JP2015104151A - Power feeding apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、送電装置の送電媒体と受電装置の受電媒体とが非接触の状態で、送電装置から受電装置に電力を伝送する給電装置に関する。 The present invention relates to a power feeding device that transmits power from a power transmitting device to a power receiving device in a state where the power transmitting medium of the power transmitting device and the power receiving medium of the power receiving device are not in contact with each other.
送電装置と受電装置とを近接させて電力を伝送する方式として、電磁誘導方式、磁界共鳴方式、電界結合方式等が知られている。特許文献1に、送電媒体(コイル)を送電側電磁シールドで覆い、受電媒体(コイル)を受電側電磁シールドで覆うことにより、電磁界ノイズを遮蔽した給電装置が開示されている。給電中は、受電側電磁シールドと送電側電磁シールドとが電気的に接続され、両者が同電位に保たれる。これにより、電位差に起因する電界発生が防止される。
As a method for transmitting power by bringing a power transmitting device and a power receiving device close to each other, an electromagnetic induction method, a magnetic field resonance method, an electric field coupling method, and the like are known.
受電側電磁シールドと送電側電磁シールドとが電気的に接続されるが、接続箇所以外の部分には、受電側電磁シールドと送電側電磁シールドとの間に隙間が形成される。この隙間から電磁界が漏れることにより、種々のノイズ問題が発生する場合がある。本発明の目的は、電磁ノイズの発生を抑制することができる給電装置を提供することである。 The power reception side electromagnetic shield and the power transmission side electromagnetic shield are electrically connected, but a gap is formed between the power reception side electromagnetic shield and the power transmission side electromagnetic shield at a portion other than the connection location. Various noise problems may occur due to leakage of electromagnetic fields from the gap. The objective of this invention is providing the electric power feeder which can suppress generation | occurrence | production of electromagnetic noise.
本発明の一観点によると、
送電媒体、及び前記送電媒体を電磁シールドする送電側電磁シールドを含む送電装置と、
受電媒体及び前記受電媒体を電磁シールドする受電側電磁シールドを含む受電装置と
を有し、
前記送電側電磁シールド及び前記受電側電磁シールドが、それぞれ送電側開口部及び受電側開口部を有し、
前記送電装置に対して前記受電装置を、前記送電媒体と前記受電媒体とが電気的または磁気的に結合するように配置して動作状態とすることにより、前記送電媒体から前記受電媒体に電力が供給され、
前記動作状態のとき、前記送電側開口部が前記受電媒体に対向し、前記受電側開口部が前記送電媒体に対向し、前記受電側電磁シールドが前記送電側電磁シールドに電気的に接続されて両者が同電位にされ、前記受電側開口部の周縁部が、周方向の全長に亘って、前記送電側開口部の周縁部に接触するか、または前記送電媒体と前記受電媒体との最短距離の1/10以下の間隙を隔てて対向する給電装置が提供される。
According to one aspect of the invention,
A power transmission device including a power transmission medium, and a power transmission side electromagnetic shield that electromagnetically shields the power transmission medium;
A power receiving device including a power receiving medium and a power receiving side electromagnetic shield that electromagnetically shields the power receiving medium;
The power transmission side electromagnetic shield and the power reception side electromagnetic shield have a power transmission side opening and a power reception side opening, respectively.
By placing the power receiving device with respect to the power transmitting device so that the power transmitting medium and the power receiving medium are electrically or magnetically coupled to each other, the power is transmitted from the power transmitting medium to the power receiving medium. Supplied,
In the operation state, the power transmission side opening is opposed to the power reception medium, the power reception side opening is opposed to the power transmission medium, and the power reception side electromagnetic shield is electrically connected to the power transmission side electromagnetic shield. Both are set to the same potential, and the peripheral edge of the power receiving side opening is in contact with the peripheral edge of the power transmission side opening over the entire length in the circumferential direction, or the shortest distance between the power transmission medium and the power receiving medium A power supply device is provided which is opposed to each other with a gap of 1/10 or less of the above.
