CN104052165A - 共振器和无线电力传输设备 - Google Patents

Abstract

根据本发明的实施方式，提供一种共振器和无线电力传输设备。所述共振器包括：第一磁性材料芯，第一绕组和第一凸部。该第一磁性材料芯包括至少一个磁性材料的第一芯块。该第一绕组缠绕在第一磁性材料芯的周围。该第一凸部形成为从在该芯块的第一端和该第一绕组之间的芯块的一部分突出。

Description

共振器和无线电力传输设备

技术领域

这里所述的实施方式涉及共振器和无线电力传输设备。

背景技术

已知无线电力传输设备，其具有彼此相对的初级共振器和次级共振器，并进行无线电力传输。初级共振器和次级共振器每个通过将线圈缠绕在磁性材料芯的周围而构建。初级和次级磁性材料芯的每个包括在平面表面上间隔开的多个芯。该构造允许在与线圈在初级共振器和次级共振器之间的缠绕方向相同的方向上的位置偏移，并允许减小尺寸和重量。然而，在垂直于线圈缠绕方向的方向上（线圈的纵向方向），存在允许的位置偏移范围较窄的问题。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种共振器，所述共振器包括：第一磁性材料芯，所述第一磁性材料芯包括至少一个磁性材料的芯块；第一绕组，所述第一绕组缠绕在所述第一磁性材料芯的周围；和第一凸部，所述第一凸部形成为从在所述芯块的第一端和所述第一绕组之间的芯块的一部分突出。

根据本发明的另一方面，提供一种在设置为彼此相对的第一共振器和第二共振器之间传输电力的无线电力传输设备，其中所述第一共振器包括：第一磁性材料芯，所述第一磁性材料芯包括至少一个磁性材料的芯块；第一绕组，所述第一绕组缠绕在所述第一磁性材料芯的周围；第一凸部，所述第一凸部形成为从在所述芯块的第一端和第一绕组之间的芯块的一部分突出，并且所述第二共振器包括：第二磁性材料芯，所述第二磁性材料芯包括至少一个磁性材料的芯块；第二绕组，所述第二绕组缠绕在所述第二磁性材料芯的周围；和第二凸部，所述第二凸部形成为从在所述第二绕组和所述第二磁性材料芯的芯块的第一端之间的第二磁性材料芯的芯块的一部分突出，所述第二磁性材料的芯块的第一端与所述第一磁性材料芯的芯块的第二端处于同一侧，所述第一磁性材料的芯块的第二端相对于所述第一绕组处于所述第一磁性材料的芯块的第一端的相对侧上。

根据本发明的另一方面，提供一种共振器，该共振器包括：第一磁性材料芯，所述第一磁性材料芯包括至少一个磁性材料的芯块；第一绕组，所述第一绕组缠绕在所述第一磁性材料芯的周围；和第一凸部，所述第一凸部形成为从在所述芯块的第一端和所述第一绕组之间的芯块的一部分突出，其中第一距离限定为在所述芯块的纵向方向上从由所述第一绕组缠绕的芯块部分的中心到所述芯块的第一端的距离，所述第一凸部形成在所述第一端和在所述芯块的纵向方向上与所述第一端分开所述第一距离的一半的位置之间。

