JP5515562B2 - Wireless power receiving apparatus and wireless power transmission system - Google Patents
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Description
本発明は、ワイヤレス送電された電力を受電するためのワイヤレス受電装置、および、ワイヤレス電力伝送システムに関する。 The present invention relates to a wireless power receiving apparatus for receiving wirelessly transmitted power and a wireless power transmission system.
電源コードなしで電力を供給するワイヤレス給電技術が注目されつつある。現在のワイヤレス給電技術は、(A)電磁誘導を利用するタイプ(近距離用)、(B)電波を利用するタイプ(遠距離用)、(C)磁場の共振現象を利用するタイプ(中距離用)の3種類に大別できる。 Wireless power supply technology that supplies power without a power cord is drawing attention. Current wireless power transfer technologies are (A) a type that uses electromagnetic induction (for short distance), (B) a type that uses radio waves (for long distance), and (C) a type that uses magnetic field resonance (medium distance). Can be roughly divided into three types.
電磁誘導を利用するタイプ(A)は、電動シェーバーなどの身近な家電製品において一般的に利用されているが、距離を大きくすると電力伝送効率が急激に低下してしまうため数cm程度の近距離でしか使えないという課題がある。電波を利用するタイプ(B)は、遠距離で使えるが電力が小さいという課題がある。共振現象を利用するタイプ(C)は、比較的新しい技術であり、数m程度の中距離でも高い電力伝送効率を実現できることから特に期待されている。たとえば、EV(Electric Vehicle)の車両下部に受電コイルを埋め込み、地中の給電コイルから非接触にて電力を送り込むという案も検討されている。ワイヤレスであるため完全に絶縁されたシステム構成が可能であり、特に、雨天時の給電に効果的であると考えられる。以下、タイプ(C)を「磁場共振型」とよぶ。 The type (A) using electromagnetic induction is generally used in household appliances such as an electric shaver. However, if the distance is increased, the power transmission efficiency is drastically reduced, so that the short distance is about several centimeters. There is a problem that can only be used in. The type (B) using radio waves can be used at a long distance, but has a problem that power is small. The type (C) using the resonance phenomenon is a relatively new technology, and is particularly expected from the fact that high power transmission efficiency can be realized even at a middle distance of about several meters. For example, a proposal has been studied in which a receiving coil is embedded in the lower part of an EV (Electric Vehicle) and electric power is sent in a non-contact manner from a power feeding coil in the ground. Since it is wireless, a completely insulated system configuration is possible, and it is considered to be particularly effective for power supply in rainy weather. Hereinafter, the type (C) is referred to as “magnetic field resonance type”.
磁場共振型は、マサチューセッツ工科大学が2006年に発表した理論をベースとしている(特許文献1参照)。特許文献1では、4つのコイルを用意している。これらのコイルを給電側から順に「エキサイトコイル」、「給電コイル」、「受電コイル」、「ロードコイル」とよぶことにする。エキサイトコイルと給電コイルは近距離にて向かい合わされ、電磁結合する。同様に、受電コイルとロードコイルも近距離にて向かい合わされ、電磁結合する。これらの距離に比べると、給電コイルから受電コイルまでの距離は「中距離」であり、比較的大きい。このシステムの目的は、給電コイルから受電コイルにワイヤレス給電することである。 The magnetic resonance type is based on a theory published by Massachusetts Institute of Technology in 2006 (see Patent Document 1). In Patent Document 1, four coils are prepared. These coils are called “exciting coil”, “power feeding coil”, “power receiving coil”, and “load coil” in order from the power feeding side. The exciting coil and the feeding coil face each other at a short distance and are electromagnetically coupled. Similarly, the power receiving coil and the load coil are also faced at a short distance and are electromagnetically coupled. Compared to these distances, the distance from the feeding coil to the receiving coil is a “medium distance”, which is relatively large. The purpose of this system is to wirelessly feed power from the feeding coil to the receiving coil.