受電側開口部の周縁部が、周方向の全長に亘って、送電側開口部の周縁部に接触するか、または送電媒体と受電媒体との最短距離の1/10以下の間隙を隔てて対向することにより、電磁ノイズの遮蔽効果を高めることができる。 The peripheral edge of the power receiving side opening is in contact with the peripheral edge of the power transmission side opening over the entire length in the circumferential direction, or opposed with a gap of 1/10 or less of the shortest distance between the power transmission medium and the power receiving medium. By doing so, the shielding effect of electromagnetic noise can be enhanced.
前記送電装置が、さらに送電回路基板を含み、前記送電側電磁シールドが前記送電回路基板のグランド導体に接続されている構成としてもよい。 The power transmission device may further include a power transmission circuit board, and the power transmission side electromagnetic shield may be connected to a ground conductor of the power transmission circuit board.
前記送電側開口部の周縁部、及び前記受電側開口部の周縁部に鍔部が設けられており、前記動作状態のとき、前記送電側開口部の周縁部と、前記受電側開口部の周縁部との鍔部同士が対向する構成としてもよい。鍔部を設けることにより、受電側電磁シールドと送電側電磁シールドとの接触面積を大きくすることができる。 A flange is provided at the peripheral edge of the power transmission side opening and the peripheral edge of the power reception side opening, and in the operation state, the peripheral edge of the power transmission side opening and the periphery of the power reception side opening It is good also as a structure where the collar parts with a part oppose. By providing the collar portion, the contact area between the power reception side electromagnetic shield and the power transmission side electromagnetic shield can be increased.
前記送電側電磁シールド及び前記受電側電磁シールドの、相互に対向する表面の一方に凹部が形成されており、他方に凸部が形成されており、前記動作状態のとき、前記凸部が前記凹部に嵌入される構成としてもよい。凸部を凹部に嵌入させることにより、受電側電磁シールドと送電側電磁シールドとの位置合わせを容易に行うことができる。 The power transmission side electromagnetic shield and the power reception side electromagnetic shield have a concave portion formed on one of the mutually opposing surfaces, and a convex portion is formed on the other surface. When in the operation state, the convex portion is the concave portion. It is good also as a structure inserted by. By fitting the convex portion into the concave portion, it is possible to easily align the power receiving side electromagnetic shield and the power transmitting side electromagnetic shield.
前記受電装置が、さらに導電性の筐体を持つ蓄電装置を含み、前記蓄電装置の筐体が、前記受電側電磁シールドの一部分を兼ねる構成としてもよい。 The power receiving device may further include a power storage device having a conductive housing, and the housing of the power storage device may also serve as a part of the power receiving side electromagnetic shield.
受電側開口部の周縁部が、周方向の全長に亘って、送電側開口部の周縁部に接触するか、または送電媒体と受電媒体との最短距離の1/10以下の間隙を隔てて対向することにより、電磁ノイズの遮蔽効果を高めることができる。 The peripheral edge of the power receiving side opening is in contact with the peripheral edge of the power transmission side opening over the entire length in the circumferential direction, or opposed with a gap of 1/10 or less of the shortest distance between the power transmission medium and the power receiving medium. By doing so, the shielding effect of electromagnetic noise can be enhanced.
[実施例1]
図1A〜図4Bを参照して、実施例1による給電装置について説明する。この給電装置は、送電装置と受電装置とを含み、電磁誘導方式により電力が伝送される。
[Example 1]
With reference to FIG. 1A-FIG. 4B, the electric power feeder by Example 1 is demonstrated. The power supply device includes a power transmission device and a power reception device, and transmits power by an electromagnetic induction method.
