TWI506914B - 非接觸式供電系統及非接觸式延長插頭 - Google Patents

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Description

非接觸式供電系統及非接觸式延長插頭
本發明係關於一種非接觸式供電系統以及非接觸式延長插頭。
一般的非接觸式供電系統，係由具有饋電線圈的供電裝置以及具有受電線圈的受電裝置所構成。供電裝置，產生高頻電流，使該高頻電流通過饋電線圈，在饋電線圈產生交變磁場(alternating field)。受電裝置，在與供電裝置的饋電線圈相對的受電線圈使饋電線圈所產生的交變磁場交叉，藉此在該受電線圈產生感應電動勢。受電裝置，將受電線圈所產生的感應電動勢整流，產生直流電壓，將該直流電壓供給予負載，或是將直流電壓進行DC/AC轉換，並將交流電壓供給予負載。
關於非接觸式供電系統的例子，專利文獻1記載了將一個供電裝置，對應於產生不同輸出電壓的複數個受電裝置的技術內容。該供電裝置具有：在包含各受電裝置的對象負載範圍在內的全部範圍中，使各受電裝置的輸出電壓收斂在既定的電壓範圍內的控制機構。
關於該具體的機構，專利文獻1記載了在受電裝置使用受電線圈以及共振電容，控制是否對供電裝置的饋電線圈供給高頻電流，藉此控制輸出電壓的技術內容。
另外，關於非接觸式供電系統的另一例子，專利文獻2記載了在供電裝置與受電裝置之間設置非接觸式延長插頭的技術內容。該非接觸式延長插頭，係由將受電線圈與饋電線圈透過共振電容串聯連接的閉合電路所構成。然後，非接觸式插頭的受電線圈與供電裝置的1次線圈對向配置，同時非接觸式插頭的饋電線圈與受電裝置的2次線圈對向配置。
藉由使用該非接觸式延長插頭，便可對與供電裝置隔開的受電裝置以非接觸方式供電。另外，為了與負載電壓不同的電機設備對應，有時也會將非接觸式延長插頭當作非接觸式電壓轉換插頭使用。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】日本專利第4135299號公報
【專利文獻2】日本專利第4258505號公報
然而，如專利文獻1，在將一個供電裝置對應於產生不同輸出電壓的複數個受電裝置的非接觸式供電系統中，當負載電壓值差異很大時，僅靠供電裝置側的控制有其對應的極限。另外，關於習知技術雖亦考慮在受電裝置側組合DC-DC轉換器等的穩定化電源，惟當其係對應於要求將電壓變動抑制在極小範圍內的負載時，其具體的構造或設計方法並未有所提案。
另外，專利文獻2雖然揭示了非接觸式延長插頭的各種態樣，然而並未揭示將傳饋電壓或轉換電壓最佳化的具體方法或手段。因此，吾人仍盼望一種可實現所期望的輸出電力值的非接觸式延長插頭(非接觸式電壓轉換插頭)的構造或設計條件。
為了解決上述問題，本發明之目的在於提供一種使用磁性耦合線圈與共振電容的非接觸式供電系統，其利用一個供電裝置便可簡單地產生各種電機設備所必要的負載電壓。
另外，更提供一種非接觸式延長插頭，其配置在供電裝置與受電裝置之間，可因應需要簡單地設定輸出電壓。
第1態樣係非接觸式供電系統。非接觸式供電系統包含：供電裝置以及受電裝置；該供電裝置包含：第1高頻反相器，其根據第1主電源產生高頻電流；以及饋電線圈，其受到該高頻電流供給；該受電裝置包含：受電線圈，其與該饋電線圈所形成的交變磁場交叉而產生感應電動勢；以及共振電容，其與該受電線圈串聯連接而串聯共振；且根據因應施加於該饋電線圈的1次電壓而由該受電線圈與該共振電容的串聯電路所產生的2次電壓，對負載供給電力。當該饋電線圈的自感以L1 表示，該受電線圈的自感以L2 表示，該饋電線圈與該受電線圈的耦合係數以K表示，相對於該1次電壓的該2次電壓的電壓轉換增益以G表示時，該饋電線圈與該受電線圈以滿足(L2 /L1 )1/2 =G/K的關係式的方式構成。
在上述構造中，該饋電線圈與該受電線圈，除了捲繞數之外，宜具有彼此相同的形狀、構造以及尺寸，該電壓轉換增益G與該耦合係數K所表示的G/K的倒數，宜以該饋電線圈的捲繞數與該受電線圈的捲繞數的捲繞數比設定。
另外，在上述構造中，該電壓轉換增益G宜設定為1。
另外，在上述構造中，該非接觸式供電系統宜具備：設置在該供電裝置與該受電裝置之間，以電磁感應從該供電裝置對該受電裝置供給電力的至少一個非接觸式延長插頭。在該構造中，該非接觸式延長插頭宜包含：插頭受電線圈，其與前段的饋電線圈所形成的交變磁場交叉而產生感應電動勢；插頭共振電容，其與該插頭受電線圈串聯連接而串聯共振；以及插 頭饋電線圈，其與該插頭受電線圈以及該插頭共振電容的串聯電路連接。該插頭饋電線圈，根據因應施加於該前段的饋電線圈的電壓而由該插頭受電線圈與該插頭共振電容的串聯電路所產生的電壓，產生交變磁場，在該插頭饋電線圈的後段，配置了與該插頭饋電線圈所形成的該交變磁場交叉而產生感應電動勢的後段的受電線圈。在該構造中，當該前段的饋電線圈的自感以L1 表示，該插頭受電線圈的自感以L2a 表示，該前段的饋電線圈與該插頭受電線圈的耦合係數以K1表示，相對於施加於該前段的饋電線圈的該電壓的施加於該插頭饋電線圈的該電壓的電壓轉換增益以G1表示時，該饋電線圈與該受電線圈宜以滿足(L2a /L1 )1/2 =G1/K1的關係式的方式構成。再者，當該插頭饋電線圈的自感以L1a 表示，該後段的受電線圈的自感以L2 表示，該後段的饋電線圈與該插頭受電線圈的耦合係數以K2表示，相對於施加於該插頭饋電線圈的該電壓的施加於該後段的受電線圈的電壓的電壓轉換增益以G2表示時，該插頭饋電線圈與該後段的受電線圈宜以滿足(L2 /L1a )1/2 =G2/K2的關係式的方式構成。
另外，在上述構造中，該非接觸式供電系統宜具備：設置在該供電裝置與該受電裝置之間，以電磁感應從該供電裝置對該受電裝置供給電力的至少一個非接觸式延長插頭。在該構造中，該非接觸式延長插頭宜包含：與前段的饋電線圈所形成的交變磁場交叉而產生感應電動勢的插頭受電線圈，以及與該插頭受電線圈連接的插頭饋電線圈。該插頭饋電線圈，根據因應施加於該前段的饋電線圈的電壓而由該插頭受電線圈所產生的電壓，產生交變磁場，在該插頭饋電線圈的後段，配置了與該插頭饋電線圈所形成的該交變磁場交叉而產生感應電動勢的後段的受電線圈。在該構造中，當該前段的饋電線圈的自感以L1 表示，該插頭受電線圈的自感以L2a 表示，該前段的饋電線圈與該插頭受電線圈的耦合係數以K1表示，相對於施加於該前段的饋電線圈的該電壓的施加於該插頭饋電線圈的該電壓的電壓轉換增益以G1表示時，該前段的饋電線圈與該插頭受電線圈宜以滿足(L2a /L1 )1/2 =G1/K1的關係式的方式構成。再者，當該插頭饋電線圈的自感以L1a 表示，該後段的受電線圈的自感以L2 表示，該後段的饋電線圈與該插頭受電線圈的耦合係數以K2表示，相對於施加於該插頭饋電線圈的該電壓的施加於該後段的受電線圈的電壓的電壓轉換增益以G2表示時，該插頭饋電線 圈與該後段的受電線圈宜以滿足(L2 /L1a )1/2 =G2/K2的關係式的方式構成。
另外，在上述構造中，該前段的饋電線圈與該插頭受電線圈，除了捲繞數之外，宜具有彼此相同的形狀、構造以及尺寸，該電壓轉換增益G1與該耦合係數K1所表示的G1/K1的倒數，宜以該前段的饋電線圈的捲繞數與該插頭受電線圈的捲繞數的捲繞數比設定。再者，該插頭饋電線圈與該後段的受電線圈，除了捲繞數之外，宜具有彼此相同的形狀、構造以及尺寸，該電壓轉換增益G2與該耦合係數K2所表示的G2/K2的倒數，宜以該插頭饋電線圈的捲繞數與該後段的該受電線圈的捲繞數的捲繞數比設定。