附图说明

图1表示根据第一实施方式的无线电力传输设备；

图2表示在第一实施方式中的线圈的纵向方向上的位置偏移；

图3表示共振器及其尺寸的顶视图；

图4表示在两个共振器之间存在位置偏移时，耦合系数的测量结果的图；

图5表示在初级共振器和次级共振器之间的位置偏移；

图6表示当初级共振器没有凸部时的磁场分布；

图7表示当初级共振器具有凸部时的磁场分布；

图8表示次级共振器的尺寸比初级共振器的尺寸略小时，在次级共振器和初级共振器之间的位置偏移；

图8A表示初级共振器的尺寸比次级共振器的尺寸略小时，在次级共振器和初级共振器之间的位置偏移；

图9表示在次级共振器和初级共振器之间的位置偏移，这些共振器的线圈均缠绕在从芯块中心偏置的位置处；

图10表示在次级共振器和初级共振器之间的位置偏移的另一个例子，这些共振器的线圈均缠绕在从芯块中心偏置的位置处；

图11表示根据第二实施方式的无线电力传输设备；

图12表示在第二实施方式中，在线圈的纵向方向上的位置偏移；

图13表示当初级共振器和次级共振器具有相同尺寸时的位置偏移；

图14表示当次级共振器的尺寸比初级共振器的尺寸略小时的位置偏移；

图15表示在次级共振器和初级共振器之间的位置偏移，所述共振器的线圈均缠绕在从芯块的中心偏置的位置处；

图16表示在次级共振器和初级共振器之间的位置偏移的另一个例子，所述共振器的线圈均缠绕在从芯块中心偏置的位置处；

图17表示共振器的变形；

图18表示共振器的可选变形；

图19表示共振器的另一个可选变形；和

图20表示在缠绕着两个线圈的初级共振器和缠绕着一个线圈的次级共振器之间的位置偏移的示例。

具体实施方式

根据该实施方式，提供一种共振器，包括：第一磁性材料芯、第一线圈和第一凸部。

第一磁性材料芯包括至少一个磁性材料的芯块。

第一线圈缠绕在第一磁性材料芯的周围。

第一凸部形成为从在芯块的第一端和第一线圈之间的芯块的一部分突出。

下文中将参考附图详细描述实施方式。

第一实施例

图1表示根据第一实施方式的无线电力传输设备。该无线电力传输设备包括初级共振器和次级共振器。

图1（A）表示初级共振器和次级共振器的平面图。图1（B）表示初级共振器和次级共振器的侧视图，图1（C）表示初级共振器和次级共振器的正视图。

初级共振器11包括磁性材料芯12和缠绕在磁性材料芯12周围的线圈13。磁性材料芯12包括互相间隔开的芯块14、15。芯块14、15具有大致平坦的板状，并靠近线圈13内部的左右端。线圈13缠绕成使得线圈13的中心与芯块14、15的中心一致或几乎一致。在芯块14、15中，线圈缠绕在其周围的部分和该部分附近向内加宽。由于在电力传输时磁通量集中在这些部分，宽度被加宽以减小芯损失。而且，通过使线圈缠绕部分之外的部分变窄，磁性材料的量显著减少，致使重量减小。

凸部14a、14b形成为从在线圈13和芯块14的一端之间以及线圈13和芯块14的另一端之间的芯块部分突出。类似地，凸部15a、15b形成为从在线圈13和芯块15的一端之间以及线圈13和芯块15的另一端之间的芯块部分突出。在每个芯块的面中，这些凸部形成在当初级共振器与次级共振器相对时与次级共振器相对的面上。凸部14a、14b可以由比芯块14具有更大矫顽力的磁性材料形成。凸部15a、15b可以由比芯块15具有更大矫顽力的磁性材料形成。

次级共振器51具有与初级共振器相同的构造，除了不具有凸部之外。也即，次级共振器51包括磁性材料芯52和缠绕在磁性材料芯52周围的线圈53。磁性材料芯52包括互相间隔开的芯块54、55。芯块54、55靠近线圈53内部的左端和右端。芯块54、55具有大致平坦的板状。线圈53缠绕为使得其中心与芯块的中心一致或几乎一致。在芯块14、15中，线圈缠绕在其周围的部分及该部分附近向内加宽。

在图1中，附图标记“D1”表示从初级共振器的芯块的一端或另一端到其中心（更具体地，在芯块的纵向方向上，线圈缠绕着的芯块部分的中心）的尺寸（距离），而附图标记“D2”表示从次级共振器的芯块的一端或另一端到其中心（更具体地，在芯块的纵向方向上，线圈缠绕着的芯块部分的中心）的尺寸（距离）。

现在可以描述当初级共振器和次级共振器在电力传输时相对时，可能发生在初级共振器和次级共振器之间的位置偏移。该位置偏移包括在线圈宽度方向上（在线圈缠绕方向上）的位置偏移和在线圈纵向方向上（在垂直于线圈缠绕方向的方向上）的位置偏移。当初级共振器和次级共振器相对，使得在线圈的纵向方向和宽度方向上的中心相应地重合时，初级共振器和次级共振器处于在任一方向上都没有位置偏移的状态。

图2表示位置偏移发生在初级共振器11和次级共振器51之间的线圈的纵向方向上的状态。在实施方式中，作为一个特征，通过形成在初级共振器11的芯块上的凸部，可以维持高的耦合系数，即使在发生线圈纵向方向上的位置偏移时。高的耦合系数的维持允许高的传输效率。

图3（A）表示共振器的顶视图，其具有与图1（A）左侧所示的次级共振器相同的构造和尺寸。共振器的线圈的宽度方向示出为x轴，而纵向方向示出为y轴。图3（B）是横截面图，表示当如图3（A）所示那样的两个相同的共振器准备好并相对时，在x轴方向（在线圈的宽度方向）上的位置偏移。这里，凸部没有形成在任一个共振器中。该实施方式主要旨在增加对位置偏移尤其是除x轴方向之外的y轴方向上的位置偏移的容差，特别是y轴方向上（线圈的纵向方向）。

图4表示当如图3（A）所示的两个相同的共振器相对设置，然后位置偏移发生在x轴和y轴方向上时，耦合系数的测量值的图。实线图是在x轴方向上的位置偏移与耦合系数的关系图，而虚线图是在y轴方向上的位置偏移与耦合系数的关系图。横坐标表示位置偏移的长度，而纵坐标表示耦合系数的值。相对的线圈之间的距离是150mm。

线圈之间的效率依赖于耦合系数“k”和“Q”值的积。在采用“Q”=200、耦合系数“k”>0.15的共振器的情形下，得到的线圈之间的效率大于95％。当将耦合系数“k”设置为等于0.15或更大作为标准时，允许的位置偏移范围x轴方向等于150mm、y轴方向等于100mm。y轴方向所允许的范围小的原因是存在一个点，在该点处，通过次级线圈的磁通量的总和是0。在图中所示的例子中，当y轴方向上的位置偏移是200mm时，由于消除磁通量而发生耦合系数的下降。y轴方向上的位置偏移对应于y轴方向上尺寸（460mm）的43%。该耦合属性依赖于共振器的外部尺寸。

