СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И УСТРОЙСТВО ВЫВОДА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
ELECTRIC POWER TRANSMISSION SYSTEM AND ELECTRIC POWER OUTPUT DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системе передачи электроэнергии и к устройству вывода электроэнергии и, более конкретно, к системе передачи электроэнергии и к устройству вывода электроэнергии, в которые подают электроэнергию, используя резонанс магнитного поля.
Уровень техники
В прошлом технология с использованием электромагнитной индукции широко использовалась как технология беспроводной передачи электроэнергии. В последние годы привлекает внимание технология передачи электроэнергии с использованием резонанса электрического поля или магнитного поля. Например, была предложена система передачи электроэнергии с использованием явления резонанса магнитного поля, генерируемого резонансным элементом, включающим в себя катушку и конденсатор (например, см. Патентную литературу).
Список литературы
Патентная литература
Патентная литература 1: Публикация №2007/0222542 патента США (Фиг.3)
Раскрытие изобретения
Техническая задача
В обычной технологии электроэнергия может быть передана путем связи с помощью резонанса магнитного поля между резонансным элементом, установленным в устройство источника питания, который подает электроэнергию, и резонансным элементом, установленным в устройство приема электроэнергии, которое принимает электроэнергию, подаваемую из устройства подачи питания. Однако в системе передачи электроэнергии с использованием резонанса магнитного поля по мере того как расстояние между резонансными элементами увеличивается, эффективность передачи электромагнитной энергии снижается.
Настоящее изобретение было выполнено с учетом описанных выше проблем, и цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы получить систему передачи электроэнергии и устройство вывода электроэнергии, в которых эффективность передачи электроэнергии улучшена.
Решение задачи
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения для достижения указанной выше цели предусмотрена система передачи электроэнергии, включающая в себя источник питания, который включает в себя первый резонансный элемент, имеющий индуктивность и емкость, и генератор частоты, который генерирует электроэнергию электрического сигнала, имеющего приблизительно тот же компонент частоты, что и резонансная частота, определенная индуктивностью и емкостью, и подает генерируемый электрический сигнал в первый резонансный элемент; схему связи по магнитному полю, которая становится соединенной посредством резонанса магнитного поля с первым резонансным элементом; и устройство приема энергии, которое включает в себя второй резонансный элемент, который принимает электроэнергию от источника питания посредством резонанса магнитного поля, используя схему связи по магнитному полю. Таким образом, существует эффект передачи электроэнергии из источника питания в устройство приема энергии посредством связи через резонанс магнитного поля между схемой связи по магнитному полю, которая обеспечивает связь по магнитному полю, и первым резонансным элементом и вторым резонансным элементом.
В первом аспекте схема связи по магнитному полю может иметь приблизительно ту же самую резонансную частоту, как и резонансная частота, определенная индуктивностью и емкостью первого резонансного элемента. Таким образом, существует эффект увеличения степени связи между первым резонансным элементом и схемой связи по магнитному полю благодаря установлению схемы связи по магнитному полю приблизительно на ту же резонансную частоту, что и резонансная частота первого резонансного элемента.
В первом аспекте схема связи по магнитному полю может генерировать магнитное поле приблизительно на той же линии, что и направления магнитного поля для магнитных полей, генерируемых первым и вторым резонансными элементами. Таким образом, существует эффект генерирования магнитного поля приблизительно на той же линии, что и направления магнитного поля для магнитных полей, генерируемых первым и вторым резонансными элементами.
В первом аспекте схема связи по магнитному полю может генерировать магнитное поле приблизительно параллельно направлениям магнитного поля для магнитных полей, генерируемых первым и вторым резонансными элементами. Таким образом, существует эффект генерирования магнитного поля приблизительно параллельно направлениям магнитного поля для магнитных полей, генерируемых первым и вторым резонансными элементами.
В первом аспекте схема связи по магнитному полю может быть помещена в среднюю точку расстояния между первым и вторым резонансными элементами. Таким образом, существует эффект увеличения степени связи между схемой связи по магнитному полю и вторым резонансным элементом при размещении схемы связи по магнитному полю вокруг в средней точке расстояния между первым и вторым резонансными элементами.
В первом аспекте схема связи по магнитному полю может включать в себя множество резонансных элементов, имеющих индуктивность и емкость. Таким образом, существует эффект расположения множества резонансных элементов, имеющих индуктивность и емкость, в схеме связи по магнитному полю.
В первом аспекте устройство приема энергии может принимать электроэнергию от источника питания посредством резонанса магнитного поля с первым резонансным элементом или схемой связи по магнитному полю. Таким образом, существует эффект приема устройством приема энергии электроэнергии из источника питания посредством резонанса магнитного поля между, по меньшей мере, одним из первого резонансного элемента и схемы связи по магнитному полю и вторым резонансным элементом.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения для достижения указанной выше цели предусмотрено устройство вывода электроэнергии, включающее в себя резонансный элемент, имеющий индуктивность и емкость; генератор частоты, который генерирует электроэнергию электрического сигнала, имеющего приблизительно такой же компонент частоты, как резонансная частота, определенная индуктивностью и емкостью, и передает генерируемый электрический сигнал в резонансный элемент; и множество резонансных элементов, имеющих приблизительно такую же резонансную частоту, как резонансная частота резонансного элемента. Таким образом, существует эффект обеспечения состояния связи посредством резонанса магнитного поля между резонансным элементом, который подает электрический сигнал от генератора частоты, и множеством резонансных элементов.
Предпочтительные эффекты изобретения
В соответствии с настоящим изобретением, может быть получен отличный эффект, позволяющий улучшить эффективность передачи электроэнергии в системе передачи электроэнергии и в устройстве вывода электроэнергии.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показана блок-схема, иллюстрирующая пример конфигурации системы передачи электроэнергии в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.2А и 2В показаны схемы, иллюстрирующие пример результата измерения эффективности передачи электроэнергии, когда схема 200 связи по магнитному полю, расположенная в середине расстояния передачи между резонансными элементами 130 и 330, вращается.
На фиг.3 показана концептуальная схема, иллюстрирующая систему измерения эффективности передачи, когда схема 200 связи по магнитному полю перемещается по той же осевой линии между резонансными элементами 130 и 330 в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.4А и 4В показаны схемы, иллюстрирующие пример результата измерения эффективности передачи электроэнергии, когда схема 200 связи по магнитному полю перемещается по той же оси между резонансными элементами 130 и 330 в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.5А и 5В показаны схемы, иллюстрирующие взаимосвязь между расстоянием передачи между резонансными элементами 130 и 330 и эффективностью передачи.
На фиг.6 показана схема, иллюстрирующая изменение эффективности передачи, когда ось катушки схемы 200 связи по магнитному полю перпендикулярна осям катушек резонансных элементов 130 и 330.
На фиг.7 показана концептуальная схема, иллюстрирующая систему измерения эффективности передачи, когда схема 200 связи по магнитному полю и резонансные элементы 130 и 330 расположены так, чтобы их оси могли быть параллельны друг другу в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.8А и 8В показаны схемы, иллюстрирующие пример результата измерения эффективности передачи электроэнергии, когда схема 200 связи по магнитному полю перемещается между резонансными элементами 130 и 330 в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.9 показана схема, иллюстрирующая пример компоновки резонансного элемента 130, схемы 200 связи по магнитному полю и резонансного элемента 330 в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.10 показана блок-схема, иллюстрирующая пример конфигурации коврика для мыши 710 и мыши 720, когда первый-третий варианты осуществления настоящего изобретения применяют к коврику для мыши 710 и мыши 720.