第2態樣係非接觸式供電系統。非接觸式供電系統包含：供電裝置；受電裝置；以及設置在該供電裝置與該受電裝置之間，以電磁感應從該供電裝置對該受電裝置供給電力的非接觸式延長插頭。該供電裝置包含：根據第1主電源產生高頻電流的第1高頻反相器；以及受到該高頻電流供給的第1饋電線圈。該非接觸式延長插頭包含：與該第1饋電線圈所形成的交變磁場交叉而產生感應電動勢的插頭受電線圈；與該插頭受電線圈串聯連接而串聯共振的插頭共振電容；以及與該插頭受電線圈以及該插頭共振電容的串聯電路連接的插頭饋電線圈。該受電裝置，包含與該插頭饋電線圈所形成的交變磁場交叉而產生感應電動勢的第1受電線圈，且根據因應施加於該插頭饋電線圈的電壓而利用該第1受電線圈所產生的電壓，對第1負載供給電力。當該第1饋電線圈的自感以L1 表示，該插頭受電線圈的自感以L2a 表示，該第1饋電線圈與該插頭受電線圈的耦合係數以K1表示，相對於施加於該第1饋電線圈的電壓的施加於該插頭饋電線圈的該電壓的電壓轉換增益以G1表示時，該第1饋電線圈與該插頭受電線圈以滿足(L2a /L1 )1/2 =G1/K1的關係式的方式構成。再者，當該插頭饋電線圈的自感以L1a 表示，該第1受電線圈的自感以L2 表示，該插頭饋電線圈與該第1受電線圈的耦合係數以K2表示，相對於施加於該插頭饋電線圈的該電壓的施加於該第1受電線圈的該電壓的電壓轉換增益以G2表示時，該插頭饋電線圈與該第1受電線圈以滿足(L2 /L1a )1/2 =G2/K2的關係式的方式構成。
在上述第1或第2態樣中，該非接觸式供電系統宜更包含根據第2主電源 產生高頻電流的第2高頻反相器。在該構造中，該第1受電線圈，宜可與該第2高頻反相器以及該第1負載其中任一方選擇性連接，該第1饋電線圈，宜可與該第1高頻反相器以及第2負載其中任一方選擇性連接。當該第1受電線圈與該第2高頻反相器連接，且該第1饋電線圈與該第2負載連接時，該第1受電線圈作為第2饋電線圈而發揮功能，同時該第1饋電線圈作為第2受電線圈而發揮功能。
第3態樣，係從前段的饋電線圈對後段的受電線圈供給電力的非接觸式延長插頭。非接觸式延長插頭包含：與該前段的饋電線圈對向配置的插頭受電線圈；與該後段的受電線圈對向配置的插頭饋電線圈；以及在該插頭受電線圈與該插頭饋電線圈之間串聯連接而構成閉合電路的共振電容。該插頭受電線圈，與該前段的饋電線圈所形成的交變磁場交叉而產生感應電動勢。該插頭饋電線圈，根據該插頭受電線圈所產生的該感應電動勢形成交變磁場。該後段的受電線圈，與該插頭饋電線圈所形成的該交變磁場交叉而產生感應電動勢。當該前段的饋電線圈的自感以L1 表示，該插頭受電線圈的自感以L2a 表示，該前段的饋電線圈與該插頭受電線圈的耦合係數以K1表示，相對於施加於該前段的饋電線圈的電壓的施加於該插頭饋電線圈的電壓的電壓轉換增益以G1表示時，該前段的饋電線圈與該插頭受電線圈以滿足(L2a /L1 )1/2 =G1/K1的關係式的方式構成。再者，當該插頭饋電線圈的自感以L1a 表示，該後段的受電線圈的自感以L2 表示，該插頭饋電線圈與該後段的受電線圈的耦合係數以K2表示，相對於施加於該插頭饋電線圈的電壓的施加於該後段的受電線圈的電壓的電壓轉換增益以G2表示時，該插頭饋電線圈與該後段的受電線圈以滿足(L2 /L1a )1/2 =G2/K2的關係式的方式構成。
第4態樣，係從前段的饋電線圈對後段的受電線圈供給電力的非接觸式延長插頭。非接觸式延長插頭包含：與該前段的饋電線圈對向配置的插頭受電線圈；以及與該後段的受電線圈對向配置的插頭饋電線圈。該插頭受電線圈，與該前段的饋電線圈所形成的交變磁場交叉而產生感應電動勢。該插頭饋電線圈，根據該插頭受電線圈所產生的該感應電動勢形成交變磁場。該後段的受電線圈，與該插頭饋電線圈所形成的該交變磁場交叉而產 生感應電動勢。該前段的饋電線圈以及該後段的受電線圈的至少其中任一方與共振電容串聯連接。當該前段的饋電線圈的自感以L1 表示，該插頭受電線圈的自感以L2a 表示，該前段的饋電線圈與該插頭受電線圈的耦合係數以K1表示，相對於施加於該前段的饋電線圈的電壓的施加於該插頭饋電線圈的電壓的電壓轉換增益以G1表示時，該前段的饋電線圈與該插頭受電線圈以滿足(L2a /L1 )1/2 =G1/K1的關係式的方式構成。再者，當該插頭饋電線圈的自感以L1a 表示，該後段的受電線圈的自感以L2 表示，該插頭饋電線圈與該後段的受電線圈的耦合係數以K2表示，相對於施加於該插頭饋電線圈的電壓的施加於該後段的受電線圈的電壓的電壓轉換增益以G2表示時，該插頭饋電線圈與該後段的受電線圈以滿足(L2 /L1a )1/2 =G2/K2的關係式的方式構成。
在上述構造中，該前段的饋電線圈與該插頭受電線圈，除了捲繞數之外，宜具有彼此相同的形狀、構造以及尺寸，該電壓轉換增益G1與該耦合係數K1所表示的G1/K1的倒數，宜以該前段的饋電線圈的捲繞數與該插頭受電線圈的捲繞數的捲繞數比設定。再者，該插頭饋電線圈與該後段的受電線圈，除了捲繞數之外，宜具有彼此相同的形狀、構造以及尺寸，該電壓轉換增益G2與該耦合係數K2所表示的G2/K2的倒數，宜以該插頭饋電線圈的捲繞數與該後段的受電線圈的捲繞數的捲繞數比設定。
另外，在上述構造中，該電壓轉換增益G1宜設定為1。
另外，在上述構造中，該前段的饋電線圈，亦可為供電裝置的饋電線圈。在該構造中，根據來自主電源的電力而由該供電裝置的高頻反相器所產生的高頻電流宜通過該供電裝置的饋電線圈。
另外，在上述構造中，該後段的該受電線圈，亦可為受電裝置的受電線圈。在該構造中，該受電裝置的受電線圈，宜與該插頭饋電線圈所形成的交變磁場交叉而產生感應電動勢，並根據該受電線圈所產生的感應電動勢對負載供給輸出電壓。
另外，在上述構造中，該插頭受電線圈與該插頭饋電線圈亦可分別收納於不同的框體中。此時，該插頭受電線圈與該插頭饋電線圈，宜透過連接線隔開配置。
另外，在上述構造中，該插頭受電線圈與該插頭饋電線圈，亦可收納於同一框體中。此時，該插頭受電線圈與該插頭饋電線圈，宜配置在互相接近的位置。
根據本發明，在使用磁性耦合線圈與共振電容的非接觸式供電系統中，可利用一個供電裝置簡單地產生各種電機設備所需要的負載電壓。
1、1A、1B‧‧‧供電裝置
2、2A、2B‧‧‧受電裝置
3、3A‧‧‧第1非接觸式延長插頭
4‧‧‧第2非接觸式延長插頭
10‧‧‧饋電線圈
11‧‧‧整流平滑電路
12‧‧‧高頻反相器
14‧‧‧交流電源(主電源)
15‧‧‧第1罐式芯部
20‧‧‧受電線圈
21‧‧‧共振電容
22‧‧‧全波整流電路
23‧‧‧平滑電容
24‧‧‧負載
25‧‧‧第2罐式芯部
30‧‧‧第1插頭受電線圈
31‧‧‧第1插頭饋電線圈
32‧‧‧第1插頭共振電容
33‧‧‧第3罐式芯部
34‧‧‧第4罐式芯部
40‧‧‧第2插頭受電線圈
41‧‧‧第2插頭饋電線圈
42‧‧‧第2插頭共振電容
43‧‧‧第5罐式芯部
44‧‧‧第6罐式芯部
50‧‧‧壁部
51‧‧‧饋電用***口
52‧‧‧受電用***口
55‧‧‧供電插頭
56‧‧‧受電插頭
57、58‧‧‧框體
59‧‧‧同軸纜線(連接線)
60‧‧‧框體
61、62‧‧‧第1以及第2絶緣板
61a、61b‧‧‧第1以及第2連結構件
62a、62b‧‧‧第1以及第2連結構件
65‧‧‧絶緣板
65a、65b‧‧‧第1以及第2連結構件
66‧‧‧第3連結構件
68‧‧‧絶緣板
68a、68b‧‧‧第1以及第2連結板
110‧‧‧整流平滑電路
120‧‧‧高頻反相器
140‧‧‧交流電源
220‧‧‧全波整流電路
230‧‧‧平滑電容
240‧‧‧負載
300‧‧‧共振電容
E2 ‧‧‧電壓源
K‧‧‧耦合係數
M‧‧‧互感
P1~P8‧‧‧端子
I‧‧‧電流
I1 ‧‧‧1次電流
I2 、I2a 、I2b ‧‧‧2次電流