エキサイトコイルに交流電力を供給すると、電磁誘導の原理により給電コイルにも電流が流れる。給電コイルが磁場を発生させ、給電コイルと受電コイルが磁気的に共振すると、受電コイルには大きな電流が流れる。電磁誘導の原理によりロードコイルにも電流が流れ、ロードコイルと直列接続される負荷から交流電力が取り出される。磁場共振現象を利用することにより、給電コイルから受電コイルの距離が大きくても高い電力伝送効率を実現できる。 When AC power is supplied to the exciting coil, current also flows through the feeding coil due to the principle of electromagnetic induction. When the power feeding coil generates a magnetic field and the power feeding coil and the power receiving coil resonate magnetically, a large current flows through the power receiving coil. Due to the principle of electromagnetic induction, a current also flows through the load coil, and AC power is extracted from a load connected in series with the load coil. By using the magnetic field resonance phenomenon, high power transmission efficiency can be realized even if the distance from the power feeding coil to the power receiving coil is large.
交流電力ではなく直流電力を負荷から取り出す場合には、ロードコイルと負荷の間に整流回路を設ける必要がある。この整流回路は、ロードコイルが受電した交流電力を直流電力に変換する際に発熱する。取り扱う電力が大きい場合には、整流回路の発熱量も大きくなる。 When DC power is taken out from the load instead of AC power, it is necessary to provide a rectifier circuit between the load coil and the load. This rectifier circuit generates heat when the AC power received by the load coil is converted to DC power. When the power handled is large, the amount of heat generated by the rectifier circuit also increases.
本発明は、上記課題に基づいて完成された発明であり、磁場共振型のワイヤレス給電において、受電側の回路から発生する熱をシンプルな仕組みにて効率的に放散させることを主たる目的とする。 The present invention has been completed based on the above-described problems, and has as its main object to efficiently dissipate heat generated from a circuit on the power receiving side with a simple mechanism in a magnetic field resonance type wireless power feeding.
本発明に係るワイヤレス受電装置は、給電コイルからワイヤレスにて送電される交流電力を受電コイルにて受電する装置である。この装置は、受電コイル回路とロード回路を含む。受電コイル回路は、平板状の電極を向かい合わせたキャパシタと受電コイルとを含み、給電コイルの共振周波数にて共振する回路である。ロード回路は、受電コイルと磁気結合することにより受電コイルから交流電力を受電するロードコイルと、ロードコイルから交流電力を供給される負荷とを含む回路である。ロード回路に含まれる発熱体は、電極に載置される。 A wireless power receiving device according to the present invention is a device that receives AC power transmitted wirelessly from a power feeding coil by the power receiving coil. The device includes a power receiving coil circuit and a load circuit. The power receiving coil circuit is a circuit that includes a capacitor having a plate-shaped electrode facing each other and a power receiving coil, and resonates at the resonance frequency of the power feeding coil. The load circuit is a circuit including a load coil that receives AC power from the power receiving coil by being magnetically coupled to the power receiving coil, and a load that is supplied with AC power from the load coil. The heating element included in the load circuit is placed on the electrode.
ロード回路の発熱体をキャパシタの電極に載置することにより、発熱体の熱を電極に逃がしやすくなる。発熱体としては、ロード回路に接続される任意の回路要素であればよく、たとえば、負荷を発熱体として電極に載置してもよい。低周波数の交流電力を給受電する場合には、受電コイル回路に含まれるキャパシタの電極が大きくなりやすく、電極の熱容量も大きくなる。したがって、発熱体をより好適に放熱させやすくなる。キャパシタをヒートシンクとしても機能させるため、特段の放熱手段を設ける必要もなく、シンプルな仕組みでありながら効率的な放熱が可能となる。 By placing the heating element of the load circuit on the electrode of the capacitor, the heat of the heating element can be easily released to the electrode. The heating element may be any circuit element connected to the load circuit. For example, a load may be placed on the electrode as a heating element. When supplying / receiving low-frequency AC power, the electrode of the capacitor included in the power receiving coil circuit tends to be large, and the heat capacity of the electrode also increases. Therefore, it becomes easy to radiate heat more suitably. Since the capacitor also functions as a heat sink, it is not necessary to provide a special heat dissipating means, and efficient heat dissipating is possible with a simple mechanism.
