JP2012228147A - 共鳴式非接触給電システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】共鳴式非接触給電システム10は、送電側(一次側)ディバイスとして、高周波電源20と、一次コイル30と、一次共鳴コイル35とを備える。一次コイル30は送電側同軸ケーブル60を用いて高周波電源20に接続されている。さらに、共鳴式非接触給電システム10は、送電側金属シールド80を備え、一次コイル30及び一次共鳴コイル35の周囲を覆っている。送電側同軸ケーブル60の同軸ケーブル外導体64と送電側金属シールド80は、同軸オスコネクタ部66及び同軸メスコネクタ部86によりネジ嵌合で接続する。
【選択図】図5
Description
(1)伝送路にて同軸ケーブルを使用した場合、電流が一次側の同軸ケーブル(送電側同軸ケーブル60)の同軸ケーブル外導体64内側だけでなく外側にも流れてしまい、放射電磁界が発生する。
(2)一次コイル30から一部の電磁界が同軸ケーブル外導体64と結合し、誘導電流が流れることで放射電磁界が発生する。
(3)二次共鳴コイル45からの電磁界の全てが二次コイル40と結合するわけでなく、一部の電磁界が受電側同軸ケーブル70の同軸ケーブル外導体74と結合して誘導電流が流れることで放射電磁界が発生する。
また、前記受電側共鳴コイル部と負荷装置とを電気的に接続するに第2の同軸ケーブルと、前記受電側共鳴コイル部を良導体で外側から覆って収容するとともに、前記第2の同軸ケーブルの外導体によって前記負荷装置の筐体に電気的に接続される受電側シールド部と、を備え、前記受電側シールドの大きさは、前記受電側共鳴コイル部の電磁結合に影響を及ぼさないように設定されており、前記受電側共鳴コイル部は、前記受電側シールドに収容された状態で、前記受電側シールドからはみ出さないように設定されてもよい。
また、前記送電側シールドは、前記受電側共鳴コイル部側に、電磁結合に影響を及ぼさない材質及び構造の第1のフタ体を備えてもよい。
また、前記受電側シールドは、前記送電側共鳴コイル部側に、電磁結合に影響を及ぼさない材質及び構造の第2のフタ体を備えてもよい。
(1)高周波電源20:
周波数13.56MHZ(±1MHz)、出力電力3kW。
(2)同軸ケーブル1(送電側同軸ケーブル60):
同軸ケーブル(3m)を高周波電力の伝送線として利用し、高周波電源20とループコイル(一次コイル30)とを接続する。
電磁界測定箇所…5箇所(50cm間隔)
(3)同軸ケーブル2(受電側同軸ケーブル70):
同軸ケーブル(2m)を高周波電力の伝送線として利用し、受電側ループコイル(二次コイル40)とアッテネータ(負荷)とを接続。
(4)ループコイル(30、40):
銅製 直径150mm、銅線直径5mm。
送電側と受電側は同構造である。
(5)共鳴コイル(35、45):
銅製 直径300mm 内径185mm、銅線直径5mm、ピッチ5mm 渦巻き型。
送電側と受電側とは同構造であり、コイル間距離200mm。
(6)金属ケース(送電側及び受電側金属シールド80、90)<本実施形態(図12)のみ>:
送電側及び受電側同軸ケーブル60、70の同軸ケーブル外導体64、74に接続されて、ループコイル(30、40)と共鳴コイル(35、45)を覆う。
(7)負荷装置50:
アッテネータで受電側の高周波電力を所定量減衰させ、スペクトラムアナライザにて信号レベルを測定する。
・本実施形態の金属ケースを用いた共鳴式非接触給電システム10では図12に示す測定系により測定した。また、対比となる金属ケースを用いない従来タイプの共鳴式非接触給電システム510では図10に示す測定系により測定を行った。
・各測定点に電磁界センサを設置する。測定点から電磁界センサ面までの垂直距離を50mmとする。
・高周波電源20から、周波数13.56MHzの3kW電力を出力し、電磁界センサにより測定された電界の最高値、及び磁界の最高値を取得する。
・同軸ケーブル1(送電側同軸ケーブル60)と同軸ケーブル2(受電側同軸ケーブル70)を直結する。