L1 、L2 、L1a 、L2a ‧‧‧自感
Lx 、Lxa 、Lxb ‧‧‧2次漏電感
Cx 、Cxa 、Cxb ‧‧‧電容量
V1 ‧‧‧1次電壓(施加電壓)
V2 、V2a 、V2b ‧‧‧2次電壓(施加電壓)
Vout ‧‧‧輸出電壓
N1 、N1a 、N1b 、N2 、N2a 、N2b ‧‧‧捲繞數
圖1係說明第1實施態樣的非接觸式供電系統用的電路圖。
圖2係圖1的非接觸式系統的電路的主要部位的等效電路圖。
圖3係圖1的非接觸式系統的2次側換算的等效電路圖。
圖4係說明第2實施態樣的非接觸式供電系統用的電路圖。
圖5係說明圖4的非接觸式供電系統的電氣構造的電路的等效電路圖。
圖6係說明圖4的非接觸式供電系統的電氣構造的電路的等效電路圖。
圖7係在圖4的非接觸式供電系統中將增益設定為1時的等效電路圖。
圖8係說明第3實施態樣的非接觸式供電系統用的非接觸式延長插頭的配置圖。
圖9係說明第3實施態樣的另一實施例用的非接觸式延長插頭的配置圖。
圖10係說明非接觸式供電系統的另一實施例的非接觸式延長插頭的配置圖。
圖11係說明非接觸式供電系統的另一實施例的非接觸式延長插頭的配置圖。
圖12係說明非接觸式供電系統的另一實施例的非接觸式延長插頭的配 置圖。
圖13係說明非接觸式供電系統的另一實施例用的電路圖。
圖14係說明非接觸式供電系統的另一實施例用的電路圖。
圖15(a)、(b)係表示雙向非接觸式供電系統的實施例的電路圖。
圖16(a)、(b)係表示雙向非接觸式供電系統的另一實施例的電路圖。
圖17係表示圖4的非接觸式供電系統的變化實施例的電路圖。
圖18係表示圖4的非接觸式供電系統的另一變化實施例的電路圖。
(第1實施態樣)
以下，根據圖式說明第1實施態樣的非接觸式供電系統。
圖1係表示非接觸式供電系統的概略電路圖。在圖1中，非接觸式供電系統具備供電裝置1以及作為電機設備的受電裝置2。
供電裝置1具備饋電線圈10、整流平滑電路11以及高頻反相器12。整流平滑電路11具備全波整流電路與平滑電容，將商業用的交流電源14用全波整流電路整流成直流電壓，並將該直流電壓用平滑電容平滑化，然後輸出到高頻反相器12。
高頻反相器12，例如為習知的半橋接型或全橋接型的反相器，根據來自整流平滑電路11的直流電壓產生高頻電壓(1次電壓V1 )。高頻反相器12，將該高頻電壓(1次電壓V1 )施加於饋電線圈10的輸入端子P1、P2之間。藉此，高頻電流(1次電流I1 )通過饋電線圈10。
饋電線圈10，捲繞於第1罐式芯部15，當來自高頻反相器12的高頻電流(1次電流I1 )通電時，產生交變磁場。
受電裝置2具備：受電線圈20、共振電容21、全波整流電路22、平滑電容23以及負載24。
受電線圈20，以與供電裝置1的饋電線圈10磁性耦合的方式對向配置，與饋電線圈10所產生的交變磁場交叉而產生感應電動勢。
受電線圈20，捲繞於與第1罐式芯部15相同形狀、相同材質的第2罐式芯部25。受電線圈20與共振電容21串聯連接而構成串聯電路，從該串聯電路的輸出端子P3、P4，輸出在受電線圈20所產生的感應電動勢(2次電壓V2 )。
共振電容21，非相依於負載24的大小，而是為了對負載24輸出一定的輸出電壓Vout 的阻抗匹配而設置，設定成後述的電容量Cx 。
受電線圈20與共振電容21的串聯電路，和全波整流電路22連接。全波整流電路22將受電線圈20所產生的感應電動勢(2次電壓V2 )全波整流。然後，在全波整流電路22受到整流的感應電動勢(2次電壓V2 )，會在平滑電容23平滑化，並當作輸出電壓Vout 輸出到負載24。
接著，說明以上述方式構成之非接觸式供電系統的各電路元件的設計方法。
圖2係表示從圖1抽出供電裝置1的饋電線圈10與受電裝置2的受電線圈20時的等效電路。
根據來自高頻反相器12的高頻電壓(1次電壓V1 )的高頻電流(1次電流I1 )流過饋電線圈10。另外，在受電線圈20，產生感應電動勢(2次電壓V2 )，流過2次電流I2 。
此時，下式(1)(2)所表示的關係式成立。
【算式1】
在此，L1 係表示饋電線圈10的自感，L2 係表示受電線圈20的自感。
另外，M係互感，當耦合係數為K時，下式(3)所表示的關係式成立。
在此，將式(2)，使用式(1)改寫為如下式(4)的2次電流I2 的函數。
該式(4)，係2次側換算的等效電路的輸入輸出關係式。
在此，將式(4)置換成下式(5)。
在此，式(5)的第1項的E2 以下式(6)表示，第2項的Lx 以下式(7) 表示。
圖3係表示根據式(7)的從受電線圈20側觀察饋電線圈10側的2次側換算的等效電路。
如式(6)所示的，E2 係互感M與饋電線圈10的自感L1 的比和施加於饋電線圈10的1次電壓V1 的函數。因此，若1次電壓V1 已知，則可知E2 係作為不相依於負載或輸出電路的電壓源而獨立決定之。
另一方面，如式(7)所示的，Lx ，係自感L1 、L2 與互感M的函數，表示2次換算的2次漏電感。亦即，2次漏電感Lx 為電感電抗。因此，可知在高頻動作中，當電流流過受電線圈20時，必定會在受電線圈20發生電壓下降。
接著，若將式(6)的E2 以及式(7)的Lx 的成分用耦合係數K置換，則以下式(8)(9)所示的關係式表示。
結果，式(5)使用式(8)(9)，變成如下式(10)所示。
該式(10)，在耦合係數K為主要因子的非接觸式供電系統中很重要。
亦即，由式(10)可知，E2 (=V1 ．K．(L2 /L1 )1/2 )與耦合係數K成正比。此意味著當耦合係數K較小時，與其成正比，E2 也變小。
因此，例如，當耦合係數K=0.1時，E2 降低到緊密耦合時的1/10，若耦合係數K=0.01，則E2 降低到緊密耦合時的1/100，吾人可理解到E2 變得非常地小。
另一方面，2次漏電感Lx (=L2 ．(1-K2 ))，為對受電線圈20的自感L2 乘以(1-K2 )的數值。
因此，例如，若耦合係數K為0.7，則Lx 為Lx =0.51×L2 的大小，變成約一半的漏電感。另外，若耦合係數K為0.5，則2次漏電感Lx 為Lx =0.75×L2 的大小，變成3/4的漏電感。再者，當耦合係數K為0.1時，2次漏電感Lx 為Lx =0.99×L2 的大小，變成幾乎與受電線圈20的自感L2 相同的數值。然後，耦合係數K即便再進一步縮小，2次漏電感Lx 仍保持實質上即為自感L2 。
亦即，大略區分為相對於耦合係數K的變化而2次漏電感Lx 發生變化的範圍，以及2次漏電感Lx 為Lx ≒L2 的範圍(亦即，Lx 實質上未變化的範圍)，在非接觸式供電系統中無論哪個範圍都需要考慮到。
順帶一提，非接觸式供電系統，在受電裝置2中，宜不相依於負載24的大小而經由全波整流電路22以及平滑電容23產生直流電流，並對負載24供給固定的輸出電壓Vout 。
然而，如上所述，非接觸式供電系統，存在成為電感電抗的2次漏電感Lx ，在高頻動作中，電流流過受電線圈20會造成電壓下降。
於是，在本實施態樣中，受電線圈20與共振電容21串聯連接。共振電容21，將電感電抗(亦即2次漏電感Lx )以該共振電容21的電容電抗抵銷，形成可將線路阻抗幾乎視為零的狀態。結果，便可獲得大略固定的負載電流(2次電流I2 )，亦即，不相依於負載24的大小的大略固定的輸出電壓Vout 。
共振電容21的電容量Cx ，將下式(11)的串聯共振條件式改寫，以下式(12)求得。又，f為1次電壓V1 的驅動頻率。
使具有電容量Cx 的共振電容21與受電線圈20串聯連接，藉此獲得不相依於負載24的2次電壓(V2 ≒E2 )。此時，若忽略全波整流電路22的電壓下降，便可獲得V2 =E2 =Vout 的關係式。