这里，从次级共振器的芯块的端部到芯块中心的距离表示为“D(A)”（在图3的例子中，“D(A)”是230mm）。在这种情况下，当y轴方向上的位置偏移是“D(A)/2”时，可以将耦合系数提高到大约0.15，位置偏移的影响变得等于在x轴方向上的位置偏移的影响，这可以提高效率。也即，可以将y轴方向上的位置偏移的容差提高到与x轴方向上的位置偏移的容差的水平相同。基于在正常使用中发生的位置偏移的最大长度为“D(A)/2”的假设，考虑将此时的耦合系数提高到大约0.15。

图5表示在图1所示的初级共振器和次级共振器中，在y轴方向位置偏移的状态。下文中，在一些情况下，根据实施方式的初级共振器总称为初级共振器B，而次级共振器总称为次级共振器A。这里，简化起见，假设在x轴方向上没有位置偏移。两个共振器具有相同的尺寸。附图标记“D(A)”表示从芯块的端部到芯块的中心的距离。图中的例子表示在y轴方向上的位置偏移是“D(A)”的一半的状态。在本例中，在两个共振器中，线圈的中心与芯块的中心一致。

假设在初级共振器B中不存在凸部。在这种情况下，如果没有位置偏移，最强的磁耦合产生在两个共振器的芯块的端部之间。然而，一旦在该状态下发生位置偏移，端部之间的磁耦合根据位置偏移而下降。因此，该实施方式通过在初级共振器B中提供凸部而解决该问题。通过在初级共振器中形成凸部，该凸部和次级共振器A的端部之间的距离在位置偏移时变近。由此，强的磁耦合在它们之间产生，该磁耦合补偿在端部之间的磁耦合的下降。特别地，在图中所示的例子中，借助于在页面左侧的凸部的磁耦合502补偿在左侧端部之间的磁耦合501的下降。电磁具有与边缘部分强烈耦合的属性。因此，通过形成凸部，除了芯块的端部以外，形成边缘点，并通过使用这些边缘点，抑制了位置偏移时磁耦合的下降。

图6表示当初级共振器没有凸部时的磁场分布，图7表示当初级共振器具有凸部时的磁场分布。这些磁场分布通过仿真获得。在位置偏移时，凸部和次级共振器的端部之间的磁耦合补偿在端部之间的磁耦合的减少。由此，耦合的减少总体上得以抑制。这里，在本例中，凸部的侧横截面形状是三角形，不同于前面所述的矩形形状。因此，凸部的形状可以是任意的。

现在将描述凸部的分布位置。如图5所示，从次级共振器A的芯块的端部到其中心的距离表示为“D(A)”。从初级共振器B的芯块的端部到其中心的距离表示为“D(B)”。在本例中，优选地，凸部应当形成在自初级共振器B的芯块的端部起{D(B)–D(A)/2}的范围中的位置。例如，其形成为使得凸部的两端的线圈侧端部在该范围内。

如果超出该范围，凸部提供在靠近线圈侧上，当在y轴方向上的位置偏移超出“D(A)”的一半时，凸部的位置超出次级共振器的线圈的中心。在本例中，可能的是，耦合503产生在初级芯块和次级芯块相对于线圈的互相不同侧之间。该耦合是与本来的磁耦合极性相反的耦合，也即，在正极之间或在负极之间的耦合，减少本来的耦合，致使传输效率的降低。

因此，优选地，凸部的位置“P1”应是在自芯块端部起{D(B)–D(A)/2}范围中的位置。这同样适用于在横跨线圈的相对侧上的凸部的位置。关于在y轴方向上发生位置偏移时耦合系数减小的抑制，有效的是，凸部设置在离开芯块端部的位置。

在图5所示的例子中，初级共振器和次级共振器具有相同的尺寸。将讨论次级共振器A在线圈纵向方向上的尺寸比初级共振器B更小的情形。

图8表示的构造中，次级共振器A在线圈纵向方向上的尺寸比初级共振器B更小。在这种情况下，假设线圈纵向方向上的位置偏移是“D(A)”的一半。为了避免与本来的磁耦合极性相反的耦合803，类似于图5中的例子，凸部的每个位置“P2(1)”、“P2(2)”优选是在自芯块的端部中的一个相应端部起{D(B)–D(A)/2}范围中的位置。即使当位置偏移达到“D(A)”的一半时，初级共振器B的凸部和次级共振器A的端部之间的磁耦合802补偿在端部之间的磁耦合801的减少。

图8A表示的构造中，初级共振器B在线圈纵向方向上的尺寸比次级共振器A更小。在本例中，为了避免与本来的磁耦合极性相反的耦合803a，凸部的位置“P2a(1)”、“P2a(2)”中的每个位置优选是在自芯块的端部中的一个相应端部起{D(B)–D(A)/2}范围中的位置。即使当位置偏移达到“D(A)”的一半时，初级共振器B的凸部和次级共振器A的端部之间的磁耦合802a补偿在端部之间的磁耦合801a的减少。