・高周波電源20から、周波数13.56MHzの3kW電力を出力する。
・受電側の負荷装置50に届く電力をスペクトラムアナライザで測定する。この電力をA(100%)とする。
・直結状態で測定後、高周波電源20の出力を停止する。
<金属ケース無しの構成の測定>
・同軸ケーブル1(送電側同軸ケーブル60)に送電コイル(30、35)を接続し、同軸ケーブル2(受電側同軸ケーブル70)に受電コイル(40、45)を接続する。共鳴式非接触給電システム510を図10の様に構成する。
・高周波電源20から、周波数13.56MHzの3kW電力を出力する。
・受電側の負荷装置50に届く電力をスペクトラムアナライザで測定する。この電力をB1とする。
・コイル間伝送効率(%)を、次の式1により算出する。
(B1/A)×100 ・・・式(1)
<金属ケース有りの構成の測定>
・同軸ケーブル1(送電側同軸ケーブル60)に送電コイル(30、35)を接続し、同軸ケーブル2(受電側同軸ケーブル70)に受電コイル(40、45)を接続する。共鳴式非接触給電システム10を図12の様に、金属ケース(送電側及び受電側金属シールド80、90)を追加して構成する。
・高周波電源から、周波数13.56MHzの3kW電力を出力する。
・受電側の負荷装置50に届く電力をスペクトラムアナライザで測定する。この電力をB2とする。
・コイル間伝送効率(%)を、次の式1により算出する。
(B2/A)×100 ・・・式(1)
20 高周波電源
22 発振源
24 電源筐体
30 一次コイル
35 一次共鳴コイル
40 二次コイル
45 二次共鳴コイル
50 負荷装置
52 負荷
54 負荷筐体
60 送電側同軸ケーブル
62、72 同軸ケーブル内導体
64、74 同軸ケーブル外導体
66 同軸オスコネクタ部
88 フタ体
70 受電側同軸ケーブル
80 送電側金属シールド
82、92 シールド側面
84、94 シールド底面
86 同軸メスコネクタ部
90 受電側金属シールド
Claims (4)
- 高周波電源に第1の同軸ケーブルによって接続された送電側共鳴コイル部から受電側共鳴コイル部へ非接触の共鳴作用によって電力を伝送する共鳴式非接触給電システムであって、
前記送電側共鳴コイル部を良導体で外側から覆って収容するとともに、前記第1の同軸ケーブルの外導体によって前記高周波電源の筐体に電気的に接続される送電側シールド部と、
を備え、
前記送電側シールドの大きさは、前記送電側共鳴コイル部の電磁結合に影響を及ぼさないように設定されており、
前記送電側共鳴コイル部は、前記送電側シールドに収容された状態で、前記送電側シールドからはみ出さないように設定されている
ことを特徴とする共鳴式非接触給電システム。 - 前記受電側共鳴コイル部と負荷装置とを電気的に接続する第2の同軸ケーブルと、
前記受電側共鳴コイル部を良導体で外側から覆って収容するとともに、前記第2の同軸ケーブルの外導体によって前記負荷装置の筐体に電気的に接続される受電側シールド部と、
を備え、
前記受電側シールドの大きさは、前記受電側共鳴コイル部の電磁結合に影響を及ぼさないように設定されており、
前記受電側共鳴コイル部は、前記受電側シールドに収容された状態で、前記受電側シールドからはみ出さないように設定されている
ことを特徴とする請求項1に記載の共鳴式非接触給電システム。 - 前記送電側シールドは、前記受電側共鳴コイル部側に、電磁結合に影響を及ぼさない材質及び構造の第1のフタ体を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の共鳴式非接触給電システム。
- 前記受電側シールドは、前記送電側共鳴コイル部側に、電磁結合に影響を及ぼさない材質及び構造の第2のフタ体を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の共鳴式非接触給電システム。
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