亦即，下式(13)所表示的關係式成立。
在此，若將相對於1次電壓V1 的振幅的2次電壓V2 的振幅的增益定義為G=V2 /V1 ，則式(13)便可整理成式(14)，同時增益G可改寫成式(15)。
另外，耦合係數K，係相當於以下概念：在饋電線圈10產生的磁束之中，交叉於受電線圈20的磁束的比例。因此，耦合係數K，不相依於線圈的捲繞數，若饋電線圈10與受電線圈20的構造、形狀、尺寸等的規格決定，便藉由其相對位置關係決定。然後，該耦合係數K，便可預先以簡單的方式測定得出。
根據此點，只要以滿足改寫式(15)所得到的式(16)的方式，設定饋電線圈以及受電線圈10、20的自感L1 、L2 即可。
根據以上所述，可知在本實施態樣的情況下，若耦合係數K的測定結果為K=0.5，為了將增益G設定為G=2，只要將(L2 /L1 )1/2 設定為4，亦即，將(L2 /L1 )設定為16即可。另外，耦合係數K為0.5，為了將增益G設定為G=1，只要將(L2 /L1 )1/2 設定為2，亦即，將(L2 /L1 )設定為4即可。
根據式(16)的饋電以及受電線圈10、20的自感L1 、L2 ，係電性參數的設定，故可更簡單且確實地進行相對於實際的增益G的饋電線圈10與受電線圈20的設定。
在此，當將饋電線圈10的捲繞數設為N1 ，並將從饋電線圈10觀察的其周圍空間的磁阻設為Rm1 時，饋電線圈10的電感L1 ，以下式(17)的關係式表示。
同樣地，當將受電線圈20的捲繞數設為N2 ，並將從受電線圈20觀察的其周圍空間的磁阻設為Rm2 時，受電線圈20的電感L2 ，以下式(18)的關係式表示。
亦即，饋電以及受電線圈10、20的電感L1 、L2 ，分別與磁阻Rm1 、Rm2 成反比，並與捲繞數N1 、N2 的2次方成正比。
此時，磁阻Rm1 、Rm2 ，並非用線圈10、20的捲繞數N1 、N2 ，而是可用線圈10、20的構造、形狀、尺寸、材料條件、2個線圈的位置關係等決定。因此，若饋電線圈10所捲繞的第1罐式芯部15與受電線圈20所捲繞的第2罐式芯部25為相同規格且其互相對向配置的話，磁阻Rm1 、Rm2 便相同。
換言之，此意謂著若以饋電線圈10與受電線圈20的磁阻Rm1 、Rm2 相同的條件改變捲繞數N1 、N2 的話，則在耦合係數K為相同狀態的基礎下，便可改變電感L1 、L2 。
因此，若將饋電線圈10與受電線圈20的捲繞數比a以下式(19)表示，則先前的式(14)(15)便可擴張到下式(20)(21)。另外，式(19)可用式(22)表示。
因此，在饋電以及受電線圈10、20中，當除了該捲繞數N1 、N2 以外其他均為相同規格，或是可視為相同規格時，若欲設定所期望的增益G，由式(22)可知，只要設定2個線圈10、20的捲繞數N1 、N2 即可。
換言之，以饋電線圈10所形成的磁阻與受電線圈20所形成的磁阻相同的方式，決定饋電以及受電線圈10、20的構造、形狀以及尺寸。在此，饋電以及受電線圈10、20具有彼此相同的構造、形狀以及尺寸。另外，饋電以及受電線圈10、20的材料條件亦宜相同。
根據此點，在本實施態樣的情況下，例如，當以耦合係數K為0.5且增益G為2實施時，捲繞數比a(=N1 /N2 )為：a=1/4。
然後，例如，使饋電線圈10的捲繞數N1 為100圈，並使受電線圈20的捲繞數N2 為400圈，以形成該捲繞數比a。或是，使饋電線圈10的捲繞數N1 為10圈，並使受電線圈20的捲繞數N2 為40圈。另外，該捲繞數N1 、N2 的大小，只要配合設計規格最佳化即可。
順帶一提，當增益G為1時，捲繞數比a與耦合係數K一致(a=K)。
根據此點，在本實施態樣的情況下，例如，在增益G為1的情況下，當耦合係數K為0.5時，捲繞數比a為0.5，故只要例如以使捲繞數N1 為100圈並使捲繞數N2 為200圈的方式實施即可。
接著，揭示第1實施態樣的功效。
(1)使饋電線圈10與受電線圈20的形狀、構造以及尺寸相同，同時預先測量或理論計算求出饋電線圈10與受電線圈20的耦合係數K。
藉此，以在饋電以及受電線圈10、20的自感L1 、L2 與增益G之間式(16)成立的方式設計線圈10、20。然後，吾人發現捲繞數比a在其與增益G之間，式(22)所示的a=K/G成立。
結果，當將對施加於供電裝置1的饋電線圈10的1次電壓V1 以吾人所希望的增益G增幅的輸出電壓Vout 供給予受電裝置2的負載24時，便可用該捲繞數比a，亦即，捲繞數N1 與捲繞數N2 ，決定輸出電壓Vout 的值。
亦即，吾人所希望的輸出電壓Vout ，用捲繞數N1 與捲繞數N2 便可簡單地設定。
(2)由於只要設定捲繞數N1 、N2 ，便可輸出吾人所希望的輸出電壓Vout ，故相對於一個供電裝置1(饋電線圈10)，改變受電線圈20的捲繞數N2 ，便可輸出不同的穩定輸出電壓Vout 。
換言之，可用一個供電裝置1(饋電線圈10)，對應要求各種不同的穩定輸出電壓Vout 的複數種類的受電裝置。
亦即，即使在複數個受電裝置要求不同的穩定輸出電壓Vout 時，只要配合所要求的各種輸出電壓Vout 設定各個受電線圈20的捲繞數N2 ，便可只使用一種供電裝置1(饋電線圈10)。
因此，便可使一種供電裝置1(饋電線圈10)與受電線圈20的捲繞數N2 各自不同、且根據捲繞數要求不同的穩定輸出電壓Vout 的複數種類的受電裝 置對應。
(3)若在負載24的前段設置DC-DC轉換器等的穩定化電源電路，對於要求電壓變動非常小的負載24便能夠以簡單的方式對應。
(第2實施態樣)
接著，說明非接觸式供電系統的第2實施態樣。
圖4所示的第2實施態樣的非接觸式供電系統，在第1實施態樣所說明的供電裝置1與受電裝置2之間，隔開設置2個非接觸式延長插頭，亦即，第1非接觸式延長插頭3與第2非接觸式延長插頭4。
第1非接觸式延長插頭3具備：第1插頭受電線圈30、第1插頭饋電線圈31以及第1插頭共振電容32。
第1插頭受電線圈30，以與供電裝置1的饋電線圈10磁性耦合的方式對向配置，與饋電線圈10所產生的交變磁場交叉並輸出感應電動勢。第1插頭受電線圈30捲繞於與供電裝置1的饋電線圈10所捲繞的第1罐式芯部(pot-typ e core)15相同形狀、相同材質的第3罐式芯部33。亦即，兩線圈10、30的構造、形狀以及尺寸設定成相同，以使饋電線圈10所形成的磁阻與第1插頭受電線圈30所形成的磁阻相同。另外，兩線圈10、30的材料條件亦可設定成相同。
第1插頭受電線圈30與第1插頭共振電容32串聯連接而構成串聯電路。該串聯電路的輸出端子P5、P6與第1插頭饋電線圈31連接。第1插頭共振電容32，與第1實施態樣同樣，係將電感電抗亦即2次漏電感Lxa (參照圖6)抵銷的構件。然後，第1插頭共振電容32的電容量Cxa ，與第1實施態樣同樣，根據式(12)求出。
因此，第1插頭受電線圈30，與供電裝置1的饋電線圈10的交變磁場交叉，藉此於輸出端子P5、P6輸出感應電動勢(2次電壓V2a )。該感應電動勢施加於第1插頭饋電線圈31。
此時，該第1非接觸式延長插頭3的第1插頭受電線圈30，除了具有捲繞數N2a 以外，形成與供電裝置1的饋電線圈10相同的形狀、構造以及尺寸。亦即，饋電線圈10所形成的磁阻與第1插頭受電線圈30所形成的磁阻設定成相同。另外，饋電線圈10與第1插頭受電線圈30的耦合係數K1例如可在預先進行的測量中求得。
然後，相對於供電裝置1的饋電線圈10的捲繞數N1 調整第1插頭受電線圈30的捲繞數N2a 。亦即，調整第1插頭受電線圈30的捲繞數N2a ，藉此決定第1非接觸式延長插頭3的增益G1。