На фиг.11 показан вид в поперечном сечении, иллюстрирующий пример структуры многослойной укладки полупроводникового устройства, когда первый вариант осуществления настоящего изобретения применяют к полупроводниковому устройству.
На фиг.12 показан вид сверху, иллюстрирующий пример компоновки полупроводникового устройства, когда второй вариант осуществления настоящего изобретения применяют к полупроводниковому устройству.
Осуществление изобретения
Ниже предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения будут подробно описаны со ссылкой на приложенные чертежи. Следует отметить, что в данном описании и на чертежах элементы, которые имеют, по существу, одинаковую функцию и структуру, обозначены одинаковыми номерами ссылочных позиций и повторное их пояснение исключено.
1. Первый вариант осуществления (технология источника питания: пример, в котором резонансный элемент и схема связи по магнитному полю расположены так, чтобы катушки были на одной осевой линии).
2. Второй вариант осуществления (технология источника питания: пример, в котором резонансный элемент и схема связи по магнитному полю расположены так, чтобы оси катушек были параллельны друг другу.,
3. Третий вариант осуществления (технология источника питания: пример, в котором схема связи по магнитному полю расположена вокруг резонансного элемента).
4. Пример применения первого-третьего вариантов осуществления
1. Первый вариант осуществления
Пример конфигурации системы передачи электроэнергии
На фиг.1 показана блок-схема, иллюстрирующая пример конфигурации системы передачи электроэнергии в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Система передачи электроэнергии включает в себя источник 100 питания, схему 200 связи по магнитному полю и устройство 300 приема энергии. Источник 100 питания подает в устройство 300 приема энергии электроэнергию, используя связь по резонансу магнитного поля. Схема 200 связи по магнитному полю представляет собой схему, которая передает электроэнергию, подаваемую из источника 100 питания в устройство 300 приема энергии. Устройство 300 приема энергии принимает электроэнергию из источника 100 питания через схему 200 связи по магнитному полю и выполняет определенную операцию.
Источник 100 питания включает в себя генератор 110 частоты, возбуждаемый элемент 120 и резонансный элемент 130. Источник 100 питания представляет собой пример источника подачи питания, определенный в объеме формулы изобретения. Устройство 300 приема энергии включает в себя схему 310 выпрямителя, возбуждаемый элемент 320, резонансный элемент 330 и схему 340 нагрузки. Устройство 300 приема энергии представляет собой пример устройства приема энергии, установленного в объеме формулы изобретения.
Генератор 110 частоты генерирует электрический сигнал, имеющий заданную частоту. Например, генератор 110 частоты генерирует электрический сигнал, имеющий такую же частоту, что и резонансная частота резонансного элемента 130. Таким образом, генератор 110 частоты генерирует электрический сигнал, как электроэнергию, подаваемую в устройство 300 приема энергии. Например, генератор 110 частоты воплощен на основе емкостного трехточечного генератора, индуктивного трехточечного генератора и т.п. Генератор 110 частоты выводит электроэнергию генерируемого электрического сигнала в возбуждаемый элемент 120.
Здесь был описан пример, в котором генератор 110 частоты генерирует электрический сигнал, имеющий такую же частоту, что и резонансная частота резонансного элемента 130, но настоящее изобретение не ограничивается этим. Например, генератор 110 частоты может генерировать электрический сигнал, имеющий приблизительно такую же частоту, как и резонансная частота резонансного элемента 130, или может генерировать электрический сигнал, имеющий множество частот, расположенных рядом с резонансной частотой. Генератор 110 частоты представляет собой пример генератора частоты, установленного в объеме формулы изобретения.
Возбуждаемый элемент 120 представляет собой диэлектрический элемент, который возбуждается электрическим сигналом, подаваемым из генератора 110 частоты, и передает электрический сигнал в резонансный элемент 130. Таким образом, возбуждаемый элемент 120 связывает генератор 110 частоты с резонансным элементом 130, используя эффект электромагнитной индукции. Возбуждаемый элемент 120 функционирует для предотвращения отражения электрического сигнала за счет согласования импедансов между генератором 110 частоты и резонансным элементом 130. Например, возбуждаемый элемент 120 выполнен в виде катушки. Возбуждаемый элемент 120 выводит электрический сигнал, подаваемый из генератора 110 частоты в резонансный элемент 130 с использованием эффекта электромагнитной индукции.
Резонансный элемент 130 представляет собой схему, которая в основном генерирует магнитное поле на основе электрического сигнала, выводимого из возбуждаемого элемента 120. Резонансный элемент 130 имеет индуктивность и емкость. Резонансный элемент 130 создает наиболее сильное магнитное поле на резонансной частоте. Резонансная частота fr может быть представлена следующим уравнением:
<mrow><mi>f</mi><mi>r</mi><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>2</mn><mi>π</mi><msqrt><mrow><mi>L</mi><mo>⋅</mo><mi>C</mi></mrow></msqrt></mrow></mfrac></mrow>
Уравнение1
,
где L представляет собой индуктивность резонансного элемента 130, и С представляет собой емкость резонансного элемента 130. Учитывая описанное выше уравнение, резонансную частоту резонансного элемента 130 определяют в зависимости от индуктивности L и емкости С резонансного элемента.
Например, резонансный элемент 130 выполнен в виде катушки. В этом примере воплощения емкость между витками катушки функционирует как емкость. В этом примере катушка резонансного элемента 130 генерирует магнитное поле в осевом направлении катушки. Резонансный элемент 130 представляет собой пример первого резонансного элемента или пример резонансного элемента устройства вывода электроэнергии, которое установлено в объеме формулы изобретения.
Схема 200 связи по магнитному полю связывает соответствующую схему 200 связи по магнитному полю с резонансным элементом 130 источника 100 питания по резонансу магнитного поля. Таким образом, схема 200 связи по магнитному полю становится связанной с резонансным элементом 130. Схема 200 связи по магнитному полю обеспечивает связь по магнитному полю даже между соответствующей схемой 200 связи по магнитному полю и устройством 300 приема энергии. Аналогично резонансному элементу 130, схема 200 связи по магнитному полю имеет индуктивность и емкость. Схема 200 связи по магнитному полю имеет приблизительно такую же резонансную частоту, как и у резонансного элемента 130. Например, для оптимизации степени связи с резонансным элементом 130 схему 200 связи по магнитному полю устанавливают на ту же резонансную частоту, что и резонансный элемент 130. Схема 200 связи по магнитному полю расположена между резонансным элементом 130 источника 100 питания и резонансным элементом 330 устройства 300 приема энергии.
Например, аналогично резонансному элементу 130, схема 200 связи по магнитному полю воплощена в виде катушки. В таком примере воплощения емкость между линиями витков функционирует, как емкость. Катушка резонансного элемента 130 генерирует магнитное поле в осевом направлении катушки. Схема 200 связи по магнитному полю передает электроэнергию, подаваемую из источника 100 питания в резонансный элемент 330 путем связи с использованием резонанса магнитного поля между схемой 200 связи по магнитному полю и резонансным элементом 330 устройства 300 приема энергии. Схема 200 связи по магнитному полю представляет собой пример схемы связи по магнитному полю, установленной в формуле изобретения.