ロード回路は、更に、ロードコイルにより受電された交流電力を整流して負荷に供給する整流回路を含んでもよい。そして、整流回路を電極に載置してもよい。負荷からは交流電力ではなく直流電力を取り出したい場合もある。このときには、整流回路を設ける必要があるが、この整流回路が発熱源となりやすい。大きな交流電力を給受電する場合には、特に整流回路からの発熱が大きくなる。このような場合にも、整流回路の熱をキャパシタの電極に逃がすことにより、シンプルな構成でありながら効率的な放熱が可能となる。 The load circuit may further include a rectifier circuit that rectifies AC power received by the load coil and supplies the rectified power to the load. A rectifier circuit may be placed on the electrode. In some cases, it is desirable to extract DC power from the load instead of AC power. At this time, it is necessary to provide a rectifier circuit, but this rectifier circuit tends to be a heat source. When large AC power is supplied / received, heat generated from the rectifier circuit is particularly large. Even in such a case, the heat of the rectifier circuit is released to the electrode of the capacitor, so that efficient heat dissipation is possible with a simple configuration.
発熱体を載置される側の第1の電極は、複数の突起を有してもよい。また、第1の電極と対向する第2の電極も複数の突起を有してもよい。そして、第1の電極の突起と第2の電極の突起は互い違いに向かい合わされてもよい。 The first electrode on the side where the heating element is placed may have a plurality of protrusions. In addition, the second electrode facing the first electrode may also have a plurality of protrusions. The protrusions of the first electrode and the protrusions of the second electrode may be alternately opposed to each other.
このような突起を設けることにより、各電極の表面積が大きくなるため、より放熱効果を高めやすくなる。 By providing such protrusions, the surface area of each electrode is increased, so that the heat dissipation effect can be further enhanced.
受電コイルは、キャパシタの外側を巻回してもよい。ロードコイルは、受電コイルの外側を巻回してもよい。また、受電コイルおよびロードコイルの双方または一方は、その導体断面形状が長方形状のコイルであってもよい。 The power receiving coil may be wound around the outside of the capacitor. The load coil may be wound around the outside of the power receiving coil. Further, both or one of the power receiving coil and the load coil may be a coil whose conductor cross-sectional shape is rectangular.
いわゆる平角ワイヤ型のコイルをキャパシタに巻回させることにより、ワイヤレス受電装置自体をコンパクトに形成できる。 By winding a so-called flat wire type coil around a capacitor, the wireless power receiving apparatus itself can be formed compactly.
本発明におけるワイヤレス電力伝送システムは、上述した各種のワイヤレス受電装置と、給電コイルと、給電コイルに前記共振周波数の交流電力を供給する電源回路を備える。 A wireless power transmission system according to the present invention includes the various wireless power receiving devices described above, a power feeding coil, and a power supply circuit that supplies AC power of the resonance frequency to the power feeding coil.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above-described constituent elements and a representation of the present invention converted between a method, an apparatus, a system, and the like are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、磁場共振型のワイヤレス給電技術において、受電側の回路から発生する熱をシンプルな仕組みにて効率的に放散させやすくなる。 