像這樣，預先設定增益G1，根據N1 /N2a =K1/G1(參照式(22))求出第1插頭受電線圈30的捲繞數N2a 。藉此，從輸出端子P5、P6對第1插頭饋電線圈31輸出吾人所希望的2次電壓V2a (V2a =G1．V1 )。
第1插頭饋電線圈31捲繞於與第1插頭受電線圈30所捲繞的第3罐式芯部33相同形狀、相同材質的第4罐式芯部34。第1插頭饋電線圈31，利用基於2次電壓V2a (=G1．V1 )的2次電流I2a 的通電產生交變磁場。該交變磁場的頻率與供電裝置1的饋電線圈10所產生的交變磁場的頻率f相同。
第2非接觸式延長插頭4具備：第2插頭受電線圈40、第2插頭饋電線圈41以及第2插頭共振電容42。
第2插頭受電線圈40，以與第1插頭饋電線圈31磁性耦合的方式對向配置，與第1插頭饋電線圈31所產生的交變磁場交叉並輸出感應電動勢。第2插頭受電線圈40捲繞於與第1非接觸式延長插頭3的第1插頭饋電線圈31所捲繞的第4罐式芯部34相同形狀、相同材質的第5罐式芯部43。亦即，兩線圈31、40的構造、形狀以及尺寸設定成相同，以使第1插頭饋電線圈31所形成的磁阻與第2插頭受電線圈40所形成的磁阻相同。另外，兩線圈31、40的材料條件亦可設定成相同。
第2插頭受電線圈40與第2插頭共振電容42串聯連接而構成串聯電路。該串聯電路的輸出端子P7、P8與第2插頭饋電線圈41連接。第2插頭共振電容42，與第1實施態樣同樣，係將電感電抗亦即2次漏電感Lxb (參照圖6)抵銷的構件。然後，第2插頭共振電容42的電容量Cxb ，與第1實施態樣同樣，根據式(12)求出。
因此，第2插頭受電線圈40，與第1插頭饋電線圈31的交變磁場交叉，藉此於輸出端子P7、P8輸出感應電動勢(2次電壓V2b )。該感應電動勢施加於第2插頭饋電線圈41。
此時，該第2非接觸式延長插頭4的第2插頭受電線圈40，除了具有捲繞數N2b 以外，形成與第1非接觸式延長插頭3的第1插頭饋電線圈31相同的形狀、構造以及尺寸。亦即，第1插頭饋電線圈31所形成的磁阻與第2插頭受電線圈40所形成的磁阻設定成相同。另外，第1插頭饋電線圈31與第2插頭受電線圈40的耦合係數K2例如可在預先進行的測量中求得。
然後，決定第1插頭饋電線圈31的捲繞數N1a 與第2插頭受電線圈40的捲繞數N2b 。亦即，決定捲繞數N1a 與捲繞數N2b ，藉此決定第2非接觸式延長插頭4的增益G2。像這樣，預先設定增益G2，根據N1a /N2b =K2/G2(參照式(22))決定捲繞數N1a 與捲繞數N2b 。
藉此，從輸出端子P7、P8對第2插頭饋電線圈41輸出吾人所希望的2次電壓V2b (V2b =G2．V2a =G2．G1．V1 )。
第2插頭饋電線圈41以與受電裝置2的受電線圈20磁性耦合的方式對向配置。第2插頭饋電線圈41捲繞於與受電裝置2的受電線圈20所捲繞的第2罐式芯部25相同形狀、相同材質的第6罐式芯部44。亦即，兩線圈41、20的構造、形狀以及尺寸設定成相同，以使第2插頭饋電線圈41所形成的磁阻與受電裝置2的受電線圈20所形成的磁阻相同。另外，兩線圈41、20的材料條件亦可設定成相同。
第2插頭饋電線圈41，利用基於2次電壓V2b 的2次電流I2b 的通電產生交變磁場。該交變磁場的頻率，與供電裝置1的饋電線圈10所產生的交變磁場的頻率f相同。
然後，第2插頭饋電線圈41所產生的交變磁場，和與第2插頭饋電線圈41磁性耦合的受電裝置2的受電線圈20交叉，藉此於受電線圈20產生感應電動勢。
此時，該第2非接觸式延長插頭4的第2插頭饋電線圈41，除了具有捲繞數N1b 以外，形成與受電裝置2的受電線圈20相同的形狀、構造以及尺寸。亦即，第2插頭饋電線圈41所形成的磁阻與受電線圈20所形成的磁阻設定成相同。另外，第2插頭饋電線圈41與受電線圈20的耦合係數K例如可在預先進行的測量中求得。
然後，決定相對於受電線圈20的捲繞數N2 的第2插頭饋電線圈41的捲繞數N1b 。亦即，決定捲繞數N1b ，藉此決定受電裝置2的增益G。像這樣，預先設定增益G，根據N1b /N2 =K/G(參照式(22))決定相對於捲繞數N2 的捲繞數N1b 。
藉此，於輸出端子P3、P4，輸出吾人所希望的2次電壓V2 (=Vout )，亦即，V2 =Vout =G．V2b =G．G2．G1．V1 。
因此，當將全部的增益G、G1、G2設定成G=G1=G2=1時，受電裝置2的2次電壓V2 ，亦即對負載24所供給的輸出電壓Vout ，與供電裝置1的1次電壓V1 相同。
順帶一提，圖5以及圖6係表示圖4的等效電路。再者，圖7係表示將增益G、G1、G2設定成G=G1=G2=1時的等效電路。
在此，在第1以及第2非接觸式延長插頭3、4中，當增益G1、G2為1以外時，不稱為非接觸式延長插頭，而改稱為非接觸式電壓轉換插頭。例如，增益G1設定為G1=2的第1非接觸式延長插頭3，稱為非接觸式電壓轉換插 頭。
藉此，根據第2實施態樣，利用第1以及第2非接觸式延長插頭3、4，可使電力的傳送距離拉長，即使供電裝置1與受電裝置2之間的距離很遠，受電裝置2也能夠接收到來自供電裝置1的供電。
另外，供電裝置1與第1非接觸式延長插頭3，以饋電線圈10的磁阻與第1插頭受電線圈30的磁阻相同的方式形成。因此，只要設定供電裝置1的饋電線圈10的捲繞數N1 與第1插頭受電線圈30的捲繞數N2a ，便可輕易地設定施加於插頭饋電線圈31的2次電壓V2a ，亦即增益G1。
再者，第1以及第2非接觸式延長插頭3、4，以第1插頭饋電線圈31的磁阻與第2插頭受電線圈40的磁阻相同的方式形成。因此，只要設定第1插頭饋電線圈31的捲繞數N1a 與第2插頭受電線圈40的捲繞數N2b ，便可輕易設定施加於第2插頭饋電線圈41的2次電壓V2b ，亦即增益G2。
再者，第2非接觸式延長插頭4與受電裝置2，亦以第2插頭饋電線圈41的磁阻與受電線圈20的磁阻相同的方式形成。因此，只要設定第2插頭饋電線圈41的捲繞數N1b 與受電裝置2的受電線圈20的捲繞數N2 ，便可輕易設定對受電裝置2的負載24所施加的輸出電壓Vout ，亦即增益G。
另外，第2實施態樣，係在供電裝置1與受電裝置2之間，設置2個第1以及第2非接觸式延長插頭3、4，惟亦可設置一個或3個以上的非接觸式延長插頭。
(第3實施態樣)
接著，說明非接觸式供電系統的第3實施態樣。
第3實施態樣係說明使用一個在第2實施態樣所說明的非接觸式延長插頭的使用例。另外，為了方便說明，將第3實施態樣的非接觸式延長插頭當作第1非接觸式延長插頭3，以其構成要件的符號等與第3實施態樣相同的方 式進行說明。
如圖8所示的，在厚壁部50的兩側，設置了饋電用***口51與受電用***口52。供電裝置1與受電裝置2夾著壁部50配置。
供電裝置1，具備將饋電線圈10捲繞於第1罐式芯部15所構成的供電插頭55，該供電插頭55以相對於饋電用***口51可裝卸的方式裝設。
受電裝置2，具備將受電線圈20捲繞於第2罐式芯部25所構成的受電插頭56，該受電插頭56以相對於受電用***口52可裝卸的方式裝設。
在壁部50之中，設置了非接觸式延長插頭3。非接觸式延長插頭3，具備插頭受電線圈30、插頭饋電線圈31以及插頭共振電容(圖示省略)，在插頭受電線圈30與插頭饋電線圈31之間插頭共振電容串聯連接而構成閉合電路。
插頭受電線圈30捲繞於第3罐式芯部33，內裝了該插頭受電線圈30的框體57配置於饋電用***口51的內底部側。然後，當供電裝置1的供電插頭55裝設於饋電用***口51時，捲繞於第3罐式芯部33的插頭受電線圈30，以與捲繞於第1罐式芯部15的饋電線圈10互相對向的方式配置。因此，在插頭受電線圈30裝設時，插頭受電線圈30與饋電線圈10的相對位置關係經常維持相同狀態，耦合係數K1經常相同。