在前面所示的例子中，在初级侧和次级侧中，线圈的中心与芯块的中心一致。下面将描述线圈的中心从芯块的中心偏离的情形。

如图9所示，在位于上侧的次级共振器A和位于下侧的初级共振器B两者中，线圈均缠绕在从芯块中心偏离的位置处。在次级共振器A中，线圈缠绕在相对于中心的前侧，并且在初级共振器B中，线圈也缠绕在相对于中心的前侧。这里，纸面的左侧是前侧，纸面的右侧是相对于前侧的后侧。

将讨论次级共振器A相对于初级共振器B位置偏移到前侧的情形。在初级共振器B中，从芯块前侧端到线圈中心的距离表示为“Df(B)”。在次级共振器A中，从芯块后侧端到线圈中心的距离表示为“Db(A)”。

这里将讨论位置偏移是“Db(A)”的一半的情形。为了避免与本来的磁耦合极性相反的耦合1403，凸部在前侧的位置“P3”优选是自芯块前侧上的端部起{Df(B)–Db(A)/2}范围中的位置。

即使当位置偏移达到“Db(A)”的一半时，通过形成在后侧的凸部，与次级共振器A的芯块的后侧端的磁耦合1402补偿在后侧端之间的磁耦合1401的减少。凸部在后侧上的位置的状态将在下面的图10中描述。

在图9所示的例子中，次级共振器相对于初级共振器位置偏移到前侧。将讨论位置偏移到后侧的情形。图10表示在本情形下的状态。从次级共振器A的芯块的前侧端到线圈中心的距离表示为“Df(A)”。从初级共振器B的芯块的后侧端到线圈中心的距离表示为“Db(B)”。

将讨论到后侧的位置偏移是“Df(A)”的一半的情形。为了避免与本来的磁耦合极性相反的耦合1503，凸部的位置“P4”优选是自芯块后侧端起{Db(B)–Df(A)/2}范围中的位置。

即使当位置偏移达到“Df(A)”的一半时，借助于形成在前侧的凸部与次级共振器A的端部的磁耦合1502补偿在端部之间的磁耦合1501的减少。

这里，在本例中，在次级共振器A和初级共振器B中，线圈缠绕在从芯块中心偏离的位置处，优选地，芯块应当设置为使得较长部和较短部的前后方向对于两个线圈是相同的。由此，期望由于位置偏移而导致的耦合系数的下降得以减少。

前面所示共振器的磁性材料芯块具有平板形状，但是可以具有其他不同的形状。

图17表示共振器例子的侧视图，其中凸部形成在具有其他形状的芯块上。

图17（A）中，芯块的两端的厚度是薄的，致使重量减小。附图标记A1、A2表示凸部。

图17（B）中，线圈围绕其缠绕的部分的厚度比较于其他部分阶梯状增加。附图标记B1、B2表示凸部。

图17（C）中，芯块的厚度整体上是均匀的，但是两个端部向上侧偏置大约半个厚度。由此，到相对的共振器的距离得以减小，致使耦合系数的增加。附图标记C1、C2表示凸部。

图17（D）中，芯块厚度随着靠近中心而增加。线圈缠绕在最厚部的中心部周围。芯块整体上具有上下对称的形状。附图标记D1、D2表示凸部。

图17（E）中，尽管芯块厚度改变以随着靠近中心而增加，不同于图17（D），芯块整体上具有上下不对称的形状。附图标记E1、E2表示凸部。

不同于图17所示，对于其上形成凸部的芯块的形状，可以具有不同的变形。具体地，图18表示相对于平面形状的变形。

在图18（A）中，在左、右芯块的每个中，中心部的宽度向外加宽。附图标记A1、A2、A3和A4表示凸部。

在图18（B）中，在左、右芯块的每个中，中心部的宽度向内部和向外部都加宽。附图标记B1、B2、B3和B4表示凸部。

在图18（C）中，在左、右芯块的每个中，宽度整体上是均匀的。附图标记C1、C2、C3和C4表示凸部。

在图18（D）中，在左、右芯块的每个中，宽度随着靠近中心部而向内逐步加宽，在中心附近是恒定的。附图标记D1、D2、D3和D4表示凸部。

在图18（E）中，在左、右芯块的每个中，宽度随着靠近中心向外逐步加宽，在中心附近是恒定的。附图标记E1、E2、E3和E4表示凸部。

在图18（F）中，在左、右芯块的每个中，宽度随着靠近中心部而向内部和向外部都逐步加宽，在中心附近是恒定的。附图标记F1、F2、F3和F4表示凸部。

在图18（G）中，在左、右芯块的每个中，中心部和两个端部的宽度向外加宽。附图标记G1、G2、G3和G4表示凸部。

在图18（H）中，在左、右芯块的每个中，中心部和两个端部的宽度向内部加宽。附图标记H1、H2、H3和H4表示凸部。

在图18（I）、18（J）和18（K）中，多个线圈间隔地缠绕在一对芯块的周围。也即，磁性材料芯的绕组包括多个彼此间隔开的线圈。通过将线圈缠绕在多个位置，可以分散温度升高的位置。