According to the present invention, in the magnetic field resonance type wireless power feeding technology, it is easy to efficiently dissipate heat generated from the circuit on the power receiving side with a simple mechanism.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、ワイヤレス電力伝送システム100のシステム構成図である。ワイヤレス電力伝送システム100は、給電側のワイヤレス給電装置102と、受電側のワイヤレス受電装置104を含む。ワイヤレス給電装置102は、エキサイト回路110と給電コイル回路120を含む。ワイヤレス受電装置104は受電コイル回路130とロード回路140を含む。給電コイル回路120と受電コイル回路130の間には数m程度の距離がある。ワイヤレス電力伝送システム100の主目的は、給電コイル回路120に含まれる給電コイルL2から受電コイル回路130に含まれる受電コイルL3にワイヤレスにて電力を送ることである。本実施形態におけるワイヤレス電力伝送システム100は、ISM(Industry-Science-Medical)周波数帯の13.56MHz前後の共振周波数frにて動作させることを想定したシステムである。したがって、給電コイルL2と受電コイルL3の共振周波数frはそれぞれ13.56MHzに設定される。
FIG. 1 is a system configuration diagram of a wireless
エキサイト回路110は、エキサイトコイルL1と交流電源112が直列接続された回路である。エキサイトコイルL1は、交流電源112から共振周波数frの交流電力を供給される。エキサイトコイルL1の巻き数は1回、コイル導体断面形状は0.6mm×6.0mmの長方形、エキサイトコイルL1自体の形状は210mm×210mmの正方形である。図1では、わかりやすさのため、エキサイトコイルL1を円形に描いている。他のコイルについても同様である。図1に示す各コイルの材質はいずれも銅である。
給電コイル回路120は、給電コイルL2とキャパシタC2が直列接続された回路である。エキサイトコイルL1と給電コイルL2は互いに向かい合っている。エキサイトコイルL1と給電コイルL2の距離は10mm以下と比較的近い。このため、エキサイトコイルL1と給電コイルL2は電磁気的に強く結合している。給電コイルL2の巻き数は7回、コイル導体断面形状は0.6mm×6.0mmの長方形、給電コイルL2自体の形状は280mm×280mmの正方形である。エキサイトコイルL1に交流電流I1を流すと、電磁誘導の原理により給電コイルL2に起電力が発生し、給電コイル回路120には交流電流I2が流れる。交流電流I2は交流電流I1よりも格段に大きい。給電コイルL2とキャパシタC2それぞれの値は、給電コイル回路120の共振周波数frが13.56MHzとなるように設定される。
受電コイル回路130は、受電コイルL3とキャパシタC3が直列接続された回路である。給電コイルL2と受電コイルL3は互いに向かい合っている。給電コイルL2と受電コイルL3の距離は、0.2m〜1m程度と比較的長い。受電コイルL3の巻き数は7回、コイル導体断面形状は0.6×6.0mmの長方形、受電コイルL3自体の形状は280mm×280mmの正方形である。受電コイル回路130の共振周波数frも13.56MHzとなるように、受電コイルL3とキャパシタC3それぞれの値が設定されている。給電コイル回路120が共振周波数frにて磁界を発生させることにより、給電コイル回路120と受電コイル回路130は磁気的に共振し、受電コイル回路130にも大きな交流電流I3が流れる。本実施形態における給電コイルL2と受電コイルL3の巻き数はいずれも7回、インダクタンスは6.9(μH)となる。また、キャパシタC2、C3の静電容量はいずれも20(pF)である。
Receiving
キャパシタC3は、第1平板電極132と第2平板電極134が向かい合わされた単板型である。受電コイルL3の一方の端点Aは第1平板電極132と接続され、他方の端点Bは第2平板電極134と接続する。キャパシタC3の詳細構造については図2に関連して後述する。
Capacitor C 3 is a single-plate type in which the first
ロード回路140においては、ロードコイルL4が整流回路142を介して負荷Rと接続される。受電コイルL3とロードコイルL4は実質的に重なり合うほど近接する。このため、受電コイルL3とロードコイルL4は電磁的に特に強く結合している。ロードコイルL4の巻き数は1回、コイル導体断面形状は0.6×6.0mmの長方形、ロードコイルL4自体の形状は300mm×300mmである。受電コイルL3に交流電流I3が流れることにより、ロードコイルL4に起電力が発生し、交流電流I4が流れる。交流電流I4は整流回路142により直流電流I5に変換され、負荷Rには直流電流I5が供給される。こうして、交流電源112から供給される交流電力は、エキサイト回路110と給電コイル回路120により送電され、受電コイル回路130とロード回路140により受電され、整流回路142により直流電力に変換された後、負荷Rにより取り出される。
In the
整流回路142は、ダイオードD1〜D4およびキャパシタC1を含む既知構成の回路である。キャパシタC1は高周波成分をカットするために挿入される平滑用のキャパシタである。ロードコイルL4の一方の端点CはダイオードD3とダイオードD4の接続点Gと接続され、他方の端点DはダイオードD1とダイオードD2の接続点Eと接続される。ダイオードD3とダイオードD1の接続点Fは、キャパシタC1の一端および負荷Rの一端と接続され、ダイオードD4とダイオードD2の接続点Hは、キャパシタC1の他端および負荷Rの他端と接続される。
