁界を送信する方法、磁界で結合する方法及び電界で結合する方法がある。この電界で結合する方法に関してである。この電界で結合する方法で、この結合部に求める特性は、▲１▼電力伝送の効率が高いこと。▲２▼キャパシタンスに接する移動可能な電極が移動したり、キャパシタンスの誘電体と電極の間に間隙ができたりして静電容量の大きさが変化しても電力供給が得られることである。
【先行技術文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１６８２３３  電力供給床
【特許文献２】特開平９−９３７０４  地上移動体の非接触給電装置
【特許文献３】特開２００９−０８９５２０  電力供給システム
【特許文献４】特願２００７−２５６３６９  電力供給システム
【特許文献５】特願２００７−２８６２９５  電力供給システム
【非特許文献】
【０００４】  なし
【発明の概要】
【発明が解決しようとしている課題】
【０００５】  本発明は、電力伝送の効率を高めること及びキャパシタンスに接する電極が移動したり、キャパシタンスの誘電体と電極の間に間隙ができて、静電容量の大きさが変化しても電力供給が得られることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  電界で結合させるためのキャパシタンスの容量は大きくできない。するとキャパシタンスのインピーダンスは大きくなる。この影響を小さくし、▲１▼電力効率を高くするために、交流電源の電圧を高くして、電流を小さく押さえる。また、▲２▼キャパシタンスの静電容量の大きさが変化しても電力供給が続けられるようにするために、共振方式を用いないで、単純にキャパシタンス結合を行う。また、直列に接続しているキャパシタンスの大きさが変化しても安定した電力伝送ができるように、直列に接続しているキャパシタンスと同等以上の大きさのキャパシタンスをあらかじめ交流電源の２線間に接続しておく。
【発明の効果】
【０００７】本発明の方法を用いると、以下に示す効果がある。
・電力伝送効率を高くできる。
・キャパシタンスの電極が横滑りして静電容量が変化しても、安定して電力伝送ができる。
・交流電源の周波数が変化しても、共振法とは違って、安定して電力伝送できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】交流電源と負荷の間を１つのキャパシタンスで接続した電力供給システム
【図２】交流電源と負荷の間の２つの電線の双方を各々キャパシタンスで接続した電力供給システム
【図３】交流電源をトランスを用いて昇圧し、２つの電源の双方を各々キャパシタンスで接続し、その後トランスで降圧した電力供給システム
【図４】交流電源の出力部の２線間と負荷の入力部の２線間のそれぞれにキャパシタンスを接続した電力供給システム
【図５】交流電源をトランスを用いて昇圧し、キャパシタンスを通して高抵抗の負荷に接続した電力供給システム
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】  机上や床などの任意の場所に移動可能な電極をつけた携帯電話、ノートＰＣ、ロボットにキャパシタを介して電力を供給する。
【実施例】
【００１０】  図１の構成を用いた。１：２ＭＨｚ交流電源、２：１０［ｎＦ］キャパシタ、３：５０［Ω］負荷、６：横滑りできる２面の接触導体で構成し、交流電源の電圧を３０Ｖから１００Ｖまで上昇させたところ、電力伝送効率＝（５：受電電力Ｐ２）÷（４：送電電力Ｐ１）で構成し、以下の結果を得た。
送電電力  Ｐ１            電力伝送効率
２０Ｗ                    ７３％
５０Ｗ                    ７３％
１００Ｗ                    ８０％
１７０Ｗ                    ７７％
また、交流電源の周波数を１．５ＭＨｚから２．５ＭＨｚまで変化させても送電電力Ｐ１が１００Ｗの場合、電力伝送効率は７０％以上であった。一方キャパシタンス２を横滑りさせて、静電容量が最大の１／２になっても、電力伝送効率は７０％以上であった。
【実施例】
【００１１】  図２の構成を用いた。実施例［００１０］と違って、導体接続部６を１０［ｎＦ］キャパシタに置換えた。以下の結果を得た。
送電電力  Ｐ１            電力伝送効率
１３Ｗ                    ５６％