図1A及び図1Bに、それぞれ受電装置10の断面図及び底面図を示す。図1Aは、図1Bの一点鎖線1A−1Aにおける断面図に相当する。受電装置10は、例えばスマートフォン等の携帯情報端末である。
1A and 1B are a cross-sectional view and a bottom view of the
受電装置10は、受電媒体11、受電側電磁シールド12、及び筐体24を含む。受電媒体11にはコイルが用いられる。受電側電磁シールド12には、導電性材料、例えば銅等の金属が用いられる。筐体24には、例えば樹脂が用いられる。
The
受電媒体11の上方及び側方が、受電側電磁シールド12で覆われている。受電側電磁シールド12は筐体24に取り付けられており、下方(筐体24の外側)に向かう受電側開口部14を有する。受電側開口部14の周縁部に鍔部13が設けられている。鍔部13
は、受電側開口部14の縁から外側に向かって張り出している。
The upper side and the side of the
Projecting outward from the edge of the power receiving side opening 14.
筐体24内に、受電回路基板19、二次電池21、及び機能回路基板23が収容されている。受電媒体11が配線18により受電回路基板19に接続されている。配線18は、受電側電磁シールド12に設けられた貫通孔15を貫通して、筐体24の外部から内部に導入されている。
A power
受電回路基板19が配線20により二次電池21に接続されている。二次電池21は、配線22により機能回路基板23に接続されている。機能回路基板23に、携帯情報端末の種々の機能を実現するための電子回路が実装されている。受電媒体11で受信された電力によって二次電池21が充電される。二次電池21からの電力によって、機能回路基板23に実装されている電子回路が動作する。
The power
図2A及び図2Bに、それぞれ送電装置の断面図及び平面図を示す。図2Aは、図2Bの一点鎖線2A−2Aにおける断面図に相当する。
2A and 2B are a cross-sectional view and a plan view of the power transmission device, respectively. 2A corresponds to a cross-sectional view taken along one-
送電装置30は、送電媒体31、送電側電磁シールド32、及び筐体45を含む。送電媒体31の下方及び側方が、送電側電磁シールド32で覆われている。送電側電磁シールド32は筐体45に取り付けられており、上方(筐体45の外側)に向かう送電側開口部34を有する。送電側開口部34の周縁部に鍔部33が設けられている。鍔部33は、送電側開口部34の縁から外側に向かって張り出している。
The
筐体45内に送電回路基板39が収容されている。送電媒体31が配線38により送電回路基板39に接続されている。配線38は、送電側電磁シールド32に設けられた貫通孔35を通って、筐体45の外部から内部に導入されている。送電側電磁シールド32は、配線41により、送電回路基板39のグランド導体40に接続されている。送電回路基板39に実装されている送電回路は、電源ケーブル42を介して商用電源等に接続される。
A power
送電媒体31にはコイルが用いられる。送電側電磁シールド32には、導電性材料、例えば銅等の金属が用いられる。筐体45には、例えば樹脂が用いられる。
A coil is used for the
図3に、給電装置が動作状態、すなわち送電装置30から受電装置10に電力が送電されている状態のときの受電装置10及び送電装置30の相対位置関係を示す。送電側電磁シールド32が、送電側開口部34を受電媒体11に向け、受電側電磁シールド12が、受電側開口部14を送電媒体31に向けている。受電側開口部14の周縁部が、周方向の全長に亘って送電側開口部34の周縁部に接触している。これにより、受電側電磁シールド12と送電側電磁シールド32とが電気的に接続され、両者が同電位に保たれる。受電側電磁シールド12及び送電側電磁シールド32に、それぞれ鍔部13、33が設けられているため、両者の接触面積を大きくすることができる。
FIG. 3 shows a relative positional relationship between the
動作状態のとき、受電媒体11と送電媒体31とが、間隔を隔てて対向し、磁気的に結合する。これにより、送電媒体31から受電媒体11に電力が伝送される。
In the operating state, the
図4A及び図4Bを参照して、受電側電磁シールド12と送電側電磁シールド32とが、周方向の全長に亘って接触している構造の効果について説明する。図4A及び図4Bは、給電装置から放射された電磁ノイズのスペクトルを示す。縦軸はノイズレベルを単位「dBμV/m」で表し、横軸は周波数を単位「MHz」で表す。図4Aは、受電側電磁シールド12と送電側電磁シールド32とを、周方向の一部分のみで接触させた場合の電磁ノイズを示し、図4Bは、図3に示した実施例1による構造の電磁ノイズを示す。送電媒
体31に供給する交流電力の周波数は約100kHzである。また、図4Aの構造において、受電側電磁シールド12と送電側電磁シールド32との、相互に接触していない部分の間隔は、約5mmである。
With reference to FIG. 4A and FIG. 4B, the effect of the structure where the receiving side