插頭饋電線圈31捲繞於第4罐式芯部34，內裝了該插頭饋電線圈31的框體58配置於受電用***口52的內底部側。然後，當受電裝置2的受電插頭56裝設於受電用***口52時，捲繞於第4罐式芯部34的插頭饋電線圈31，以與捲繞於第2罐式芯部25的受電線圈20互相對向的方式配置。因此，在插頭饋電線圈31裝設時，插頭饋電線圈31與受電線圈20的相對位置關係經常維持相同狀態，耦合係數K經常相同。
另外，在壁部50之中，插頭受電線圈30與插頭饋電線圈31，以作為連 接線的同軸纜線59連接，圖中未顯示的插頭共振電容，和插頭受電線圈30與插頭饋電線圈31其中任一方串聯連接而構成閉合電路。
藉此，根據第3實施態樣，即使供電裝置1與受電裝置2隔著厚壁部50，亦可藉由該非接觸式延長插頭3，使受電裝置2接收到來自供電裝置1的供電。
而且，藉由設定插頭受電線圈30的捲繞數N2a 與供電裝置1的饋電線圈10的捲繞數N1 ，便可輕易設定施加於插頭饋電線圈31的2次電壓V2a ，亦即，非接觸式延長插頭3的增益G1。另外，藉由設定插頭饋電線圈31的捲繞數N1a 與受電裝置2的受電線圈20的捲繞數N2 ，便可輕易設定對受電裝置2的負載24所施加的輸出電壓Vout ，亦即，受電裝置2的增益G。
另外，第3實施態樣，在厚壁部50的內部配置非接觸式延長插頭3，將插頭受電線圈30與插頭饋電線圈31以長同軸纜線59電連接。亦可取代該態樣，如圖9所示的，在將2片的第1以及第2絶緣板61、62隔著一定的間隔並排設置的情況下，在該第1以及第2絶緣板61、62之間配置非接觸式延長插頭3，從供電裝置1對受電裝置2進行供電。
此時，在第1絶緣板61的兩側面，設置了第1連結構件61a與第2連結構件61b。內設了供電裝置1的饋電線圈10的供電插頭55嵌合於第1連結構件61a，第1連結構件61a以相對於第1絶緣板61可裝卸供電插頭55的方式支持供電插頭55。
第2連結構件61b設置於夾著第1絶緣板61而與第1連結構件61a對向的位置。內設了非接觸式延長插頭3的受電線圈30的框體57嵌合於第2連結構件61b，第2連結構件61b以相對於第1絶緣板61可裝卸框體57的方式支持框體57。因此，插頭受電線圈30與饋電線圈10的相對位置關係經常維持相同狀態，耦合係數K經常相同。
另一方面，在第2絶緣板62的兩側面，設置了第1連結構件62a與第2連結構件62b。內設了非接觸式延長插頭3的饋電線圈31的框體58嵌合於第1連結構件62a，第1連結構件62a以相對於第2絶緣板62可裝卸框體58的方式支持框體58。
第2連結構件62b，設置於夾著第2絶緣板62而與第1連結構件62a對向的位置。內設了受電裝置2的受電線圈20的受電插頭56嵌合於第2連結構件62b，第2連結構件62b以相對於第2絶緣板62可裝卸受電插頭56的方式支持受電插頭56。因此，插頭饋電線圈31與受電線圈20的相對位置關係經常維持相同的狀態，耦合係數K經常相同。
另外，第3實施態樣，在厚壁部50的內部配置非接觸式延長插頭3，將插頭受電線圈30與插頭饋電線圈31以長同軸纜線59電連接。亦可取代該態樣，如圖10所示的，不使用同軸纜線59，而將非接觸式延長插頭3埋設於壁部50的內部。此時，將捲繞於第3罐式芯部33的插頭受電線圈30與捲繞於第4罐式芯部34的插頭饋電線圈31收納於一個框體60內。然後，配合壁部50的厚度，使插頭受電線圈30與插頭饋電線圈31以背對背的方式接近配置。此時，在插頭受電線圈30與插頭饋電線圈31之間隔開設置磁屏蔽膜或電磁屏蔽膜。
另外，亦可將插頭受電線圈30與插頭饋電線圈31背對背接近配置的圖10的非接觸式延長插頭3，如圖11所示的，與設置於一片絶緣板65的其中一側面的第1連結構件65a連結使用。非接觸式延長插頭3的框體60嵌合於第1連結構件65a，以相對於絶緣板65可裝卸的方式受到支持。
另一方面，在絶緣板65的另一側面，在夾著絶緣板65與第1連結構件65a互相對向的位置設置了第2連結構件65b。內設了受電裝置2的受電線圈20的受電插頭56嵌合於第2連結構件65b，第2連結構件65b以相對於絶緣板65可裝卸受電插頭56的方式支持固定受電插頭56。因此，插頭饋電線圈31與受電線圈20的相對位置關係經常維持相同狀態，耦合係數K經常相同。
另外，在供電裝置1的供電插頭55的外周圍部位，設置了第3連結構件66。可將非接觸式延長插頭3的框體60嵌合於第3連結構件66。第3連結構件66以相對於非接觸式延長插頭3可裝卸供電裝置1(供電插頭55)的方式支持供電裝置1(供電插頭55)。因此，插頭受電線圈30與饋電線圈10的相對位置關係經常維持相同的狀態，耦合係數K經常相同。
另外，第3實施態樣，係將非接觸式延長插頭3，以有別於供電裝置1以及受電裝置2的方式形成，惟亦可如圖12所示的，以組裝於受電裝置2的框體內的方式形成。在圖12中，供電裝置1透過第1連結板68a連結於絶緣板68，受電裝置2透過第2連結板68b連結於絶緣板68。
另外，在上述各實施態樣中，互相對向配置的2個線圈的徑長相同。就此，例如，亦可如圖13所示的，將饋電線圈10的線圈徑長縮小並將第1插頭受電線圈30的線圈徑長擴大，同時將第1插頭饋電線圈31的線圈徑長縮小，並將受電線圈20的線圈徑擴大。此時，亦可如圖14所示的，將線圈徑長較小的饋電線圈10，以嵌套狀態配置於線圈徑長較大的第1插頭受電線圈30內而磁性耦合。同樣地，亦可將線圈徑長較小的第1插頭饋電線圈31，以嵌套狀態配置於線圈徑長較大的受電線圈20內而磁性耦合。
另外，在上述各實施態樣中，各線圈係捲繞於磁性體核芯(亦即罐式芯部)，惟亦可不將各線圈捲繞於磁性體核芯。
在上述各實施態樣的非接觸式供電系統中，亦可將連接於饋電線圈10的供電側電路(電源側)切換到受電側電路(負載側)，並將連接於受電線圈20的受電側電路(負載側)切換到供電側電路(電源側)，藉此便可雙向輸饋電力。
圖15(a)以及15(b)係表示雙向非接觸式供電系統的例子。在同上系統中，端子P1~P4當作輸入輸出端子使用。端子P1、P2(亦即，饋電線圈10)，與圖15(a)所示的供電側電路1A以及圖15(b)所示的受電側電路2B的其中任一方選擇性連接。供電側電路1A包含：交流電源14、整流平滑 電路11以及高頻反相器12，受電側電路2B包含：全波整流電路220、平滑電容230以及負載240。在端子P1、P2的位置的供電側電路1A與受電側電路2B的切換，藉由例如開關電路(圖示省略)進行。
同樣地，端子P3、P4(亦即，受電線圈20)，與圖15(a)所示的受電側電路2A以及圖15(b)所示的供電側電路1B其中任一方選擇性連接。受電側電路2A包含：全波整流電路22、平滑電容23以及負載24，供電側電路1B包含：交流電源140、整流平滑電路110以及高頻反相器120。在端子P3、P4的位置的受電側電路2A與供電側電路1B的切換，藉由例如開關電路(圖示省略)進行。
如圖15(a)所示的，當端子P1、P2與供電側電路1A連接時，端子P3、P4與受電側電路2A連接。此時，構築起圖1的非接觸式供電系統，並根據作為第1主電源的交流電源14，從饋電線圈10(第1饋電線圈)對受電線圈20(第1受電線圈)進行電力傳送。
如圖15(b)所示的，當端子P1、P2與受電側電路2B連接時，端子P3、P4與供電側電路1B連接。此時，受電線圈20作為饋電線圈(第2饋電線圈)而發揮功能，饋電線圈10作為受電線圈(第2受電線圈)而發揮功能。然後，根據作為第2主電源的交流電源140，從第2饋電線圈(20)對第2受電線圈(10)進行電力輸送。亦即，圖15(b)所示的非接觸式供電系統，朝與圖15(a)所示的電力輸送方向相反的方向進行電力輸送。像這樣，藉由在端子P1、P2的位置以及端子P3、P4的位置切換供電側電路與受電側電路，便可實現雙向非接觸式供電系統。