在图18（I）中，在芯块中，两个线圈围绕其缠绕的部分的宽度向内加宽。两个端部以锥形形状变窄，导致重量的减小。附图标记I1、I2、I3和I4表示凸部。

在图18（J）中，在左、右芯块的每个中，两个线圈围绕其缠绕的部分的宽度向内加宽。线圈围绕其缠绕的部分集中到芯块的中心。附图标记J1、J2、J3和J4表示凸部。

在图18（K）中，在左、右芯块的每个中，两个线圈围绕其缠绕的部分的宽度向内加宽。两个端部的宽度以阶梯形状变窄，导致重量的减小。附图标记K1、K2、K3和K4表示凸部。

在前面所述的例子中，包括在初级共振器和次级共振器中的芯块的数量是两个，但是可以是三个或更多，或者可以是一个。其例子将在下面示出。

图19（A）、19(B)、19(C)、19（D）、19(E)、19(F)表示芯块的数量是三个的例子。在图19（A）到图19（D）中，三个芯块彼此间隔开。在图19（E）和图19（F）中，三个芯块组合为一体，中央芯块在线圈的纵向方向上具有比两侧更小的尺寸。在图19（A）到图19（D）中，凸部形成在三个芯块的每个上。附图标记A1、A2、A3、A4、A5、A6、B1、B2、B3、B4、B5、B6、C1、C2、C3、C4、C5、C6、D1、D2、D3、D4、D5、D6表示凸部。在图19（E）中，凸部E1、E2、E3、E4只形成在两侧的芯块上。在图19（F）中，在纸面中具有椭圆形状的凸部F1、F2横跨三个芯块形成。图19（A）到图19（F）所示的每个芯块的厚度可以是均匀的，或可以采用如图17所示的不同变形。

在图19（G）中，芯块的数量是一个。在图19（G）中，在纵向芯块的中心处，两个线圈彼此间隔开。凸部G1、G2形成在从单个芯块的两端到线圈侧稍微分开的位置。在图19（G）中，单个线圈缠绕在具有平板形状的单个磁性材料芯的中心周围。在纸面中具有椭圆形状的凸部H1、H2形成在从磁性材料芯的两端到线圈侧稍微分开的位置。芯块或磁性材料的厚度可以是均匀的，或者可以采用如图17所示的不同变形。

现在将讨论两个线圈如图18（I）、18（J）和18（K）那样缠绕在芯块周围的情形下的凸部的位置。

如图20所示，在上侧的次级共振器A中，与磁性材料芯的绕组相同，两个线圈间隔地缠绕。线圈缠绕在从芯块中心到前侧和后侧隔开相同距离“L1”的位置。这些线圈的匝数和导线间距是相同的。对于在下侧上的初级共振器B，类似于前面的，单个线圈缠绕着，凸部形成在线圈的两侧上。在初级共振器B中，线圈的中心与芯块的中心一致。

将讨论次级共振器A相对于初级共振器B位置偏移到后侧的情形。在该情形下，假设在两个线圈之间的芯块部分的中心对应于线圈的中心，凸部可以如图5和图8所示那样形成在相同的范围中。也即，在初级共振器中，凸部优选设置在位置“P30”处，即从芯块端部起{D(B)–D(A)/2}范围中。这同样适用于在横跨线圈的相对侧上的凸部的位置。

在如图20所示的例子中，在两个线圈之间的芯块部分的中心与芯块的中心一致，但是在一些例子中，在两个线圈之间的芯块部分的中心不与芯块的中心一致。在这样的例子中，同样假设在两个线圈的芯块部分的中心对应于线圈的中心，凸部也可以形成在如图9和图10所示的相同范围中。

在上述实施方式中，凸部分别形成在线圈的两侧上。然而，凸部可以只形成在任一侧上。当希望位置偏移只发生在前侧和后侧任一侧时，这是尤其有效的。

在实施方式中，在线圈的两侧的每个上，只形成一个凸部，但是也可以形成两个或更多个凸部。另外，对于线圈两侧的每侧，可以形成不同数量的凸部。

在实施方式中，在芯块的面当中，凸部形成在对着次级共振器的面（表面）上。然而，凸部可以形成在其他面上，例如在芯块的两个侧面的任一个或两个上。另外，凸部可以形成为与芯块的表面和芯块的一个或其他侧面两者重叠。

综上所述，根据该实施方式，即使当垂直于线圈缠绕方向的方向上发生一定程度的位置偏移，也可以抑制在共振器之间的耦合系数的减小。

这里，在第一实施方式中，示出了凸部设置在初级共振器中而未设置在次级共振器中的模式。然而，凸部设置在次级共振器而未设置在初级共振器中的模式也是允许的。

第二实施例

图11表示根据第二实施方式的无线电力传输设备。与第一实施方式不同的地方在于凸部形成在次级共振器和初级共振器的芯块上。其他构成与第一实施方式相同。因此，相同的附图标记分配给相同或相应的元件，并省略了重复的描述。

在次级共振器61中，凸部54a、54b形成在芯块54上，而凸部55a、55b形成在芯块55上。更具体地，凸部54a、54b形成为从在芯块54的一端和另一端与线圈53之间的芯块部分突出。凸部54a、54b形成在与芯块54的一端和另一端间隔开的位置处。类似地，凸部55a、55b形成为从在芯块55的一端和另一端与线圈53之间的芯块部分突出。凸部55a、55b形成在与芯块55的一端和另一端间隔开的位置处。