図4Aと図4Bとを比較すると、実施例1の構造を採用することにより、約210kHz以外のピークが低減されていることがわかる。このように、受電側電磁シールド12と送電側電磁シールド32とを、周方向の全域において接触させることにより、電磁ノイズを遮蔽する効果を高めることができる。
Comparing FIG. 4A and FIG. 4B, it can be seen that peaks other than about 210 kHz are reduced by adopting the structure of Example 1. Thus, the effect of shielding electromagnetic noise can be enhanced by bringing the power reception side
[実施例2]
図5を参照して、実施例2による給電装置について説明する。以下の説明では、実施例1との相違点に着目し、実施例1と同一の構成については説明を省略する。
[Example 2]
With reference to FIG. 5, the electric power feeder by Example 2 is demonstrated. In the following description, paying attention to differences from the first embodiment, the description of the same configuration as the first embodiment is omitted.
図5は、実施例2による給電装置の断面図を示す。実施例1では、図3に示したように、受電側電磁シールド12と送電側電磁シールド32とが相互に接触する面(以下、対向面という。)が平坦であった。実施例2では、受電側電磁シールド12の対向面及び送電側電磁シールド32の対向面に、それぞれ凹部16及び凸部36が形成されている。動作状態においては、凸部36が凹部16に嵌入される。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the power feeding apparatus according to the second embodiment. In Example 1, as shown in FIG. 3, the surface where the power receiving side
実施例2では、凸部36を凹部16に嵌入させることにより受電装置10と送電装置30との位置ずれを防止することができる。凹部16は、周方向に連続する溝で構成してもよいし、周方向に離散的に分布する複数の穴で構成してもよい。凹部16が溝で構成される場合には、凸部36は周方向に連続する尾根状の形状を有する。凹部16が複数の穴で構成される場合には、凸部36は、複数の突起で構成される。
In the second embodiment, it is possible to prevent the positional deviation between the
図5では、受電側電磁シールド12に凹部16を形成し、送電側電磁シールド32に凸部36を形成したが、その反対に、受電側電磁シールド12に凸部36を形成し、送電側電磁シールド32に凹部16を形成してもよい。
In FIG. 5, the
[実施例3]
図6を参照して、実施例3による給電装置について説明する。以下の説明では、実施例1との相違点に着目し、実施例1と同一の構成については説明を省略する。
[Example 3]
With reference to FIG. 6, the electric power feeder by Example 3 is demonstrated. In the following description, paying attention to differences from the first embodiment, the description of the same configuration as the first embodiment is omitted.
実施例3では、受電回路基板19及び二次電池21が金属製の筐体51に収容されて、蓄電装置50を構成する。受電媒体11が、蓄電装置50の受電回路基板19に接続されている。蓄電装置50の二次電池21が、機能回路基板23に接続されている。金属製の筐体51が、受電側電磁シールド12の一部分を兼ねている。
In the third embodiment, the power
実施例3のように、蓄電装置50の金属製の筐体51を、受電側電磁シールド12の一部分として利用してもよい。
As in the third embodiment, the metal casing 51 of the power storage device 50 may be used as a part of the power receiving side
[実施例4]
図7A及び図7Bを参照して、実施例4による給電装置について説明する。以下の説明では、実施例1との相違点に着目し、実施例1と同一の構成については説明を省略する。
[Example 4]
With reference to FIG. 7A and 7B, the electric power feeder by Example 4 is demonstrated. In the following description, paying attention to differences from the first embodiment, the description of the same configuration as the first embodiment is omitted.