圖16(a)以及16(b)係表示雙向非接觸式供電系統的另一例子。同上系統，對應圖4的構造，包含第1以及第2非接觸式延長插頭3、4。與上述同樣，端子P1~P4當作輸入輸出端子使用，端子P1、P2(亦即饋電線圈10)，與圖16(a)所示的供電側電路1A以及圖16(b)所示的受電側電路2B其中任一方選擇性連接，端子P3、P4(亦即受電線圈20)，與圖16(a)所示的受電側電路2A以及圖16(b)所示的供電側電路1B其中任一方選擇性連接。在端子P1、P2的位置的供電側電路1A與受電側電路2B的切換，以及在端子P3、P4的位置的受電側電路2A與供電側電路1B的切換，藉由例如開關電路(圖示省略)進行。
像這樣，在使用第1以及第2非接觸式延長插頭3、4的非接觸式供電系統中也是同樣，藉由將供電側電路以及受電側電路其中任一方選擇性地連接於各線圈10、20，便可雙向傳饋電力。另外，雖然在此圖示省略，惟在使用單一非接觸式延長插頭的非接觸式供電系統中，亦與上述同樣，藉由供電側電路與受電側電路的切換，便可雙向傳饋電力。
上述各實施態樣的非接觸式供電系統，共振電容21係串聯連接於受電線圈20，惟亦可取代該構造，或是除了該構造之外，更將共振電容串聯連接於饋電線圈10。另外，上述第2實施態樣(參照圖4)的非接觸式供電系統，係在非接觸式延長插頭3、4分別設置共振電容32、42，惟非接觸式延長插頭亦可不具有共振電容。
圖17係表示圖4的非接觸式供電系統的變化實施例。該非接觸式供電系統，雖包含一個非接觸式延長插頭3A，惟該非接觸式延長插頭3A不具有共振電容。在受電裝置2中，共振電容21與受電線圈20串聯連接而構成串聯電路。再者，在饋電裝置1中也是同樣，共振電容300與饋電線圈10串聯連接而構成串聯電路。像這樣，在饋電裝置1與受電裝置2配置共振電容300、21，而在非接觸式延長插頭3A不配置共振電容的構造，亦適用上述各實施態樣的技術思想。根據該構造，由於非接觸式延長插頭3A不具有共振電容，故可使非接觸式延長插頭3A小型化。另外，在供電裝置1與受電裝置2之間所配置的非接觸式延長插頭的數目亦可在2個以上，此時，各非接觸式延長插頭亦可不具有共振電容。
圖18係表示圖4的非接觸式供電系統的另一變化實施例。該非接觸式供電系統，包含一個非接觸式延長插頭3，該非接觸式延長插頭3具有共振電容32(亦即與圖4同樣)。然而，在饋電裝置1以及受電裝置2並未配置共振電容。像這樣，在非接觸式延長插頭3配置共振電容32，而在饋電裝置1與受電裝置2並未配置共振電容的構造，亦可適用上述各實施態樣的技術思想。根據該構造，由於饋電裝置1以及受電裝置2不具有共振電容，故可使饋電裝置1以及受電裝置2小型化。另外，在供電裝置1與受電裝置2之間所配置的非接觸式延長插頭的數目亦可為2個以上，此時，各非接觸式延長插頭亦可具有共振電容。或者，2個以上的非接觸式延長插頭的至少一個具有共振電容亦可。
1‧‧‧供電裝置
2‧‧‧受電裝置
10‧‧‧饋電線圈
11‧‧‧整流平滑電路
12‧‧‧高頻反相器
14‧‧‧交流電源(主電源)
15‧‧‧第1罐式芯部
20‧‧‧受電線圈
21‧‧‧共振電容
22‧‧‧全波整流電路
23‧‧‧平滑電容
24‧‧‧負載
25‧‧‧第2罐式芯部
P1~P4‧‧‧端子
I1 ‧‧‧1次電流
I2 ‧‧‧2次電流
V1 ‧‧‧1次電壓(施加電壓)
V2 ‧‧‧2次電壓(施加電壓)
Vout ‧‧‧輸出電壓

Claims (16)

  1. 一種非接觸式供電系統，包含：供電裝置以及受電裝置；該供電裝置包含：第1高頻反相器，其根據第1主電源產生高頻電流；以及第1饋電線圈，其受到該高頻電流供給；該受電裝置包含：第1受電線圈，其與該第1饋電線圈所形成的交變磁場(alternating field)交叉而產生感應電動勢；以及共振電容，其與該第1受電線圈串聯連接而串聯共振；且根據因應施加於該第1饋電線圈的1次電壓而由該第1受電線圈與該共振電容的串聯電路所產生的2次電壓，對第1負載供給電力；當該第1饋電線圈的自感以L1 表示，該第1受電線圈的自感以L2 表示，該第1饋電線圈的捲繞數以N1 表示，該第1受電線圈的捲繞數以N2 表示，該第1饋電線圈與該第1受電線圈的耦合係數以K表示，相對於該1次電壓的該2次電壓的電壓轉換增益以G表示時，該第1饋電線圈與該第1受電線圈以滿足(L2 /L1 )1/2 =G/K=N2 /N1 的關係式的方式構成。
  2. 如申請專利範圍第1項之非接觸式供電系統，其中，該第1饋電線圈與該第1受電線圈，除了捲繞數之外，具有彼此相同的形狀、構造以及尺寸；該電壓轉換增益G與該耦合係數K所表示的G/K的倒數，以該第1饋電線圈的捲繞數與該第1受電線圈的捲繞數的捲繞數比設定。
  3. 如申請專利範圍第1項之非接觸式供電系統，其中，該電壓轉換增益G設定為1。
  4. 如申請專利範圍第1項之非接觸式供電系統，其中更包含：至少一個非接觸式延長插頭，其設置在該供電裝置與該受電裝置之間，以電磁感應從該供電裝置對該受電裝置供給電力；該非接觸式延長插頭包含：插頭受電線圈，其與前段的饋電線圈所形成的交變磁場交叉而產生感應電動勢；插頭共振電容，其與該插頭受電線圈串聯連接而串聯共振；以及插頭饋電線圈，其與該插頭受電線圈以及該插頭共振電容的串聯電路 連接；該插頭饋電線圈，根據因應施加於該前段的饋電線圈的電壓而由該插頭受電線圈與該插頭共振電容的串聯電路所產生的電壓，產生交變磁場；在該插頭饋電線圈的後段，配置了與該插頭饋電線圈所形成的該交變磁場交叉而產生感應電動勢的後段的受電線圈；當該前段的饋電線圈的自感以L1 表示，該插頭受電線圈的自感以L2a 表示，該前段的饋電線圈與該插頭受電線圈的耦合係數以K1表示，相對於施加於該前段的饋電線圈的該電壓的施加於該插頭饋電線圈的該電壓的電壓轉換增益以G1表示時，該前段的饋電線圈與該插頭受電線圈以滿足(L2a /L1 )1/2 =G1/K1的關係式的方式構成；同時，當該插頭饋電線圈的自感以L1a 表示，該後段的受電線圈的自感以L2 表示，該後段的饋電線圈與該插頭受電線圈的耦合係數以K2表示，相對於施加於該插頭饋電線圈的該電壓的施加該後段的受電線圈的電壓的電壓轉換增益以G2表示時，該插頭饋電線圈與該後段的受電線圈以滿足(L2 /L1a )1/2 =G2/K2的關係式的方式構成。
  5. 如申請專利範圍第1項之非接觸式供電系統，其中更包含：至少一個非接觸式延長插頭，其設置在該供電裝置與該受電裝置之間，以電磁感應從該供電裝置對該受電裝置供給電力；該非接觸式延長插頭包含：插頭受電線圈，其與前段的饋電線圈所形成的交變磁場交叉而產生感應電動勢；以及插頭饋電線圈，其與該插頭受電線圈連接；該插頭饋電線圈，根據因應施加於該前段的饋電線圈的電壓而由該插頭受電線圈所產生的電壓，產生交變磁場；在該插頭饋電線圈的後段，配置了與該插頭饋電線圈所形成的該交變磁場交叉而產生感應電動勢的後段的受電線圈；當該前段的饋電線圈的自感以L1 表示，該插頭受電線圈的自感以L2a 表示，該前段的饋電線圈與該插頭受電線圈的耦合係數以K1表示，相對於施加於該前段的饋電線圈的該電壓的施加於該插頭饋電線圈的該電壓的電壓轉換增益以G1表示時，該前段的饋電線圈與該插頭受電線圈以滿足(L2a / L1 )1/2 =G1/K1的關係式的方式構成；同時，當該插頭饋電線圈的自感以L1a 表示，該後段的受電線圈的自感以L2 表示，該後段的饋電線圈與該插頭受電線圈的耦合係數以K2表示，相對於施加於該插頭饋電線圈的該電壓的施加於該後段的受電線圈的電壓的電壓轉換增益以G2表示時，該插頭饋電線圈與該後段的受電線圈以滿足(L2 /L1a )1/2 =G2/K2的關係式的方式構成。