当次级共振器与初级共振器对齐时，在芯块的面当中，在次级共振器中的这些凸部形成在与初级共振器相对的面上。然而，类似于在第一实施方式中描述的初级共振器，凸部形成所在的面可以是其他面。凸部54a、54b可以由比芯块54具有更大矫顽力的磁性材料形成。凸部55a、55b可以由比芯块55具有更大矫顽力的磁性材料形成。

图12表示位置偏移在线圈的纵向方向上发生在如图11所示的初级共振器和次级共振器之间的状态。在实施方式中，通过在次级侧和初级侧的芯块上形成凸部，可以维持更高的耦合系数，即使线圈在纵向方向上发生位置偏移时。这实现了更高的传输效率。

图13表示这样的情形，其中在下侧的初级共振器B和在上侧的次级共振器A具有相同的尺寸，并且次级共振器A向后侧位置偏移“D(A)”的一半。在初级共振器B和次级共振器A两者中，线圈的中心与芯块的中心相应地一致。附图标记“D(A)”表示从次级共振器A的芯块的一端到其中心的距离。

假如在次级共振器A中未设置凸部。在这种情况下，如果没有位置偏移，在两个共振器的芯块的两侧中，端部彼此最强烈地磁性地耦合。然而，一旦次级共振器在该状态下向后侧位置偏移，后侧端部之间的磁性耦合大大地减小。因此，通过在次级共振器A中设置凸部，该实施方式解决了该问题。也即，在位置偏移到后侧的情形下，在位于次级共振器A的后侧上的凸部和位于初级共振器B的后侧上的端部之间的距离变近，在凸部和端部之间的耦合1202补偿后侧上的端部之间的磁耦合1201的下降。而且，类似于第一实施方式，在位于初级共振器的前侧上的凸部和位于次级共振器的前侧上的端部之间的距离变近，在凸部和端部之间的磁耦合1102补偿前侧上的端部之间的磁耦合1101的下降。因此，磁耦合的下降得以抑制。

现在将描述形成在次级共振器中的凸部的位置。从次级共振器A的芯块的端部到线圈的中心的距离表示为“D(A)”。从次级共振器B的芯块的端部到线圈的中心的距离表示为“D(B)”。类似于第一实施方式，初级共振器B的凸部的位置“P5”在自芯块端部起{D(B)–D(A)/2}的范围内。次级共振器A的凸部的位置“P6”在自芯块端部起{D(A)/2}的范围内的位置。

如果凸部设置在自初级共振器B的芯块的端部起超出{D(B)–D(A)/2}处，或者凸部设置在自次级共振器A的芯块的端部起超出{D(A)/2}处，则凸部的位置超出相对共振器的中心。在这种情况下，存在芯块的相互对着的侧面之间的耦合1103或1104产生在初级共振器B和次级共振器A之间的可能性。该耦合是与本来的磁耦合极性相反的耦合，减少了本来的耦合，由此降低了传输效率。

因此，次级共振器A的凸部的位置优选应在自芯块的端部起{D(A)/2}的范围中，而初级共振器B的凸部的位置应在自芯块的端部起{D(B)–D(A)/2}的范围中。

在如图11到图13所示的例子中，初级共振器和次级共振器具有相同的尺寸。次级共振器A在线圈纵向方向上的尺寸比初级共振器B小的情形也可以类似地讨论。

图14表示在上侧的次级共振器A在线圈纵向方向上的尺寸比在下侧上的初级共振器B的略小的情形下的位置偏移。在这种情况下，假定在线圈纵向方向上的位置偏移是“D(A)”的一半。这里，在初级侧和次级侧中，线圈的中心与芯块的中心一致。

为了避免与本来的磁耦合极性相反的耦合1203、1204，优选地，初级共振器B的凸部的位置“P10”应在自芯块的端部起{D(B)–D(A)/2}的范围内。这同样适用于在横跨线圈的相对侧上的凸部。优选地，次级共振器A的凸部的位置“P11”应在自芯块的端部起{D(A)/2}的范围中。这同样适用于横跨线圈的相对侧上的凸部。

即使在位置偏移达到“D(A)”的一半时，在次级共振器A的后侧上的凸部和在初级共振器B的后侧上的端部之间的磁耦合1205补偿在端部之间的磁耦合1206的下降。类似于第一实施方式，在初级共振器B的前侧上的凸部和在次级共振器A的前侧的端部之间的磁耦合1202补偿在端部之间的磁耦合的下降。

在前面示出的例子中，在初级共振器和次级共振器两者中，相应线圈的中心与芯块的中心一致。在下文中，在初级共振器和次级共振器两者中，将示出线圈缠绕在从芯块中心偏离的位置处的情形。

如图15所示，在次级共振器A和初级共振器B两者中，线圈缠绕在从芯块中心偏离的位置处。在次级共振器A中，线圈相对于芯块的中心缠绕在前侧上，而在初级共振器B中，线圈也缠绕在相对于芯块中心的前侧上。