実施例1では、図3に示したように、受電側電磁シールド12と送電側電磁シールド32とが、周方向の全長に亘って接触していた。実施例4では、受電側電磁シールド12と送電側電磁シールド32とが、周方向の一部分においてのみ接触しており、他の部分においては、間隙を隔てて相互に対向している。
In the first embodiment, as illustrated in FIG. 3, the power reception side
図7Aに、実施例4による送電装置30の平面図を示す。送電側電磁シールド32の、受電装置10に対向する表面に、複数の突起37が形成されている。突起37は、周方向に離散的に配置されている。受電側電磁シールド12の、送電装置30に対向する表面(以下、対向面という。)は、実施例1と同様に平坦である。
FIG. 7A is a plan view of the
図7Bに、実施例4による給電装置の断面図を示す。動作状態のとき、送電側電磁シールド32の突起37の先端が、受電側電磁シールド12の対向面に接触する。これにより、受電側電磁シールド12が送電側電磁シールド32に電気的に接続される。突起37が形成されていない部分においては、受電側電磁シールド12と送電側電磁シールド32とが、間隙を隔てて対向する。
FIG. 7B is a cross-sectional view of the power feeding device according to the fourth embodiment. In the operating state, the tip of the
受電側電磁シールド12と送電側電磁シールド32との間に間隙が形成されている場合であっても、受電側電磁シールド12と送電側電磁シールド32との間隔が十分狭ければ、電磁ノイズの放射を抑制することができる。例えば、動作状態において、受電側電磁シールド12と送電側電磁シールド32との間隔の最大値GBが、受電媒体11と送電媒体31との最短距離GAの1/10以下であれば、十分な電磁ノイズ抑制効果が得られる。
Even when a gap is formed between the power reception side
[実施例5]
図8を参照して、実施例5による給電装置について説明する。以下の説明では、実施例1との相違点に着目し、実施例1と同一の構成については説明を省略する。
[Example 5]
With reference to FIG. 8, the electric power feeder by Example 5 is demonstrated. In the following description, paying attention to differences from the first embodiment, the description of the same configuration as the first embodiment is omitted.
実施例1〜4による給電装置では、電磁誘導方式が採用されていたが、上記実施例1〜4に示した技術的思想は、他のワイヤレス給電方式、例えば磁界共鳴方式、電界結合方式等の給電装置にも適用可能である。 In the power feeding devices according to the first to fourth embodiments, the electromagnetic induction method has been adopted. However, the technical ideas shown in the first to fourth embodiments are based on other wireless power feeding methods such as a magnetic field resonance method and an electric field coupling method. The present invention can also be applied to a power feeding device.