ロードコイルL4の端点Dから整流回路142の接続点Eに流れ込む電流I4は、ダイオードD2を通過した後、負荷R、接続点F、ダイオードD3、接続点Gを経由して端点CからロードコイルL4に戻る。ロードコイルL4の端点Cから整流回路142の接続点Gに流れる電流I4は、ダイオードD4を通過した後、負荷R、接続点F、ダイオードD1、接続点Eを経由して端点DからロードコイルL4に戻る。
The current I 4 flowing from the end point D of the load coil L 4 to the connection point E of the
整流回路142や負荷Rを受電コイル回路130に直列接続すると、受電コイル回路130のQ値が悪くなる。このため、受電用の受電コイル回路130と電力取り出し用のロード回路140を分離している。また、電力伝送効率を高めるためには、エキサイトコイルL1、給電コイルL2、受電コイルL3およびロードコイルL4の中心線を揃えることが好ましい。
When the
整流回路142は、交流電流I4を直流電流I5に整流する過程で発熱する。ワイヤレス給電装置102からワイヤレス受電装置104に大電力を送電するときには、整流回路142からの発熱量も大きくなる。したがって、整流回路142の熱を効率的に放散・除去するための仕組みが必要となる。
The
受電コイルL3のインダクタンスを固定する場合、共振周波数frが低いほどキャパシタC3の静電容量を大きくする必要がある。キャパシタC3の静電容量を大きくするためには、キャパシタC3の電極板面積を大きくする必要がある。そこで、本実施形態におけるワイヤレス受電装置104では、キャパシタC3の大きな電極板面積を利用して整流回路142の放熱効率を高めている。
When fixing the inductance of the receiving coil L 3, it is necessary to increase the capacitance of the more the resonance frequency f r is lower capacitor C 3. To increase the capacitance of the capacitor C 3, it is necessary to increase the electrode plate area of the capacitor C 3. Therefore, in the wireless
図2は、受電パッケージ106の展開図である。同図上側が受電パッケージ106の上面図、下側が側断面図を示す。本実施形態におけるワイヤレス受電装置104の全部または一部は、受電パッケージ106としてパッケージ化される。受電パッケージ106は、受電コイル回路130の給電コイルL3とキャパシタC3、ロード回路140のロードコイルL4と整流回路142の一部を含み、これらを樹脂基板108に封入した構成となっている。
FIG. 2 is a development view of the
キャパシタC3は、第1平板電極132と第2平板電極134が上下に向かい合わされて形成される。本実施形態における第1平板電極132と第2平板電極134はアルミニウム製であるが、導電性と熱伝導性に優れる材質であれば特に限定はされない。キャパシタC3は、受電パッケージ106の中央部に置かれる。本実施形態におけるキャパシタC3の場合、第1平板電極132と第2平板電極134の間には特段の誘電体は挿入されない。誘電体を挿入する方がキャパシタC3を小型化する上では有効であるが誘電体損失が発生するため、第1平板電極132と第2平板電極134の間には空気のみを存在させている。
Capacitor C 3 is formed between the first
キャパシタC3の周りには、給電コイルL3が巻回される。給電コイルL3のコイル導体断面形状は略長方形であり、その長手方向とキャパシタC3の高さ方向が一致している。給電コイルL3の2つの端点A、Bのうち、端点Aは第1平板電極132と接続され、端点Bは第2平板電極134と接続される。
Around the capacitor C 3, the power feeding coil L 3 is wound. A coil conductor cross-sectional shape of the feeding coil L 3 is substantially rectangular, the height direction of the longitudinal direction and the capacitor C 3 match. Of the two end points A and B of the feeding coil L 3 , the end point A is connected to the first
ロードコイルL4は、給電コイルL3の外側に巻回される。ロードコイルL4のコイル導体断面形状も略長方形であり、その長手方向とキャパシタC3の高さ方向が一致している。整流回路142は、第1平板電極132に載置される。整流回路142はねじや接着剤等の手段により第1平板電極132に固定される。本実施形態においてはポリカーボネイトによる絶縁性のねじによって固定される。
Loading coil L 4 are, wound around the outside of the feeding coil L 3. A coil conductor cross-sectional shape of the loading coil L 4 is also substantially rectangular, the height direction of the longitudinal direction and the capacitor C 3 match. The
ロードコイルL4の2つの端点C、Dは、それぞれ整流回路142の接続点G、Eに接続される。ダイオードD1〜D4に限らずキャパシタC1も第1平板電極132に載置してもよい。また、キャパシタC1は受電パッケージ106に外付けされてもよい。同様に、負荷Rは第1平板電極132に載置されてもよいし、受電パッケージ106に外付けされてもよい。
