CN102474134A - 无触点电力传输和无触点数据传输方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够以无触点方式同时传输电力和信息(数据)的电力传输和数据传输方法及其装置。使一对线圈单元磁耦合,来一边进行电力传输一边进行数据传输,其中,该线圈单元具有由卷绕为平面状的线圈和配置在该线圈背面的磁屏蔽体构成的电力传输用线圈以及由卷绕为平面状的线圈和配置在该线圈背面的磁屏蔽体构成的信息传输用线圈,信息传输用线圈的线圈直径不同于电力传输用线圈的线圈直径,信息传输用线圈和电力传输用线圈层叠配置。
Description
技术领域
本发明涉及以无触点方式进行电力传输和数据传输的方法及其装置,尤其是涉及采用将线圈卷绕为平面状的平面线圈的无触点电力传输和数据传输装置。
背景技术
近年来,尽管UWB(超宽带无线)等无线化不断进展,但电力的无线化在原理上仍旧不可能,因此以非接触方式同时传送电力和信息这一形式的装置其制造很困难。
另一方面,提出有如下方案:以非接触(无触点)方式进行电力传输的无触点电力传输***(专利文献1)和以非接触(无触点)方式进行数据传输的数据载波电路(专利文献2)。
在这些以往的无触点电力传输***及数据载波电路中,将一对线圈相向配置,并通过此一对线圈间的电磁感应在二次侧设备进行电力供给或者进行数据收发等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-230032号公报
专利文献2:日本特开2006-157230号公报
发明内容
发明要解决的问题
一般而言,在如专利文献1那样的***中,电力传输用线圈51采取在输电/用电线圈的外侧具有屏蔽构件的结构,此时的磁通M如图4的(A)那样平行于线圈表面,而不会泄露到屏蔽构件的外部。
而且,关于信息传输用线圈52和电力传输用线圈51的位置关系,考虑如图4的(B)那样配置在同心圆上的形态,但在这样配置的情况下,电力传输用线圈51产生的磁通密度大,而且信息传输用线圈52也如图4的(C)所示那样处于在最佳的方向上接受电力传输用线圈51所发生的磁通M的位置关系上,所以产生大的电动势F,对本来用于信息传输的收发信号造成更大的影响,无法取得足够的SN比(信噪比)。因此,不适宜于信息的传输。另外,在形成该位置关系的情况下,信息传输用线圈的信号亦即磁通M成为电力传输用线圈51的电动势,大半分能量被吸收,损失变大,而不实用。
如上述的以往的无接触型的电力传输***及数据载波电路,虽然能够分别通过在一对线圈间产生的电磁感应单独地传递电力或信息,但不能同时传递信息和电力,再者,也没有要同时传递信息和电力这一技术思想。
本发明着眼于这一点,其目的是提供一种能够以无触点方式同时传递电力和信息(数据)的电力传输以及数据传输装置。
为了达到上述目的,本发明的特征为,使一对线圈单元磁耦合,来一边进行电力传输一边进行数据传输,该线圈单元具有:电力传输用线圈,由卷绕为平面状的线圈和配置在该线圈的背面的磁屏蔽体构成;信息传输用线圈,由卷绕为平面状的线圈和配置在该线圈的背面的磁屏蔽体构成;并且将信息传输用线圈和电力传输用线圈层叠配置成信息传输用线圈位于电力传输用线圈的线圈的外周部分的状态。
发明的效果
在本发明中,由于信息传输用线圈的线圈直径小于电力传输用线圈的线圈直径,并且通过使信息传输用线圈位于电力传输用线圈的线圈外周部分进行层叠配置,使磁场重叠,所以尽管电力传输用线圈的磁通方向贯通信息传输用线圈,但两者为电抵消的位置关系,因而实质上几乎不产生电动势。而且,因信息传输用线圈产生的磁通亦为难以被电力传输用线圈吸收的方向,故能够降低损失。结果能够在不损失信息传输的信号的情况下,以较小的电力传递信息。据此,能够在不损失电力传输的效率且不损失信息传递的能力、品质的情况下,高速地传输数据。
附图说明
图1是表示线圈单元的一个实施方式的立体分解图。
图2是表示线圈单元的不同实施方式的立体分解图。
图3是表示根据电力传输用线圈和信息传输用线圈的配置关系的信息传输用线圈的电动势的图表。
图4是表示电力传输用线圈和信息传输用线圈中的磁通方向的图。
具体实施方式
该线圈单元1通过在电力传输用线圈4的上表面部分层叠配置信息传输用线圈7而构成,其中,电力传输用线圈4是在卷绕为平面状的线圈2的背面侧配置方形的磁屏蔽体3而成的,信息传输用线圈7是在卷绕为平面状的线圈5的背面侧配置方形的磁屏蔽体6而成的。