図8に示した実施例5による給電装置では、電界結合方式が採用されている。電界結合方式においては、受電媒体11が受電側アクティブ電極として作用し、送電媒体31が送電側アクティブ電極として作用する。受電側電磁シールド12及び送電側電磁シールド32が、それぞれ受電側パッシブ電極及び送電側パッシブ電極として作用する。受電側アクティブ電極、受電側パッシブ電極、送電側アクティブ電極、及び送電側パッシブ電極が電気的に結合することにより、送電側アクティブ電極から受電側アクティブ電極に電力が伝送される。
In the power supply apparatus according to the fifth embodiment illustrated in FIG. 8, the electric field coupling method is employed. In the electric field coupling method, the
受電媒体11及び受電側電磁シールド12に、受電回路基板19に実装された受電回路が接続されている。送電回路基板39に実装された送電回路が、送電媒体31及び送電側電磁シールド32に接続されている。
A power receiving circuit mounted on a power
実施例5のように、電界結合方式の給電装置においても、送電側電磁シールド32と受電側電磁シールド12とを、周方向の全域において接触させることにより、電磁ノイズの放射を抑制することができる。
As in the fifth embodiment, even in an electric field coupling type power feeding device, radiation of electromagnetic noise can be suppressed by bringing the power transmission side
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
10 受電装置
11 受電媒体
12 受電側電磁シールド
13 鍔部
14 受電側開口部
15 貫通孔
16 凹部
18 配線
19 受電回路基板
20 配線
21 二次電池
22 配線
23 機能回路基板
24 筐体
30 送電装置
31 送電媒体
32 送電側電磁シールド
33 鍔部
34 送電側開口部
35 貫通孔
36 凸部
37 突起
38 配線
39 送電回路基板
40 グランド導体
41 配線
42 電源ケーブル
45 筐体
50 蓄電装置
51 筐体
DESCRIPTION OF
Claims (5)
受電媒体及び前記受電媒体を電磁シールドする受電側電磁シールドを含む受電装置と
を有し、
前記送電側電磁シールド及び前記受電側電磁シールドが、それぞれ送電側開口部及び受電側開口部を有し、
前記送電装置に対して前記受電装置を、前記送電媒体と前記受電媒体とが電気的または磁気的に結合するように配置して動作状態とすることにより、前記送電媒体から前記受電媒体に電力が供給され、
前記動作状態のとき、前記送電側開口部が前記受電媒体に対向し、前記受電側開口部が前記送電媒体に対向し、前記受電側電磁シールドが前記送電側電磁シールドに電気的に接続されて両者が同電位にされ、前記受電側開口部の周縁部が、周方向の全長に亘って、前記送電側開口部の周縁部に接触するか、または前記送電媒体と前記受電媒体との最短距離の1/10以下の間隙を隔てて対向する給電装置。 A power transmission device including a power transmission medium, and a power transmission side electromagnetic shield that electromagnetically shields the power transmission medium;
A power receiving device including a power receiving medium and a power receiving side electromagnetic shield that electromagnetically shields the power receiving medium;
The power transmission side electromagnetic shield and the power reception side electromagnetic shield have a power transmission side opening and a power reception side opening, respectively.
By placing the power receiving device with respect to the power transmitting device so that the power transmitting medium and the power receiving medium are electrically or magnetically coupled to each other, the power is transmitted from the power transmitting medium to the power receiving medium. Supplied,
In the operation state, the power transmission side opening is opposed to the power reception medium, the power reception side opening is opposed to the power transmission medium, and the power reception side electromagnetic shield is electrically connected to the power transmission side electromagnetic shield. Both are set to the same potential, and the peripheral edge of the power receiving side opening is in contact with the peripheral edge of the power transmission side opening over the entire length in the circumferential direction, or the shortest distance between the power transmission medium and the power receiving medium A power feeding device that is opposed to each other with a gap of 1/10 or less.
前記動作状態のとき、前記送電側開口部の周縁部と、前記受電側開口部の周縁部との鍔部同士が対向する請求項1または2に記載の給電装置。 A flange is provided on the peripheral edge of the power transmission side opening and the peripheral edge of the power reception side opening,
3. The power feeding device according to claim 1, wherein, in the operation state, flanges of a peripheral edge portion of the power transmission side opening portion and a peripheral edge portion of the power reception side opening portion face each other.
前記蓄電装置の筐体が、前記受電側電磁シールドの一部分を兼ねる請求項1乃至4のいずれか1項に記載の給電装置。 The power receiving device further includes a power storage device having a conductive casing,
The power feeding device according to claim 1, wherein a housing of the power storage device also serves as a part of the power reception side electromagnetic shield.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2017195443A1 (en) * | 2016-05-10 | 2017-11-16 | ヤマハ発動機株式会社 | Power reception device, vehicle, and saddle-riding-type vehicle |
JP2018082595A (en) * | 2016-11-18 | 2018-05-24 | トヨタ自動車株式会社 | Coil unit |
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