Резонансный элемент 330 представляет собой устройство, принимающее электроэнергию из источника 100 питания через связь по магнитному полю за счет резонанса магнитного поля между соответствующим резонансным элементом 330 и схемой 200 связи по магнитному полю. Резонансный элемент 330 принимает электроэнергию из источника 100 питания посредством связи по магнитному полю между соответствующим резонансным элементом 330 и резонансным элементом 130 источника 100 питания. Аналогично резонансному элементу 130 и схеме 200 связи по магнитному полю, резонансный элемент 330 имеет индуктивность и емкость.
Резонансный элемент 330 имеет приблизительно такую же резонансную частоту, что и резонансный элемент 130 или схема 200 связи по магнитному полю. Например, для оптимизации степени связи со схемой 200 связи по магнитному полю резонансный элемент 330 устанавливают на ту же резонансную частоту, что и резонансная частота схемы 200 связи по магнитному полю. Как описано выше, резонансные частоты резонансного элемента 130, схемы 200 связи по магнитному полю и резонансного элемента 330 установлены одинаковыми. Вследствие этого, эффективность передачи электроэнергии от источника 100 питания к устройству 300 приема энергии может быть улучшена.
Например, аналогично резонансному элементу 130 и схеме 200 связи по магнитному полю, резонансный элемент 330 воплощен в виде катушки. В этом примере воплощения емкость между витками катушки функционирует как емкость. В этом примере катушка резонансного элемента 330 генерирует магнитное поле в осевом направлении катушки. Резонансный элемент 330 выводит электроэнергию электрического сигнала, генерируемого в результате связи по магнитному полю резонансного элемента 130 с возбуждаемым элементом 320. Резонансный элемент 330 представляет собой пример второго резонансного элемента, определенного в объеме формулы изобретения.
Возбуждаемый элемент 320 представляет собой диэлектрический элемент, который возбуждается электрическим сигналом, подаваемым из резонансного элемента 330, и выводит электрический сигнал в схему 310 выпрямителя. Таким образом, возбуждаемый элемент 320 связывает резонансный элемент 130 со схемой 310 выпрямителя за счет эффекта электромагнитной индукции. Возбуждаемый элемент 320 выполняет функцию предотвращения отражения электрического сигнала посредством согласования импедансов между резонансным элементом 330 и схемой 310 выпрямителя. Например, возбуждаемый элемент 320 воплощен в виде катушки. Возбуждаемый элемент 320 подает в схему 310 выпрямителя напряжение переменного тока (АС), которое представляет собой электрический сигнал, генерируемый в результате электромагнитного взаимодействия с резонансным элементом 330.
Схема 310 выпрямителя выпрямляет АС напряжение, подаваемое из возбуждаемого элемента 320, и генерирует напряжение постоянного тока (DC) как напряжение питания. Схема 310 выпрямителя подает в схему 340 нагрузки генерируемое напряжение питания. Схема 340 нагрузки принимает напряжение электропитания из схемы 310 выпрямителя и выполняет определенную операцию.
Как описано выше, путем установки схемы 200 связи по магнитному полю между резонансными элементами 130 и 330 возникает связь, посредством резонанса магнитного поля, между резонансными элементами 130 и 330 и схемой 200 связи по магнитному полю, и таким образом электроэнергия из источника 100 питания может быть подана в устройство 300 приема энергии. Изменение эффективности передачи электроэнергии в результате компоновки схемы 200 связи по магнитному полю будет описано ниже со ссылкой на приложенные чертежи.
Пример результата измерений эффективности электроэнергии, когда схему связи по магнитному полю поворачивают
На фиг.2А и 2В показаны схемы, иллюстрирующие пример результата измерений эффективности передачи электроэнергии, когда схему 200 связи по магнитному полю, расположенную посередине расстояния передачи между резонансными элементами 130 и 330, поворачивают. На фиг.2А показана концептуальная схема, иллюстрирующая систему измерений эффективности передачи, когда схему 200 связи по магнитному полю поворачивают. На фиг.2В показана схема, иллюстрирующая характеристики передачи, измеренные с помощью системы измерений, представленной на фиг.2А.
На фиг.2А иллюстрируются возбуждаемые элементы 120 и 320, резонансные элементы 130 и 330 и схема 200 связи по магнитному полю. В этой системе измерений электрический сигнал, подаваемый из генератора 110 частоты в возбуждаемый элемент 120, подают в резонансный элемент 130 с помощью эффекта электромагнитной индукции. Затем электрический сигнал, передаваемый в резонансный элемент 330 через схему 200 связи по электромагнитному полю с помощью резонанса магнитного поля с резонансным элементом 130, выводят в возбуждаемый элемент 320.
В этом случае, в качестве резонансного элемента 130, схема 200 связи по магнитному полю и резонансного элемента 330, используют одни и те же катушки, имеющие радиус "10 см". Резонансный элемент 130, схема 200 связи по магнитному полю и резонансный элемент 330 имеют резонансную частоту приблизительно 26,2 МГц. Катушки резонансных элементов 130 и 330 размещены на одной и той же осевой линии катушек. Расстояние передачи между резонансным элементом 130 и 330 составляет "60 см", схема 200 связи по магнитному полю размещена в средней точке расстояния передачи между резонансным элементом 130 и резонансным элементом 330. Таким образом, схема 200 связи по магнитному полю размещена в положении "30 см" от резонансного элемента 130.
В этой системе измерений, на основе катушки схемы 200 связи по магнитному полю, размещенной на той же осевой линии, что и катушки резонансных элементов 130 и 130, схема 200 связи по магнитному полю поворачивается на 0°, 45°, 60° и 90° в средней точке расстояния передачи. В этом случае, результаты измерений будут такими, как представлены на фиг.2 В.
На фиг.2В иллюстрируются характеристики 411-414 и 800 передачи между резонансным элементом 130 и резонансным элементом 330. По вертикальной оси представлена величина ослабления электроэнергии при передаче электроэнергий между возбуждаемыми элементами 120 и 320, и по горизонтальной оси представлена частота. Величина аттенюации основана на электроэнергии электрического сигнала, подаваемого из генератора 110 частоты в возбуждаемый элемент 120.
Характеристики 411-414 передачи представляют собой характеристики передачи, измеряемые системой измерений, показанной на фиг.2А. Характеристики 411-414 передачи представляют характеристики с одним пиком на резонансной частоте fr. Характеристика 411 передачи представляет собой характеристику передачи между резонансным элементом 130 и резонансным элементом 330, когда угол схемы 200 связи по магнитному полю равен 0°. В этом случае, по сравнению с характеристиками 412-414 передачи, характеристика 411 передачи является наименьшей по величине затухания на резонансной частоте fr.
Характеристика 412 передачи представляет собой характеристику передачи, когда угол схемы 200 связи по магнитному полю равен 45°. Характеристика 412 передачи на 1 дБ больше по величине затухания электроэнергии, чем характеристика 411 передачи. Характеристика 413 передачи представляет собой характеристику передачи, когда угол схемы 200 связи по магнитному полю равен 60°. Характеристика 413 передачи на 1 дБ больше по величине затухания электроэнергии, чем характеристика 412 передачи. Как описано выше, даже если угол схемы 200 связи по магнитному полю станет равным 60°, величина затухания увеличивается на 2 дБ по сравнению со случаем 0°. Таким образом, даже если угол схемы 200 связи по магнитному полю не будет точно отрегулирован, эффективность передачи можно в некоторой степени улучшить.