将讨论次级共振器A相对于初级共振器B朝着前侧位置偏移的情形。在次级共振器A中，从芯块后侧端到线圈中心的距离表示为“Db(A)”。在初级共振器B中，从芯块前侧端到线圈中心的距离表示为“Df（B）”。将讨论次级共振器朝着前侧位置偏移“Db(A)”的一半的情形。为了避免与本来的的磁性耦合极性相反的耦合1603、1604，在初级共振器B的前侧上的凸部的位置“P12”应在自芯块前侧上的端部起{Df(B)–Db(A)/2}的范围内。优选地，在次级共振器A的后侧上的凸部的位置“P13”应在自芯块后侧上的端部起{Db(A)/2}的范围内。

即使当位置偏移的长度达到Db(A)的一半时，在初级共振器B的芯块的后侧上的凸部和在次级共振器A的后侧上的端部之间的磁耦合1602补偿在端部之间的磁耦合1601的减小。类似地，在初级共振器B的芯块的前侧上的端部和次级共振器A的前侧上的凸部之间的磁耦合补偿在前侧上的端部之间的磁耦合的减小。由此保持高的耦合系数状态。

在本例中，次级共振器相对于初级共振器位置偏移到前侧。将讨论位置偏移到后侧的情形。图16表示了这种情况下的情形。

从次级共振器A的芯块的前侧端到线圈中心的距离表示为“Df(A)”。从初级共振器B的芯块的后侧端到线圈中心的距离表示为“Db(B)”。将讨论次级共振器朝着后侧位置偏移“Df(A)”的一半的情形。为了避免与本来的磁性耦合极性相反的耦合1703、1704，在初级共振器B的后侧上的凸部的位置“P15”应在自芯块后侧上的端部起{Db(B)–Df(A)/2}的范围内。优选地，在次级共振器A的前侧上的凸部应在自芯块端部起{Df(A)/2}的范围内的位置处。

即使当到后侧的位置偏移达到“Df(A)}”的一半时，在初级共振器B的前侧上的凸部和在次级共振器A的芯块的前侧上的端部之间的磁耦合1702补偿在前侧上的端部之间的磁耦合1701的减小。类似地，在初级共振器B的后侧上的端部和次级共振器A的芯块的后侧上的凸部之间的磁耦合补偿在后侧上的端部之间的磁耦合的下降。由此保持高的耦合系数状态。

因此，在这样的情形下，其中在次级共振器A和初级共振器B两者中，线圈缠绕在从芯块中心偏置的位置处，芯块优选应设置成使得较长部和较短部的前后方向与两个线圈相同。由此，可以期望，通过位置偏移导致的耦合系数的下降得以减小。

尽管已经描述了一些实施方式，这些实施方式只通过例子表示，而不旨在限定本发明的范围。事实上，这里所述的新颖的实施方式可以以许多其他形式实现；而且，在这里所述的实施方式的形式中的不同省略、替代和改变可以在不脱离本发明精神的情形下实现。后面的权利要求及其等同物旨在覆盖这样的形式或变形，如同将落入本发明的范围和精神内。

Claims (13)

1.一种共振器，所述共振器包括：

第一磁性材料芯，所述第一磁性材料芯包括至少一个磁性材料的芯块；

第一绕组，所述第一绕组缠绕在所述第一磁性材料芯的周围；和

第一凸部，所述第一凸部形成为从在所述芯块的第一端和所述第一绕组之间的芯块的一部分突出。

2.根据权利要求1所述的共振器，其中

所述共振器设置为与不同的共振器相对，该不同的共振器包括含有至少一个磁性材料的芯块的磁性材料芯和缠绕在该磁性材料芯的周围的绕组，

第一距离限定为在所述共振器的芯块的纵向方向上从由所述第一绕组缠绕的芯块部分的中心到该芯块的第一端的距离，

第二距离限定为在所述不同的共振器的芯块的纵向方向上从由所述绕组缠绕的芯块部分的中心到所述不同的共振器中的芯块的一端的距离，所述不同的共振器的芯块的所述一端与位于所述第一端相对于所述第一绕组的相对侧上的第一磁性材料芯的芯块的第二端处于同一侧，和

所述第一凸部形成在所述第一端和在所述第一磁性材料芯的芯块的纵向方向上与所述第一端分开一个距离的位置之间，该距离通过从所述第一距离减去第二距离的一半而获得。

3.根据权利要求1所述的共振器，其中

所述第一凸部由比所述芯块具有更大的矫顽力的磁性材料形成。

4.根据权利要求1所述的共振器，还包括

第二凸部，所述第二凸部形成为从在所述第一绕组和所述芯块的第二端之间的芯块的一部分突出，所述第二端相对于第一绕组在所述第一端的相对侧上。

5.根据权利要求4所述的共振器，其中

该共振器设置为与包括含有至少一个磁性材料的芯块的磁性材料芯和缠绕在该磁性材料芯周围的绕组的不同的共振器相对，

第三距离限定为在所述共振器的芯块的纵向方向上从由所述第一绕组缠绕的芯块部分的中心到所述芯块的第二端的距离，和

第四距离限定为在所述不同的共振器中的芯块的纵向方向上从由所述绕组缠绕的芯块部分的中心到所述不同的共振器中的磁性材料芯的芯块的一端的距离，所述不同的共振器中的所述芯块的一端与所述第一磁性材料芯的芯块的第一端处于同一侧，