  6. 如申請專利範圍第4項之非接觸式供電系統，其中，該前段的饋電線圈與該插頭受電線圈，除了捲繞數之外，具有彼此相同的形狀、構造以及尺寸；該電壓轉換增益G1與該耦合係數K1所表示的G1/K1的倒數，以該前段的饋電線圈的捲繞數與該插頭受電線圈的捲繞數的捲繞數比設定；該插頭饋電線圈與該後段的受電線圈，除了捲繞數之外，具有彼此相同的形狀、構造以及尺寸；該電壓轉換增益G2與該耦合係數K2所表示的G2/K2的倒數，以該插頭饋電線圈的捲繞數與該後段的受電線圈的捲繞數的捲繞數比設定。
  7. 一種非接觸式供電系統，包含：供電裝置；受電裝置；以及非接觸式延長插頭，其設置在該供電裝置與該受電裝置之間，以電磁感應從該供電裝置對該受電裝置供給電力；該供電裝置包含：第1高頻反相器，其根據第1主電源產生高頻電流；以及第1饋電線圈，其受到該高頻電流供給；該非接觸式延長插頭包含：插頭受電線圈，其與該第1饋電線圈所形成的交變磁場交叉而產生感應電動勢；插頭共振電容，其與該插頭受電線圈串聯連接而串聯共振；以及插頭饋電線圈，其與該插頭受電線圈以及該插頭共振電容的串聯電路連接；該受電裝置包含：第1受電線圈，其與該插頭饋電線圈所形成的交變磁場交叉而產生感應電動勢；且根據因應施加於該插頭饋電線圈的電壓而由 該第1受電線圈所產生的電壓，對第1負載供給電力；當該第1饋電線圈的自感以L1 表示，該插頭受電線圈的自感以L2a 表示，該第1饋電線圈的捲繞數以N1 表示，該插頭受電線圈的捲繞數以N2a 表示，該第1饋電線圈與該插頭受電線圈的耦合係數以K1表示，相對於施加於該第1饋電線圈的電壓的施加於該插頭饋電線圈的該電壓的電壓轉換增益以G1表示時，該第1饋電線圈與該插頭受電線圈以滿足(L2a /L1 )1/2 =G1/K1=N2a /N1 的關係式的方式構成；同時，當該插頭饋電線圈的自感以L1a 表示，該第1受電線圈的自感以L2 表示，該插頭饋電線圈的捲繞數以N1a 表示，該第1受電線圈的捲繞數以N2 表示，該插頭饋電線圈與該第1受電線圈的耦合係數以K2表示，相對於施加於該插頭饋電線圈的該電壓的施加於該第1受電線圈的該電壓的電壓轉換增益以G2表示時，該插頭饋電線圈與該第1受電線圈以滿足(L2 /L1a )1/2 =G2/K2=N2 /N1a 的關係式的方式構成。
  8. 如申請專利範圍第1~7項中任一項之非接觸式供電系統，其中更包含：第2高頻反相器，其根據第2主電源產生高頻電流；該第1受電線圈，可與該第2高頻反相器以及該第1負載其中任一方選擇性連接；該第1饋電線圈，可與該第1高頻反相器以及第2負載其中任一方選擇性連接；當該第1受電線圈與該第2高頻反相器連接，且該第1饋電線圈與該第2負載連接時，該第1受電線圈係作為第2饋電線圈而發揮功能，同時該第1饋電線圈係作為第2受電線圈而發揮功能。
  9. 一種非接觸式延長插頭，其從前段的饋電線圈對後段的受電線圈供給電力，其特徵為包含：插頭受電線圈，其與該前段的饋電線圈對向配置；插頭饋電線圈，其與該後段的受電線圈對向配置；以及共振電容，其在該插頭受電線圈與該插頭饋電線圈之間串聯連接而構成閉合電路；該插頭受電線圈，與該前段的饋電線圈所形成的交變磁場交叉而產生 感應電動勢；該插頭饋電線圈，根據該插頭受電線圈所產生的該感應電動勢而形成交變磁場；該後段的受電線圈，與該插頭饋電線圈所形成的該交變磁場交叉而產生感應電動勢；當該前段的饋電線圈的自感以L1 表示，該插頭受電線圈的自感以L2a 表示，該前段的饋電線圈的捲繞數以N1 表示，該插頭受電線圈的捲繞數以N2a 表示，該前段的饋電線圈與該插頭受電線圈的耦合係數以K1表示，相對於施加於該前段的饋電線圈的電壓的施加於該插頭饋電線圈的電壓的電壓轉換增益以G1表示時，該前段的饋電線圈與該插頭受電線圈以滿足(L2a /L1 )1/2 =G1/K1=N2a /N1 的關係式的方式構成；同時，當該插頭饋電線圈的自感以L1a 表示，該後段的受電線圈的自感以L2 表示，該插頭饋電線圈的捲繞數以N1a 表示，該後段的受電線圈的捲繞數以N2 表示，該插頭饋電線圈與該後段的受電線圈的耦合係數以K2表示，相對於施加於該插頭饋電線圈的電壓的施加於該後段的受電線圈的電壓的電壓轉換增益以G2表示時，該插頭饋電線圈與該後段的受電線圈以滿足(L2 /L1a )1/2 =G2/K2=N2 /N1a 的關係式的方式構成。
  10. 一種非接觸式延長插頭，其從前段的饋電線圈對後段的受電線圈供給電力，其特徵為包含：插頭受電線圈，其與該前段的饋電線圈對向配置；以及插頭饋電線圈，其與該後段的受電線圈對向配置；該插頭受電線圈，與該前段的饋電線圈所形成的交變磁場交叉而產生感應電動勢；該插頭饋電線圈，根據該插頭受電線圈所產生的該感應電動勢而形成交變磁場；該後段的受電線圈，與該插頭饋電線圈所形成的該交變磁場交叉而產生感應電動勢；該前段的饋電線圈以及該後段的受電線圈的至少其中任一方與共振電容串聯連接；當該前段的饋電線圈的自感以L1 表示，該插頭受電線圈的自感以L2a 表示，該前段的饋電線圈的捲繞數以N1 表示，該插頭受電線圈的捲繞數以N2a 表示，該前段的饋電線圈與該插頭受電線圈的耦合係數以K1表示，相對於施加於該前段的饋電線圈的電壓的施加於該插頭饋電線圈的電壓的電壓轉換增益以G1表示時，該前段的饋電線圈與該插頭受電線圈以滿足(L2a /L1 )1/2 =G1/K1=N2a /N1 的關係式的方式構成； 同時，當該插頭饋電線圈的自感以L1a 表示，該後段的受電線圈的自感以L2 表示，該插頭饋電線圈的捲繞數以N1a 表示，該後段的受電線圈的捲繞數以N2 表示，該插頭饋電線圈與該後段的受電線圈的耦合係數以K2表示，相對於施加於該插頭饋電線圈的電壓的施加於該後段的受電線圈的電壓的電壓轉換增益以G2表示時，該插頭饋電線圈與該後段的受電線圈以滿足(L2 /L1a )1/2 =G2/K2=N2 /N1a 的關係式的方式構成。
  11. 如申請專利範圍第9或10項之非接觸式延長插頭，其中，該前段的饋電線圈與該插頭受電線圈，除了捲繞數之外，具有彼此相同的形狀、構造以及尺寸；該電壓轉換增益G1與該耦合係數K1所表示的G1/K1的倒數，以該前段的饋電線圈的捲繞數與該插頭受電線圈的捲繞數的捲繞數比設定；該插頭饋電線圈與該後段的受電線圈，除了捲繞數之外，具有彼此相同的形狀、構造以及尺寸；該電壓轉換增益G2與該耦合係數K2所表示的G2/K2的倒數，以該插頭饋電線圈的捲繞數與該後段的受電線圈的捲繞數的捲繞數比設定。
  12. 如申請專利範圍第9或10項之非接觸式延長插頭，其中，該電壓轉換增益G1設定為1。
  13. 如申請專利範圍第9或10項之非接觸式延長插頭，其中，該前段的饋電線圈係供電裝置的饋電線圈，根據來自主電源的電力而由該供電裝置的高頻反相器所產生的高頻電流通過該供電裝置的饋電線圈。
  14. 如申請專利範圍第9或10項之非接觸式延長插頭，其中，該後段的受電線圈係受電裝置的受電線圈，該受電裝置的受電線圈與該插頭饋電線圈所形成的交變磁場交叉而產生感應電動勢，根據該受電線圈所產生的感應電動勢對負載供給輸出電壓。
  15. 如申請專利範圍第9或10項之非接觸式延長插頭，其中，該插頭受電線圈與該插頭饋電線圈分別收納於不同的框體中，並透過連接線隔開配置。
  16. 如申請專利範圍第9或10項之非接觸式延長插頭，其中，該插頭受電線圈與該插頭饋電線圈收納於同一框體中，配置於彼此接 近的位置。
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