Характеристика 414 передачи представляет собой характеристику передачи, когда угол схемы 200 связи по магнитному полю равен 90°. Характеристика 414 передачи значительно больше по величине затухания, чем характеристика 413 передачи. Характеристика 414 передачи показывает приблизительно ту же характеристику, что и характеристика 800 передачи.
Характеристика 800 передачи представляет собой характеристику передачи, когда схема 200 связи по магнитному полю не установлена между резонансным элементом 130 и резонансным элементом 330. Как описано выше, характеристика 800 передачи представляет собой ту же характеристику передачи, что и характеристика 414 передачи. Поэтому, когда угол схемы 200 связи по магнитному полю представляет собой прямой угол, эффективность передачи энергии мало улучшается с помощью схемы 200 связи по магнитному полю.
Как описано выше, за исключением характеристики 411 передачи, когда схема 200 связи по магнитному полю расположена под углом 90°, путем установки схемы 200 связи по магнитному полю, величина затухания в характеристике передачи может быть уменьшена по сравнению с характеристикой 800 передачи, когда схема 200 связи по магнитному полю не установлена. В частности, в результате коаксиальной установки катушек резонансных элементов 130 и 330, характеристика передачи может быть в наибольшей степени улучшена. Таким образом, путем выравнивания направления магнитного поля и магнитного поля, генерируемого с помощью схемы 200 связи по магнитному полю так, чтобы они установились коаксиально с направлениями магнитного поля для магнитных полей, генерируемых из резонансных элементов 130 и 330, эффективность передачи между резонансными элементами 130 и 330 может быть улучшена. Кроме того, эффективность передачи может быть в некоторой степени улучшена без точного регулирования угла схемы 200 связи по магнитному полю.
Далее будет представлено описание со ссылкой на приложенные чертежи в связи с изменением эффективности передачи электроэнергии, когда схема 200 связи по магнитному полю движется по той же осевой линии после того, как ось катушки схемы 200 связи по магнитному полю будет выровнена по той же осевой линии, что и у катушек резонансных элементов 130 и 330.
Пример результата измерения эффективности передачи, когда схема связи по магнитному полю движется по той же осевой линии
На фиг.3 показана концептуальная схема, иллюстрирующая систему измерения эффективности передачи, когда схема 200 связи по магнитному полю движется по той же осевой линии между резонансными элементами 130 и 330, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Здесь иллюстрируются возбуждаемые элементы 120 и 320, резонансные элементы 130 и 330 и схема 200 связи по магнитному полю. Возбуждаемые элементы 120 и 320, резонансные элементы 130 и 330 и схема 200 связи по магнитному полю являются теми же, которые показаны на фиг.2А, и таким образом их описание будет исключено. Однако расстояние передачи между резонансными элементами 130 и 330 равно "40 см", в отличие от фиг.2А.
В этой системе измерений, схема 200 связи по магнитному полю движется между резонансными элементами 130 и 330. Затем, когда расстояние между резонансным элементом 130 и схемой 200 связи по магнитному полю становилось равным "10 см", "15 см", "20 см", "25 см" и "30 см", измеряли характеристику передачи между резонансными элементами 130 и 330. В это время катушку схемы 200 связи по магнитному полю устанавливали так, чтобы она была коаксиальной с катушками резонансных элементов 130 и 330. Результаты измерений в этом случае представлены на следующем чертеже.
На фиг.4А и 4В показаны схемы, иллюстрирующие пример результата измерений эффективности передачи электроэнергии, когда схема 200 связи по магнитному полю движется по той же оси между резонансными элементами 130 и 330, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг.4А показана схема, иллюстрирующая характеристики передачи между резонансными элементами 130 и 330 в системе измерения, представленной на фиг.3. На фиг.4В показана схема, иллюстрирующая эффективность передачи электроэнергии, когда схема 200 связи по магнитному полю движется по той же оси между резонансными элементами 130 и 330.
На фиг.4А показаны характеристики 421-425 передачи между резонансными элементами 130 и 330. На вертикальной оси представлена величина затухания, и на горизонтальной оси представлена частота. Величина затухания основана на электроэнергии электрического сигнала, подаваемого из генератора 110 частоты в возбуждаемый элемент 120.
Характеристики 421-425 передачи представляют собой характеристики передачи, измеряемые системой измерений, представленной на фиг.3. Характеристика 421 передачи представляет собой характеристику передачи между резонансным элементом 130 и резонансным элементом 330, когда расстояние между резонансным элементом 130 и схемой 200 связи по магнитному полю составляет "10 см", характеристика 421 передачи представляет форму колебаний, формирующую два пика рядом с 24,7 МГц и рядом с резонансной частотой fr. Характеристика 421 передачи представляет собой характеристику передачи, имеющую наибольшую величину затухания по сравнению с характеристиками 422-425 передачи.
Характеристика 422 передачи представляет собой характеристику передачи, когда расстояние между резонансным элементом 130 и схемой 200 связи по магнитному полю составляет "15 см", характеристика 422 передачи представляет форму трех пиков рядом с 25,3 МГц, рядом с резонансной частотой fr и рядом с 27,2 МГц. Характеристика 422 передачи приблизительно на 7 дБ меньше по величине затухания на резонансной частоте fr, чем характеристика 421 передачи.
Характеристика 423 передачи представляет собой характеристику передачи, когда расстояние между резонансным элементом 130 и схемой 200 связи по магнитному полю составляет "20 см", таким образом, характеристика 423 передачи представляет собой характеристику передачи, когда схема 200 связи по магнитному полю размещена на средней точке расстояния передачи между резонансными элементами 130 и 330. Характеристика 423 передачи представляет форму колебаний, формирующую три пика рядом с 25,6 МГц, рядом с резонансной частотой fr и рядом с 27,0 МГц. В этом случае, величина затухания будет наименьшей рядом с резонансной частотой fr. Таким образом, путем установки схемы 200 связи по магнитному полю в средней точке расстояния передачи между резонансными элементами 130 и 330 эффективность передачи становится наибольшей рядом с резонансной частотой fr.
Характеристика 424 передачи представляет собой характеристику передачи, когда расстояние между резонансным элементом 130 и схемой 200 связи по магнитному полю составляет "25 см", характеристика 424 передачи представляет форму трех пиков рядом с 25,4 МГц, рядом с резонансной частотой fr и рядом с 27,1 МГц. Характеристика 424 передачи приблизительно имеет на 3 дБ большую величину затухания на резонансной частоте fr, чем у характеристики 423 передачи.
Характеристика 425 передачи представляет собой характеристику передачи между резонансным элементом 130 и резонансным элементом 330, когда расстояние между резонансным элементом 130 и схемой 200 связи по магнитному полю составляет "30 см". Аналогично характеристике 421 передачи, характеристика 425 передачи представляет форму колебаний, формирующую два пика рядом с 24,7 МГц и рядом с резонансной частотой fr. Характеристика 425 передачи имеет приблизительно на 8 дБ большую величину затухания на резонансной частоте fr, чем у характеристики 424 передачи.