３０Ｗ                    ６４％
８０Ｗ                    ６８％
１００Ｗ                    ７０％
また、交流電源の周波数を１．５ＭＨｚから２．５ＭＨｚまで変化させても送電電力Ｐ１が１００Ｗの場合、電力伝送効率は６０％以上であった。一方キャパシタンス１，２を横滑りさせて静電容量が最大の１／２になっても、電力伝送効率は５５％以上であった。
【実施例】
【００１２】  図３の構成を用いた。１：１．２ＭＨｚ交流電源、２：２［ｎＦ］キャパシタ、３：５０［Ω］負荷、７：２［ｎＦ］キャパシタ、８：入力側巻数と出力側巻数比が１：２のトランス９：入力側巻数と出力側巻数比が２：１のトランスで構成し、以下の結果を得た。
送電電力  Ｐ１            電力伝送効率
２０Ｗ                    ８１％
５０Ｗ                    ８１％
１００Ｗ                    ８５％
１５０Ｗ                    ７８％
また、交流電源の周波数を１ＭＨｚから２ＭＨｚまで変化させても送電電力Ｐ１が１００Ｗの場合、電力伝送効率は７５％以上であった。一方、キャパシタンス１，２を横滑りさせて静電容量が最大の１／２になっても電力伝送効率は６０％以上であった。キャパシタンス部分の送電電圧を交流電源電圧の２倍程度に昇圧することによって、キャパシタンスによるインピーダンスの損失を低減することができる。そして電力伝送効率が向上し、キャパシタンスの容量の低減をはかることができた。
【実施例】
【００１３】  図４の構成を用いた。実施例［００１２］にキャパシタンス１０及び１１を追加した構成である。このことによって、周波数帯域を１ＭＨｚから３ＭＨｚに広げても実施例［００１２］と同等の結果を得た。また、キャパシタンス１，２の静電容量を１［ｎＦ］に下げても同等の結果を得た。しかも、キャパシタンス１，２を横滑りさせて静電容量が最大の１／２になっても電力伝送効率は６５％以上であった。また、電極と誘電体の間を２ｍｍ程度離しても電力伝送効率は６５％以上であった。
【実施例】
【００１４】  図５の構成を用いた。実施例［００１３］から負荷側のトランス９は除去した。また、キャパシタンス７も除去した構成である。
負荷３の抵抗値を今まで用いていた５０［Ω］から５００［Ω］にした。このとき、大きな消費電力が得られるように、トランス８の入力巻数と出力巻数を１：１０にして昇圧した。
このように負荷抵抗が高い場合は、トランス８で昇圧するだけで、トランス９を使用しなくとも実施例［００１３］と同等の結果がえられた。
なお、以上で用いたトランスの相互インダクタンスの指標の一つを示す結合係数は０．７以上であった。
このとき電源にはインバータ方式など電力変換効率のよい交流発生源を用いる。電線に各素線が絶縁されている複数線からなるリッツ線を用いて交流抵抗の低減をはかる、などの処置をするとよい。また、負荷がオープンになったときシステムが故障を起こさないように、オープン時に交流電源電圧が低下したり、零になるようにするとよい。なお、キャパシタンスや導体間を横滑りさせるのに導体板が誘電体板や導体板の上を滑ったり、誘電体板が誘電体板の上を滑ったりするが、電気伝導性のタイヤが誘電体板や導体板の上を転がってもよい。このようにし、しかも、複数の誘電体板や導体板を並べることにより、車両や、ロボットが自由に動きまわれるようになる。
【産業への利用可能性】
【００１５】  机の上に設置され、机の上で使用される電気機器の電源を供給する。電源を意識せずに、机の上の電気機器を駆動できる、交流非接触電力供給システム。なお、ロボットへの電力供給も可能である。
【符号の説明】
【００１６】１    交流電源
２    横滑りができるキャパシタンス１
３    負荷
４    送電電力Ｐ１
５    受電電力Ｐ２
６    横滑りができる導電体及び導電体接触部
７    横滑りができるキャパシタンス２
８    昇圧、降圧用トランス１
９    昇圧、降圧用トランス２
１０  交流電源の２線間接続キャパシタンス３
１１  負荷の２線間接続キャパシタンス４
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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