The two end points C of the load coil L 4, D is a connection point G of the
受電パッケージ106により、ワイヤレス受電装置104の大部分がワンパッケージ化される。受電コイルL3とロードコイルL4は距離ゼロにて重なり合っているため、電磁的に強く結合する。また、受電コイルL3とロードコイルL4は、共にそのコイル導体断面形状が略長方形であるため、キャパシタC3の周りに多重に巻回しても、受電パッケージ106のサイズ(正方形面の面積)が大きくなりにくい。コイル導体の断面形状のうち長手方向の長さはキャパシタC3の高さと同一であることが好ましい。このような構成により、コンパクトでありながらワイヤレス受電装置104の主要部を含む受電パッケージ106を形成できる。
With the
整流回路142から発生する熱は第1平板電極132に伝導する。整流回路142の熱を第1平板電極132に逃がすことにより整流回路142を効率的に放熱させることができる。特に、共振周波数frが低い場合には第1平板電極132の面積が大きくなるため、第1平板電極132の熱容量も大きくなり、結果としていっそう効率的な放熱が可能となる。また、整流回路142と第1平板電極132の接着面にシリコン等を塗布することにより放熱効果を更に高めてもよい。
Heat generated from the
また、第1平板電極132は複数の突起136を備える。これらの突起136の形状は平板状でもよいし柱状でもよい。複数の突起136を設けることにより、第1平板電極132はいわゆる「ヒートシンク」としていっそう好適に機能する。第1平板電極132の表面積が大きくなることから放熱効果が高まる。
The first
第2平板電極134も複数の突起138を備える。これらの突起138も平板状でもよいし柱状でもよい。図2に示すように、第1平板電極132の突起136と第2平板電極134の突起138は互いに向かい合わされ、かつ、互い違いに重なり合うように形成される。いいかえれば、突起136、突起138は櫛歯状に向かい合っている。このため、整流回路142から第1平板電極132に伝導した熱は、突起136から放熱された後、突起138から第2平板電極134に伝導しやすくなる。
The second
第2平板電極134は、図2に示すように樹脂基板108に完全に封入されてもよいし、その一部を樹脂基板108から露出させてもよい。第2平板電極134、第1平板電極132、整流回路142の一部を樹脂基板108から露出させれば、放熱効果を高める上で有効である。また、受電パッケージ106自体を空冷式または水冷式により冷却してもよい。樹脂基板108にも突起を設け、受電パッケージ106全体としての放熱効果を高めてもよい。
As shown in FIG. 2, the second
図3は、ワイヤレス電力伝送システム100のシステム構成図の別例である。図1に示したように交流電源112によりエキサイトコイルL1を駆動するのではなく、図3に示すように交流電源112により給電コイルL2とキャパシタC5を共振させることにより、給電コイルL2を直接駆動してもよい。この場合には、エキサイト回路110を不要化できるため、ワイヤレス給電装置102を小型化しやすいというメリットがある。エキサイトコイルL1を使用する図1の構成の場合には、図3の構成に比べて給電側のQ値を高くしやすいというメリットがある。
FIG. 3 is another example of a system configuration diagram of the wireless
図4は、ワイヤレス受電装置104のシステム構成図の第1の別例である。図1に示したようにロード回路140に含まれる整流回路142は4つのダイオードD1〜D4とキャパシタC1から構成されてもよいが、図4に示すように1つのダイオードD1とキャパシタC1を含む整流回路144により交流電流I4を整流してもよい。図4の整流回路144は、整流回路142に比べると脈流が大きくなるが一つのダイオードD1しか使用しないためワイヤレス受電装置104の構成をシンプルにできるというメリットがある。
FIG. 4 is a first another example of a system configuration diagram of the wireless
図5は、ワイヤレス受電装置104のシステム構成図の第2の別例である。図5の構成においては、2つのロードコイルL5、L6によりそれぞれ交流電力を半波ずつ受電する。ロードコイルL5が受電した交流電力は整流回路146のダイオードD1とキャパシタC1により整流され、ロードコイルL6が受電した交流電力は整流回路146ダイオードD2とキャパシタC1により整流される。
FIG. 5 is a second another example of the system configuration diagram of the wireless
図6は、図5のワイヤレス受電装置104の回路図である。受電コイルL5と受電コイルL6の中点はグランド接地される。図4に示したワイヤレス受電装置104よりも脈流が小さくなる。
6 is a circuit diagram of the wireless
以上、実施形態に基づいてワイヤレス電力伝送システム100を説明した。本実施形態によれば、ワイヤレス受電装置104が必然的に含むキャパシタC3をヒートシンクとしても利用することにより、整流回路142、144、146等の熱を効率的に除去できる。本実施形態においては、発熱体として整流回路を対象として説明したが、負荷Rを第1平板電極132に載置することにより負荷Rの熱を放熱させてもよい。また、これら以外にも、ロード回路140に含まれる回路要素のうち、発熱源となるものを第1平板電極132に載置してもよい。たとえば、トランジスタや各種制御回路をロード回路140に接続する場合には、これらの回路要素を第1平板電極132に載置してもよい。もちろん、第1平板電極132だけでなく、第1平板電極132と第2平板電極134の両方に載置してもよい。
The wireless
第1平板電極132に突起136を設けることにより、第1平板電極132の熱容量を大きくし、かつ、第1平板電極132の放熱効果を高めることができる。第2平板電極134にも突起138を設け、突起136と突起138を互い違いに向かい合わせることにより、熱を更に逃がしやすくなる。