Как описано выше, можно понять, что характеристика передачи изменяется по мере движения схемы 200 связи по магнитному полю, на одной и той же осевой линии катушек резонансных элементов 130 и 330, между резонансными элементами 130 и 330. В этом случае, поскольку схема 200 связи по магнитному полю становится ближе к положению средней точки расстояния передачи между резонансными элементами 130 и 330, величина затухания рядом с резонансной частотой fr уменьшается. Таким образом, путем размещения схемы 200 связи по магнитному полю в средней точке расстояния передачи между резонансными элементами 130 и 330 величина затухания рядом с резонансной частотой fr может быть сведена к минимуму.
На фиг.4В показана характеристика эффективности передачи, представляющая взаимосвязь между расстоянием между резонансным элементом 130 и схемой 200 связи по магнитному полю и эффективностью передачи на основе величины аттенюации, соответствующей резонансной частоте fr, показанной на фиг.4А. На вертикальной оси представлена эффективность передачи электроэнергии между резонансными элементами 130 и 330, и на горизонтальной оси представлено расстояние между резонансным элементом 130 и схемой 200 связи по магнитному полю. Эффективность передачи основана на электроэнергии электрического сигнала, подаваемого из генератора 110 частоты в возбуждаемый элемент 120.
Здесь можно видеть, что эффективность передачи является наивысшей, когда расстояние между резонансным элементом 130 и схемой 200 связи по магнитному полю составляет "20 см". Таким образом, как описано выше, путем размещения схемы 200 связи по магнитному полю в средней точке расстояния передачи между резонансными элементами 130 и 330 эффективность передачи электроэнергии может быть в наибольшей степени улучшена. Таким образом, путем размещения резонансного элемента 130, схемы 200 связи по магнитному полю и резонансного элемента 330 на одной и той же осевой линии и также размещения схемы 200 связи по магнитному полю в средней точке расстояния передачи между резонансными элементами 130 и 330, эффективность передачи может быть улучшена в наибольшей степени. Таким образом, путем использования резонансных элементов 130 и 330, которые имеют такое же направление магнитного поля, как и у схемы 200 связи по магнитному полю, и размещения схемы 200 связи по магнитному полю в средней точке расстояния передачи эффективность передачи может быть улучшена в наибольшей степени. Далее взаимосвязь между расстоянием передачи и эффективностью передачи в этом случае будет описана со ссылкой на следующий чертеж.
Пример улучшения эффективности передачи путем установки схемы связи по магнитному полю в средней точке между резонансными элементами
На фиг.5А и 5В показаны схемы, иллюстрирующие взаимосвязь между расстоянием передачи, между резонансными элементами 130 и 330 и эффективностью передачи. В системе измерения, показанной на фиг.3, расстояние передачи между резонансными элементами 130 и 330 увеличивается от "10 см" до "80 см", и результаты измерений величины затухания на резонансной частоте показаны через интервалы "10 см". В этом случае, схема 200 связи по магнитному полю размещена в средней точке расстояния передачи между резонансными элементами 130 и 330 таким образом, что катушки схемы 200 связи по магнитному полю могут быть установлены коаксиально с катушками резонансных элементов 130 и 330.
На фиг.5А показана схема, иллюстрирующая взаимосвязь между расстоянием передачи между резонансными элементами 130 и 330 и величиной затухания. На фиг.5В показана схема, иллюстрирующая взаимосвязь между расстоянием передачи между резонансными элементами 130 и 330 и эффективностью передачи. На горизонтальной оси представлено расстояние передачи между резонансными элементами 130 и 330.
На фиг.5А характеристика 431 расстояния передачи обозначена пунктирной линией, и характеристика 831 расстояния передачи обозначена сплошной линией. Вертикальная линия представляет величину затухания, соответствующую резонансной частоте при передаче электроэнергии между возбуждаемыми элементами 120 и 320. Величина затухания основана на электроэнергии электрического сигнала, подаваемого из генератора 110 частоты в возбуждаемый элемент 120.
Характеристика 431 расстояния передачи, обозначенная пунктирной линией, представляет изменение величины затухания в соответствии с расстоянием передачи, когда схема 200 связи по магнитному полю установлена в средней точке расстояния передачи между резонансными элементами 130 и 330. В характеристике 431 расстояние передачи изменения величины затухания на расстоянии передачи от "приблизительно 30 см" до "приблизительно 60 см" является малым. Поскольку расстояние передачи увеличивается на расстояние больше, чем на "60 см", увеличивается величина затухания.
Характеристика 831 расстояния передачи, обозначенная сплошной линией, представляет изменение величины затухания в соответствии с расстоянием передачи, когда схема 200 связи по магнитному полю не установлена между резонансными элементами 130 и 330. В характеристике 831 расстояния передачи изменение величины затухания на расстоянии передачи от "10 см" до "30 см" мало, но поскольку расстояние передачи увеличивается на расстояние большее, чем "30 см", величина затухания увеличивается. Таким образом, можно видеть, что степень связи по резонансу магнитного поля между резонансными элементами 130 и 330 уменьшается в соответствии с расстоянием передачи между резонансными элементами 130 и 330 и таким образом увеличивается величина затухания.
Как описано выше, характеристика 431 расстояния передачи, обозначенная пунктирной линией, подавляется до малой величины затухания по сравнению с характеристикой 831 расстояния передачи, обозначенной сплошной линией, даже если расстояние передачи увеличивается. Таким образом, путем установки схемы 200 связи по магнитному полю в средней точке расстояния передачи между резонансными элементами 130 и 330 величина затухания при передаче электроэнергии между резонансными элементами 130 и 330 может быть подавлена.
На фиг.5В характеристика 432 расстояния передачи обозначена пунктирной линией, и характеристика 832 расстояния передачи обозначена сплошной линией. Вертикальная ось характеристик 431 и 831 расстояния передачи, представленных на фиг.5А, представляет эффективность передачи, преобразованную по величине затухания.
Характеристика 432 расстояния передачи, обозначенная пунктирной линией, представляет изменение эффективности передачи в соответствии с расстоянием передачи, когда схема 200 связи по магнитному полю установлена в средней точке расстояния передачи между резонансными элементами 130 и 330. В характеристике 432 расстояния передачи эффективность передачи при расстоянии передачи от "приблизительно 30 см" до "приблизительно 50 см" составляет приблизительно 40%, но когда расстояние передачи увеличивается более чем на "50 см", эффективность передачи понижается.
Характеристика 832 расстояния передачи, обозначенная сплошной линией, представляет изменение эффективности передачи в соответствии с расстоянием передачи, когда схема 200 связи по магнитному полю не установлена между резонансными элементами 130 и 330. В характеристике 832 расстояния передачи величина уменьшения эффективности передачи при расстоянии передачи от "10 см" до "20 см" мала, но когда расстояние передачи увеличивается более чем на "20 см", эффективность передачи понижается. Если расстояние передачи будет больше, чем "50 см", эффективность передачи будет ниже 10%.
Как описано выше, характеристика 432 расстояния передачи, обозначенная пунктирной линией, подавляется до малой величины уменьшения эффективности передачи, по сравнению с характеристикой 832 расстояния передачи, обозначенной сплошной линией, даже если расстояние передачи увеличивается. В характеристике 832 расстояния передачи, когда расстояние передачи становится равным "40 см", эффективность передачи будет ниже, чем 40%. Однако, даже если расстояние передачи становится "50 см", поддерживается эффективность передачи порядка 40%. Поэтому путем установки схемы 200 связи по магнитному полю в средней точке расстояния передачи между резонансными элементами 130 и 330 эффективность передачи между резонансными элементами 130 и 330 может быть улучшена. Таким образом, путем установки схемы 200 связи по магнитному полю в средней точке расстояния передачи между резонансными элементами 130 и 330 расстояние передачи, при котором можно поддерживать определенную эффективность передачи, может быть увеличено. Здесь был описан пример, в котором одна схема 200 связи по магнитному полю установлена между резонансными элементами 130 и 330, но может быть установлено множество схем связи по магнитному полю. В этом случае, расстояние передачи между резонансными элементами 130 и 330 может увеличиться.