所述第二凸部形成在所述第二端和在所述第一磁性材料芯的芯块的纵向方向上与所述第二端分开一定距离的位置之间，该距离通过从所述第三距离减去第四距离的一半而获得。

6.根据权利要求4所述的共振器，其中

所述第二凸部由比所述第一磁性材料芯的芯块具有更大矫顽力的磁性材料形成。

7.一种在设置为彼此相对的第一共振器和第二共振器之间传输电力的无线电力传输设备，其中

所述第一共振器包括：

第一磁性材料芯，所述第一磁性材料芯包括至少一个磁性材料的芯块；

第一绕组，所述第一绕组缠绕在所述第一磁性材料芯的周围；

第一凸部，所述第一凸部形成为从在所述芯块的第一端和第一绕组之间的芯块的一部分突出，并且

所述第二共振器包括：

第二磁性材料芯，所述第二磁性材料芯包括至少一个磁性材料的芯块；

第二绕组，所述第二绕组缠绕在所述第二磁性材料芯的周围；和

第二凸部，所述第二凸部形成为从在所述第二绕组和所述第二磁性材料芯的芯块的第一端之间的第二磁性材料芯的芯块的一部分突出，所述第二磁性材料的芯块的第一端与所述第一磁性材料芯的芯块的第二端处于同一侧，所述第一磁性材料的芯块的第二端相对于所述第一绕组处于所述第一磁性材料的芯块的第一端的相对侧上。

8.根据权利要求7所述的无线电力传输设备，其中

第一距离限定为在所述第一磁性材料芯的芯块的纵向方向上从由所述第一绕组缠绕的芯块部分的中心到所述第一磁性材料芯的芯块的第一端的距离，和

第二距离限定为在所述第二磁性材料芯的芯块的纵向方向上从由所述第二绕组缠绕的芯块部分的中心到所述第二磁性材料芯的芯块的第一端的距离，

所述第一凸部形成在所述第一磁性材料芯的芯块的第一端和在所述第一磁性材料芯的芯块的纵向方向上与所述第一端分开一个距离的位置之间，该距离通过从所述第一距离减去第二距离的一半而获得，

所述第二凸部形成在所述第二磁性材料芯的芯块的第一端和在所述第二磁性材料芯的芯块的纵向方向上与所述第一端分开所述第二距离的一半的位置之间，并且

所述第一磁性材料芯的芯块的长度比所述第二磁性材料芯的芯块的长度更长。

9.根据权利要求7所述的无线电力传输设备，其中

所述第一凸部或第二凸部由比所述第一磁性材料芯的芯块或所述第二磁性材料芯的芯块具有更大矫顽力的磁性材料形成。

10.根据权利要求7所述的无线电力传输设备，还包括

第三凸部，所述第三凸部形成为从在所述第一绕组和所述第一磁性材料芯的芯块的第二端之间的第一磁性材料芯的芯块的一部分突出，和

第四凸部，所述第四凸部形成为从在所述第二绕组和第二磁性材料芯的芯块的第二端之间的第二磁性材料芯的芯块的一部分突出，所述第二磁性材料芯的芯块的第二端相对于所述第二绕组在所述第二磁性材料芯的芯块的第一端的相对侧。

11.根据权利要求10所述的无线电力传输设备，其中

第三距离限定为在所述第一磁性材料芯的芯块的纵向方向上从由所述第一绕组缠绕的芯块部分的中心到所述第一磁性材料芯的芯块的第二端的距离，并且

第四距离限定为在所述第二磁性材料芯的芯块的纵向方向上从由所述第二绕组缠绕的芯块部分的中心到所述第二磁性材料芯的芯块的第二端的距离，

所述第三凸部形成在所述第一磁性材料芯的芯块的第二端和在所述第一磁性材料芯的芯块的纵向方向上与其第二端分开一个距离的位置之间，该距离通过从所述第三距离减去第四距离的一半而获得，和

所述第四凸部形成在所述第二磁性材料芯的芯块的第二端和在所述第二磁性材料芯的芯块的纵向方向上与其第二端分开所述第四距离的一半的位置之间，并且

所述第一磁性材料芯的芯块的长度比所述第二磁性材料芯的芯块的长度更长。

12.根据权利要求10所述的无线电力传输设备，其中

所述第三凸部或第四凸部由比所述第一磁性材料芯的芯块或第二材料材料芯的芯块具有更大矫顽力的磁性材料形成。

13.一种共振器，该共振器包括：

第一磁性材料芯，所述第一磁性材料芯包括至少一个磁性材料的芯块；

第一绕组，所述第一绕组缠绕在所述第一磁性材料芯的周围；和

第一凸部，所述第一凸部形成为从在所述芯块的第一端和所述第一绕组之间的芯块的一部分突出，其中

第一距离限定为在所述芯块的纵向方向上从由所述第一绕组缠绕的芯块部分的中心到所述芯块的第一端的距离，

所述第一凸部形成在所述第一端和在所述芯块的纵向方向上与所述第一端分开所述第一距离的一半的位置之间。