By providing the
また、キャパシタC3の外側に、いわゆる平角ワイヤ形状の給電コイルL3、ロードコイルL4等を巻回することにより、ワイヤレス受電装置104のサイズをコンパクトにできる。特許文献5では、コイルの外側にキャパシタを設置するため、受電アンテナ(receiving antenna)のサイズが大きくなる(FIG.9参照)。これに対して、本実施形態における受電パッケージ106では、キャパシタC3を受電コイルL3の内部に収める形態であるため、受電パッケージ106のスペースを有効活用できる。
Further, by winding a so-called flat wire-shaped feeding coil L 3 , load coil L 4, and the like outside the capacitor C 3 , the size of the wireless
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described based on the embodiments. The embodiments are exemplifications, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are within the scope of the present invention. .
100 ワイヤレス電力伝送システム、102 ワイヤレス給電装置、104 ワイヤレス受電装置、106 受電パッケージ、108 樹脂基板、110 エキサイト回路、112 交流電源、120 給電コイル回路、130 受電コイル回路、132 第1平板電極、134 第2平板電極、136 突起、138 突起、140 ロード回路、142、144、146 整流回路
DESCRIPTION OF
Claims (8)
平板状の電極を向かい合わせたキャパシタと前記受電コイルとを含み、前記給電コイルの共振周波数にて共振する受電コイル回路と、
前記受電コイルと磁気結合することにより前記受電コイルから前記交流電力を受電するロードコイルと、前記ロードコイルから前記交流電力を供給される負荷とを含むロード回路と、を備え、
前記ロード回路に含まれる発熱体を向かい合わせた前記電極の非対向面に固定したことを特徴とするワイヤレス受電装置。 A device that receives AC power wirelessly transmitted from a feeding coil by a receiving coil,
A power receiving coil circuit including a capacitor having a plate-like electrode facing each other and the power receiving coil, and resonating at a resonance frequency of the power feeding coil;
A load coil that receives the AC power from the power receiving coil by magnetically coupling with the power receiving coil, and a load circuit that includes a load to which the AC power is supplied from the load coil,
A wireless power receiving apparatus , wherein a heating element included in the load circuit is fixed to a non-facing surface of the electrodes facing each other .
前記発熱体として前記整流回路を前記電極に載置したことを特徴とする請求項1に記載のワイヤレス受電装置。 The load circuit further includes a rectifier circuit that rectifies the AC power received by the load coil and supplies the AC power to the load.
The wireless power receiving apparatus according to claim 1, wherein the rectifier circuit is mounted on the electrode as the heating element.
前記第1の電極の突起と前記第2の電極の突起は互い違いに向かい合わされることを特徴とする請求項3に記載のワイヤレス受電装置。 The second electrode facing the first electrode also has a plurality of protrusions,
The wireless power receiving apparatus according to claim 3, wherein the protrusions of the first electrode and the protrusions of the second electrode face each other alternately.
前記給電コイルと、
前記給電コイルに前記共振周波数の交流電力を供給する電源回路と、を備えることを特徴とするワイヤレス給電システム。
A wireless power receiving device according to any one of claims 1 to 7,
The feeding coil;
And a power supply circuit that supplies AC power of the resonance frequency to the power supply coil.
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