Как описано выше, в первом варианте осуществления настоящего изобретения, путем размещения схемы 200 связи по магнитному полю между резонансными элементами 130 и 330 таким образом, что направление магнитного поля схемы 200 связи по магнитному полю может быть установлено приблизительно на той же линии, что и направление магнитного поля резонансных элементов 130 и 330, эффективность передачи может быть улучшена. Кроме того, путем установки схемы 200 связи по магнитному полю в средней точке расстояния передачи эффективность передачи электроэнергии может быть улучшена за исключением случаев, когда ось катушки схемы 200 связи по магнитному полю наклонена под углом 90° к оси катушек резонансных элементов 130 и 330, как показано на фиг.2. Ниже, со ссылкой на следующие чертежи будет представлено описание изменения эффективности передачи, когда схема 200 связи по магнитному полю перемещается в состояние, в котором ось катушки схемы 200 связи по магнитному полю наклонена под углом 90° к осям катушек резонансных элементов 130 и 330.
Пример, в котором ось резонансного элемента перпендикулярна оси схемы связи по магнитному полю
На фиг.6 показана схема, иллюстрирующая изменение эффективности передачи, когда ось катушки схемы 200 связи по магнитному полю перпендикулярна осям катушек резонансных элементов 130 и 330. Здесь представлены возбуждаемые элементы 120 и 320, резонансные элементы 130 и 330 и схема 200 связи по магнитному полю. Здесь схема связи 200 по магнитному полю перемещается в осевом направлении катушки схемы 200 связи по магнитному полю, из положения средней точки расстояния передачи между резонансными элементами 130 и 330.
В этом случае, даже при том, что схема 200 связи по магнитному полю установлена в положении средней точки, так же, как и характеристика 414 передачи, представленная на фиг.2В, эффективность передачи между резонансными элементами 130 и 330 улучшается незначительно. Однако, по мере того, как схема 200 связи по магнитному полю перемещается из положения средней точки в осевом направлении катушки схемы 200 связи по магнитному полю, эффективность передачи постепенно улучшается. Когда расстояние схемы 200 связи по магнитному полю от положения средней точки больше, чем расстояние половины расстояния передачи между резонансными элементами 130 и 330, эффективность передачи ухудшается. Как описано выше, путем перемещения схемы 200 связи по магнитному полю в направлении магнитного поля схемы 200 связи по магнитному полю от положения средней точки, эффективность передачи при передаче электроэнергии между резонансными элементами 130 и 330 улучшается в определенном диапазоне.
Здесь был описан пример, в котором катушки резонансных элементов 130 и 330 размешены на одной и той же осевой линии. Однако, даже если резонансный элемент 130, схема 200 связи по магнитному полю и резонансный элемент 300 будут размещены так, что оси их катушек будут параллельны друг другу, эффективность передачи улучшится. По этой причине ниже будет представлено описание со ссылкой на приложенные чертежи в связи с изменением эффективности передачи, когда резонансный элемент 130, схема 200 связи по магнитному полю и резонансный элемент 300 будут размещены так, что оси их катушек могут быть установлены параллельно друг другу.
Второй вариант осуществления
Пример результатов измерения эффективности передачи, когда резонансный элемент и схема связи по магнитному полю размещены параллельно друг другу
На фиг.7 показана концептуальная схема, иллюстрирующая систему измерения эффективности передачи, когда схема 200 связи по магнитному полю и резонансные элементы 130 и 330 расположены так, что их оси могут быть установлены параллельно друг другу в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. Здесь представлены возбуждаемые элементы 120 и 320, резонансные элементы 130 и 330 и схема 200 связи по магнитному полю. Возбуждаемые элементы 120 и 320, резонансные элементы 130 и 330 и схема 200 связи по магнитному полю являются теми же, что показаны на фиг.2А, и таким образом их описание здесь будет исключено.
В этом случае катушки резонансного элемента 130, схема 200 связи по магнитному полю и резонансный элемент 330 расположены так, что оси катушек могут быть установлены параллельно друг другу. Таким образом, резонансный элемент 130, схема 200 связи по магнитному полю и резонансный элемент 330 расположены так, что направления магнитного поля для магнитных полей, генерируемых из резонансного элемента 130, схемы 200 связи по магнитному полю и резонансного элемента 330 могут быть расположены параллельно друг другу. Расстояние передачи между резонансными элементами 130 и 330 составляет "60 см".
В этой системе измерений схема 200 связи по магнитному полю перемещается между резонансными элементами 130и330, и измеряют характеристики передачи, когда расстояние между резонансным элементом 130 и схемой 200 связи по магнитному полю составляет "20 см", "25 см", "30 см", "35 см" и "40 см". В это время катушка схемы 200 связи по магнитному полю установлена так, чтобы она была расположена параллельно осям катушек резонансных элементов 130 и 330. Результаты измерения в этом случае представлены на следующем чертеже.
На фиг.8А и 8В показаны схемы, иллюстрирующие пример результата эффективности передачи измерений электроэнергии, когда схема 200 связи по магнитному полю перемещается между резонансными элементами 130 и 330 в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг.8А показана схема, иллюстрирующая характеристики передачи между резонансными элементами 130 и 330 в системе измерения, показанной на фиг.7. На фиг.8В показана схема, иллюстрирующая эффективность передачи электроэнергии, когда схема 200 связи по магнитному полю движется между резонансными элементами 130 и 330.
На фиг.8А иллюстрируются характеристики 511-515 передачи между резонансными элементами 130 и 330. По вертикальной оси представлена величина затухания при передаче электроэнергии между возбуждаемыми элементами 120 и 320, и по горизонтальной оси представлена частота. Величина степени затухания основана на электроэнергии электрического сигнала, подаваемого из генератора 110 частоты в возбуждаемый элемент 120.
Характеристики 511-515 передачи представляют собой характеристики передачи, измеряемые системой измерений, показанной на фиг.7. Характеристика 511 передачи представляет собой характеристику передачи между резонансным элементом 130 и резонансным элементом 330, когда расстояние между резонансным элементом 130 и схемой 200 связи по магнитному полю составляет "20 см", характеристика 511 передачи представляет форму колебаний, формирующую три пика рядом с частотой 23,6 МГц, рядом с резонансной частотой fr и рядом с частотой 28,0 МГц. Характеристика 511 передачи представляет собой характеристику передачи, имеющую наибольшую величину затухания по сравнению с характеристиками 512-515 передачи.
Характеристика 512 передачи представляет собой характеристику передачи, когда расстояние между резонансным элементом 130 и схемой 200 связи по магнитному полю составляет "25 см", характеристика 512 передачи представляет форму трех пиков рядом с резонансной частотой fr и рядом с 26,7 МГц. Характеристика 512 передачи приблизительно на 14 дБ меньше по величине затухания на резонансной частоте fr, чем характеристика 511 передачи. Таким образом, характеристика 512 передачи имеет существенно улучшенную эффективность передачи по сравнению с характеристикой 511 передачи.