信息传输用线圈7的线圈直径d小于电力传输用线圈4的线圈直径D,信息传输用线圈7被配置在电力传输用线圈4的靠外周部分。
将这样构成的一对线圈单元1相向配置,将其中的一方作为一次侧线圈(输电侧线圈),将另一方作为二次侧线圈(用电侧线圈),在两线圈间产生电磁感应,而将供给至一次侧线圈的电力以及信息传输到二次侧线圈。
该电力传输用线圈4以及信息传输用线圈7既可以是在叠层印刷电路板上进行印刷布线而形成的,也可以是将单芯的引线卷绕成涡旋状而形成的,还可以是将绞合线卷绕成涡旋状而形成的。
图2所示的结构,仅对构成线圈单元1的电力传输用线圈4以及信息传输用线圈7的线圈2、5以分别形成大致方形进行卷绕为平面状这一点与前述实施方式不同,其他的结构则相同。
在将如上述那样构成的一对线圈单元1相向配置而成的无触点电力传输和无触点数据传输装置中,若形成如下那样的电路结构,则能够在不破坏各自的特点的情况下,实现各自的传输,即,在电力传输用线圈4中,以135kHz的频率进行共振,在信息传输用线圈7中,以24MHz的频率进行共振。这时的电力传输是2.5W,信息传输速度是24Mbps。
作为电力传输用线圈4使用直径45mm的圆形线圈,作为信息传输用线圈7使用直径15mm的圆形线圈,在图4B所示的将电力传输用线圈51和信息传输用线圈52配置于同心圆上的情况以及图1所示的将信息传输用线圈7配置于电力传输用线圈4的外周部分的情况下,对信息传输用线圈7上产生的电动势进行测定,将电力传输用线圈4、51和信息传输用线圈7、52配置于同心圆上时的电动势为30mV,而将信息传输用线圈7、52配置于电力传输用线圈4、51的外周部分时的电动势为1mV。进而,若将信息传输用线圈7、52的中心配置于电力传输用线圈4、51的外周部分,则电动势降低至0.001mV。
根据这一现象可知,信息传输用线圈7、52的位置优选是相反方向的磁通不通过的位置,并且信息传输用线圈的外周边距离电力传输用线圈4、51的中心越远,就越不易受到影响,但考虑到投影面,从部件面积的角度来看,实用的位置希望是使两线圈的外周边相重合的位置。而且,在两线圈的外周边重合的位置,电动势得以充分地抑制,成为适于信息传递的位置。
上述的实施方式说明了以正方形构成磁屏蔽材料的情况,但屏蔽构件还可以是与作为二次侧的设备的形状相吻合的长方形,在此情况下,只要线圈的形状为长方形或者长圆状即可。另外,线圈的形状还可以形成为与磁屏蔽体的形状相吻合的形状,例如既可以是菱形还可以是多边形,或者还可以是圆形或者椭圆形。
附图标记的说明
1…线圈单元、2…电力传输用线圈的线圈、3…电力传输用线圈的磁屏蔽体、4…电力传输用线圈、5…信息传输用线圈的线圈、6…信息传输用线圈的磁屏蔽体、7…信息传输用线圈。
Claims (2)
1.一种电力传输和数据传输方法,其特征在于,
使一对线圈单元(1)磁耦合,来一边进行电力传输一边进行数据传输,
所述线圈单元(1)具有:
电力传输用线圈(4),由卷绕为平面状的线圈(2)和配置在该线圈(2)的背面的磁屏蔽体(3)构成,
信息传输用线圈(7),由卷绕为平面状的线圈(5)和配置在该线圈(5)的背面的磁屏蔽体(6)构成;
在所述线圈单元(1)中,信息传输用线圈(7)的线圈直径小于电力传输用线圈(4)的线圈直径,并且,信息传输用线圈(7)和电力传输用线圈(4)层叠配置成信息传输用线圈(7)位于电力传输用线圈(4)的线圈的外周部分的状态。
2.一种电力传输和数据传输装置,其特征在于,
一对线圈单元(1)相磁耦合,从而能够一边进行电力传输一边进行数据传输,
所述线圈单元(1)具有:
电力传输用线圈(4),由卷绕为平面状的线圈(2)和配置在该线圈(2)的背面的磁屏蔽体(3)构成,
信息传输用线圈(7),由卷绕为平面状的线圈(5)和配置在该线圈(5)的背面的磁屏蔽体(6)构成;
在所述线圈单元(1)中,信息传输用线圈(7)的线圈直径小于电力传输用线圈(4)的线圈直径,并且,信息传输用线圈(7)和电力传输用线圈(4)层叠配置成信息传输用线圈(7)位于电力传输用线圈(4)的线圈的外周部分的状态。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120523 |