Характеристика 513 передачи представляет собой характеристику передачи, когда расстояние между резонансным элементом 130 и схемой 200 связи по магнитному полю составляет "30 см", таким образом, характеристика 513 передачи представляет собой характеристику передачи, когда схема 200 связи по магнитному полю расположена в средней точке расстояния передачи между резонансными элементами 130 и 330. Характеристика 513 передачи представляет форму колебаний, формирующую пик рядом с резонансной частотой fr. В этом случае величина затухания является наименьшей рядом с резонансной частотой fr. Таким образом, путем установки схемы 200 связи по магнитному полю в средней точке расстояния передачи между резонансными элементами 130 и 330 эффективность передачи становится наибольшей рядом с резонансной частотой fr.
Характеристика 514 передачи представляет собой характеристику передачи, когда расстояние между резонансным элементом 130 и схемой 200 связи по магнитному полю составляет "35 см". Аналогично характеристике 512 передачи, характеристика 514 передачи представляет форму двух пиков рядом с резонансной частотой fr и рядом с 26,7 МГц. Характеристика 514 передачи приблизительно на 5 дБ больше по величине затухания на резонансной частоте fr, чем характеристика 513 передачи.
Характеристика 515 передачи представляет собой характеристику передачи между резонансным элементом 130 и резонансным элементом 330, когда расстояние между резонансным элементом 130 и схемой 200 связи по магнитному полю составляет "40 см", характеристика 515 передачи представляет форму колебаний, формирующую три пика рядом с частотой 24,1 МГц, рядом с резонансной частотой fr и рядом с частотой 27,9 МГц. Характеристика 515 передачи имеет приблизительно на 15 дБ большую величину затухания на резонансной частоте fr, чем характеристика 514 передачи.
Как описано выше, можно понимать, что характеристика передачи изменяется по мере перемещения схемы 200 связи по магнитному полю между резонансными элементами 130 и 330 в состоянии, в котором резонансный элемент 130, схема 200 связи по магнитному полю и резонансный элемент 330 размещены так, что оси их катушек могут быть размещены параллельно друг другу. В этом случае, по мере того, как схема 200 связи по магнитному полю становится ближе к положению средней точки расстояния передачи между резонансными элементами 130 и 330, величина затухания рядом с резонансной частотой fr уменьшается. Таким образом, в результате размещения схемы 200 связи по магнитному полю в средней точке расстояния передачи между резонансными элементами 130 и 330 величина затухания рядом с резонансной частотой fr может быть минимизирована.
На фиг.8В показана характеристика эффективности передачи, представляющая взаимосвязь между расстоянием между резонансным элементом 130 и схемой 200 связи по магнитному полю, и эффективность передачи на основе величины затухания, соответствующей резонансной частоте fr, представленной на фиг.8А. По вертикальной оси представлена эффективность передачи электроэнергии на резонансной частоте между резонансными элементами 130 и 330, и по горизонтальной оси представлено расстояние между резонансным элементом 130 и схемой 200 связи по магнитному полю. Эффективность передачи основана на электроэнергии электрического сигнала, подаваемого из генератора 110 частоты в возбуждаемый элемент 120.
Здесь следует понимать, что эффективность передачи является наивысшей, когда расстояние между резонансным элементом 130 и схемой 200 связи по магнитному полю составляет "30 см". Таким образом, как описано выше, путем размещения схемы 200 связи по магнитному полю в средней точке расстояния передачи между резонансными элементами 130 и 330 эффективность передачи электроэнергии может быть в наибольшей степени улучшена. Таким образом, путем размещения резонансного элемента 130, схемы 200 связи по магнитному полю и резонансного элемента 330 так, что оси их катушек могут быть расположены параллельно друг другу, и также путем размещения схемы 200 связи по магнитному полю в средней точке расстояния передачи между резонансными элементами 130 и 330, эффективность передачи может быть в наибольшей степени улучшена. Таким образом, размещая резонансные элементы 130 и 330 так, чтобы они имели такое же направление магнитного поля, как и у схемы 200 связи по магнитному полю, и путем размещения схемы 200 связи по магнитному полю в средней точке расстояния передачи, эффективность передачи может быть в наибольшей степени улучшена.
Как описано выше, в соответствии со вторым вариантом осуществления, путем размещения схемы 200 связи по магнитному полю между резонансными элементами 130 и 330 таким образом, что магнитное поле может быть сгенерировано приблизительно параллельно направлению магнитного поля резонансных элементов 130 и 330 эффективность передачи может быть улучшена. Кроме того, в этом случае, путем установки схемы 200 связи по магнитному полю в средней точке расстояния передачи между резонансными элементами 130 и 330 эффективность передачи при передаче электроэнергии между резонансными элементами 130 и 330 может быть дополнительно улучшена. По этой причине расстояние передачи между резонансными элементами 130 и 330, при котором может поддерживаться определенная эффективность передачи, может увеличиться.
Кроме того, был описан пример, в котором связь по магнитному полю возникает между резонансными элементами 130 и 330, в результате установки схемы 200 связи по магнитному полю между резонансными элементами 130 и 330, но схема 200 связи по магнитному полю может быть размещена, как описано ниже.
3. Третий вариант осуществления
Пример, в котором схема связи по магнитному полю расположена вокруг резонансного элемента
На фиг.9 показана схема, иллюстрирующая пример размещения резонансного элемента 130, схемы 200 связи по магнитному полю и резонансного элемента 330 в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения. Здесь представлены возбуждаемые элементы 120 и 320, резонансные элементы 130 и 330, и схема 200 связи по магнитному полю. Возбуждаемые элементы 120 и 320, резонансные элементы 130 и 330, и схема 200 связи по магнитному полю являются такими же, как показаны на фиг.1, и они обозначены теми же номерами ссылочных позиций, и, таким образом, их описание здесь исключено.
В этом случае, направления катушек резонансного элемента 130, схемы 200 связи по магнитному полю и резонансного элемента 330 установлены так, что оси катушек резонансного элемента 130, схемы 200 связи по магнитному полю и резонансного элемента 330 могут быть расположены параллельно друг другу. Резонансный элемент 130 и схема 200 связи по магнитному полю размещены через определенный интервал в направлении, перпендикулярном осям катушек, и резонансный элемент 330 размещен в осевом направлении катушек, через заданный интервал от средней точки на расстоянии между резонансным элементом 130 и схемой 200 связи по магнитному полю. Устройство 300 приема энергии принимает электроэнергию из источника 100 питания с помощью резонанса магнитного поля, с использованием резонансного элемента 130 или схемы 200 связи по магнитному полю.
Хотя схема 200 связи по магнитному полю размещена вокруг резонансных элементов 130 и 330, поскольку связь с использованием резонанса магнитного поля возникает между резонансными элементами 130 и 330 и схемой 200 связи по магнитному полю, эффективность передачи между резонансными элементами 130 и 330 может быть улучшена. Таким образом, поскольку область 500 высокой эффективности, в которой получают высокую эффективность передачи электроэнергии, расширяется, резонансный элемент 330 может принимать электроэнергию от резонансного элемента 130 с постоянной скоростью в области 500 высокой эффективности.
Как описано выше, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, путем установки схемы 200 связи по магнитному полю эффективность передачи при передаче электроэнергии между резонансными элементами 130 и 330 может быть улучшена. Примеры применения вариантов осуществления настоящего изобретения будут просто описаны ниже со ссылкой на приложенные чертежи.
4. Пример применения первого - третьего вариантов осуществления
Пример применения коврика для мыши и мыши
На фиг.10 показана блок-схема, иллюстрирующая пример конфигурации коврика 710 для мыши и мыши 720, когда с первого по третий варианты осуществления настоящего изобретения применяют к коврику 710 для мыши и к мыши 720. Здесь представлены коврик 710 для мыши, через который подают электроэнергию, и мышь 720, которая принимает электроэнергию от коврика 710 для мыши. В этой конфигурации, в мыши 720, которая перемещается по коврику 710 для мыши с помощью руки человека, информацию о движении, представляющую величину смещения мыши 720, генерируют, и сгенерированную информацию движения передают в коврик 710 для мыши. Затем предполагается, что информация о движении принимается с помощью коврика 710 для мыши. В таком примерном варианте применения описание будет представлено с фокусированием на размещении резонансных элементов 130 и 330 и схемы 200 связи по магнитному полю, и остальная конфигурация не будет иллюстрироваться на чертеже.
Коврик 710 для мыши включает в себя резонансный элемент 130 и схему 200 связи по магнитному полю. Коврик 710 для мыши соответствует источнику 100 питания, показанному на фиг.1. Мышь 720 включает в себя резонансный элемент 330. Мышь 720 соответствует устройству 300 приема энергии, показанному на фиг.1. Хотя это не показано, коврик 710 для мыши включает в себя генератор 110 частоты и возбуждаемый элемент 120, которые представлены на фиг.1. Кроме того, мышь 720 включает в себя схему 310 выпрямителя, возбуждаемый элемент 220 и схему 340 нагрузки, которые показаны на фиг.1. Здесь в схеме 340 нагрузки измеряют величину смещения, которая представляет собой расстояние перемещения, и направление движения мыши 720, и генерируют результат измерения как информацию движения.
Резонансный элемент 130 представляет собой элемент, имеющий индуктивность и емкость, как описано выше со ссылкой на фиг.1. Резонансный элемент 130 воплощен в виде спиральной катушки. Резонансный элемент 130 обеспечивает связь в виде резонанса магнитного поля со схемой 200 связи по магнитному полю или резонансным элементом 330.
Схема 200 связи по магнитному полю включает в себя четыре резонансных элемента 201-204. Резонансные элементы 201-204 представляют собой элементы, имеющие индуктивность и емкость, и которые воплощены в виде спиральной катушки. Резонансные элементы 201-204 находятся в одной и той же плоскости катушки резонансного элемента 130 и размещены на диагональных линиях резонансного элемента 130, соответственно. Резонансные элементы 201-204 становятся связанными с помощью резонанса магнитного поля с резонансным элементом 130 или 330. Резонансные элементы 201-204 имеют приблизительно такую же резонансную частоту, как и резонансные элементы 130 и 330. Схема 200 связи по магнитному полю представляет собой пример схемы 200 связи по магнитному полю, установленной в объеме формулы изобретения. Резонансные элементы 201-204 представляют собой пример множества резонансных элементов, установленных в объеме формулы изобретения.
Резонансный элемент 330 представляет собой спиральную катушку, имеющую индуктивность и емкость, как описано выше со ссылкой на фиг.1. Резонансный элемент 330 подает в мышь 720 электроэнергию от коврика 710 для мыши посредством резонансной связи магнитного поля с резонансным элементом 130 или схемой 200 связи по магнитному полю.
Как описано выше, путем установки резонансных элементов 201-204 вокруг резонансного элемента 130 в коврике 710 для мыши может быть расширена область, в которой резонансный элемент 330 может принимать электроэнергию. Коврик 710 для мыши представляет собой пример устройства вывода электроэнергии, установленного в пределах объема формулы изобретения. Здесь был описан пример, в котором с первого по третий варианты осуществления настоящего изобретения применяют в коврике 710 для мыши и в мыши 720, но с первого по третий варианты осуществления настоящего изобретения могут применяться в настольном компьютере и в компьютере типа ноутбук. В этом случае, резонансный элемент 130 и множество резонансных элементов в схеме 200 связи по магнитному полю установлены внутри настольного компьютера, и резонансный элемент 330 установлен внутри компьютера типа ноутбук. Таким образом, компьютер типа ноутбук может принимать электроэнергию, подаваемую из настольного компьютера с помощью связи по магнитному полю между резонансным элементом 130 и схемой 200 связи по магнитному полю в настольном компьютере и резонансным элементом 330 в компьютере типа ноутбук.
Ниже будет представлено описание в связи с примером, в котором применяют варианты осуществления настоящего изобретения, когда расстояние между резонансными элементами 130 и 330 является большим из-за ограничений процессов производства полупроводникового устройства.
Пример, когда существует ограничение по изготовлению
На фиг.11 показан вид в поперечном сечении, иллюстрирующий пример структуры укладки полупроводникового устройства, когда первый вариант осуществления настоящего изобретения применяют в полупроводниковом устройстве. Здесь представлены резонансные элементы 130 и 330, схема 200 связи по магнитному полю, подложки 731-733 и металлические слои 741-743. Здесь предполагается, что резонансный элемент 130 и металлический слой 741 сформированы на верхнем участке подложки 731, металлический слой 742 сформирован на подложке 732 на среднем участке, и резонансный элемент 330, и металлический слой 743 сформированы на подложке 733 на нижнем участке. В такой структуре резонансный элемент 330 принимает электроэнергию от резонансного элемента 130 и подает принятую электроэнергию в металлический слой 743.
В этом случае, путем формирования схемы 200 связи по магнитному полю на металлическом слое 742 между резонансными элементами 130 и 330, эффективность передачи электроэнергии между резонансными элементами 130 и 330 может быть улучшена.
На фиг.12 показан вид в плане, иллюстрирующий пример компоновки полупроводникового устройства, когда второй вариант осуществления настоящего изобретения применяют к полупроводниковому устройству. Здесь представлены подложка 730, резонансные элементы 130 и 330 и схема 200 связи по магнитному полю. Здесь предполагается, что резонансные элементы 130 и 330 сформированы на подложке 730 на расстоянии друг от друга через определенный интервал, в связи с производственными ограничениями.
В этом случае, путем формирования схемы 200 связи по магнитному полю в средней точке между резонансными элементами 130 и 330 эффективность передачи электроэнергии между резонансными элементами 130 и 330 может быть улучшена.
Варианты осуществления настоящего изобретения представляют собой примеры для реализации настоящего изобретения и имеют соответствующую взаимосвязь с каждым из установленных элементов изобретения, в пределах объема формулы изобретения, как описано выше. Однако настоящее изобретение не ограничено описанными выше вариантами осуществления, и различные модификации могут быть выполнены в диапазоне, который не выходит за рамки сущности настоящего изобретения.
Например, настоящее изобретение может найти широкое применение в системе передачи электроэнергии, в устройстве вывода электроэнергии и т.п., которые подают электроэнергию, используя резонанс магнитного поля.
Список номеров ссылочных позиций
100
Источник питания
110
Генератор частоты
120, 320
Возбуждаемый элемент
130,201-204, 330
Резонансный элемент
200
Схема связи по магнитному полю
300
Устройство приема энергии
310
Схема выпрямителя
340
Схема нагрузки
710
Коврик для мыши
720
Мышь