專利名稱：電力中繼裝置、電力輸送系統(tǒng)和制造電力中繼裝置的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電力中繼裝置、包括該電力中繼裝置的電力輸送系統(tǒng)以及用于制造該電力中繼裝置的方法。該電力中繼裝置也被稱作電力中繼終端或轉發(fā)器。更加具體地， 本公開涉及一種通過應用諧振技術來以也被稱為無線方式的非接觸方式輸送電力的技術。
背景技術：
已提出了用于以非接觸方式從電力供應裝置(也被稱為電力輸送終端)向電力接收裝置(也被稱為電力接收終端)輸送電力的多種方法。一種用于以非接觸方式輸送電力的方法也被稱作非接觸電力供應方法、無線電力供應方法或無線電力輸送方法。傳遞到在電力接收側充當電力接收裝置的電子裝置的電力可以被用作用于驅動該電子裝置的電力。 可替換地，通過將電力接收裝置配置為充當儲能器，以無線方式傳遞到電力接收側的電子裝置的電力可以被用作用于對在電子裝置中采用的蓄電池進行電氣充電的電力。非接觸電力輸送的原理利用電磁能量。非接觸電力輸送被分類為兩個大類，即輻射輸送和非輻射輸送。輻射輸送也被稱作電波接收或電波獲取。輻射輸送進一步被分類為微波輻射輸送和激光輻射輸送。另一方面，非輻射輸送進一步被分類為電磁感應非輻射輸送和諧振非輻射輸送，其中諧振非輻射輸送也被稱作電磁諧振非輻射輸送。現(xiàn)今，注意力轉向利用電場諧振和磁場諧振任一個的諧振輸送，其就包括效率、輸送距離、位置偏移 (positional shift)和角度偏移(angular shift)的幾個模式來看是有優(yōu)勢的。具體而言，注意力集中在被稱為磁場諧振方法或磁諧振方法的方法上。磁場諧振方法或磁諧振方法利用僅稍受生物體造成的能量吸收的影響的磁場諧振。也就是說，磁場諧振具有較小的電介質損耗(dielectric-substance loss)。對于關于磁場諧振方法或磁諧振方法的更多信息，建議讀者參考PCT專利公布No. W02009-140506。諧振方法是一種通過利用基于在電力供應裝置中采用的諧振設備與在電力接收裝置中采用的諧振設備之間的電場或磁場的耦合來從用于供應電力的電力供應裝置向用于接收由電力供應裝置輸送的電力的電力接收裝置輸送電力的方法。在下面的描述中，利用電場的諧振的諧振方法被稱作電場諧振方法，而利用磁場的諧振的諧振方法被稱作磁場諧振方法。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在利用諧振的電力輸送系統(tǒng)中，通過乘積kXQ來確定在電力輸送系統(tǒng)的電力供應裝置中采用的諧振設備與在電力輸送系統(tǒng)的電力接收裝置中采用的諧振設備之間的輸送的最大效率，其中，參考符號Q表示諧振設備的Q值，而參考符號k表示諧振設備之間的耦合系數(shù)。耦合系數(shù)k也取決于諧振設備之間的距離。例如，諧振設備之間的距離越長，則耦合系數(shù)k越小，因此，電力輸送的效率越低。作為上述問題的一種可能的解決方案，在所述諧振設備之間提供第三諧振設備， 以充當也被稱為轉發(fā)器的電力中繼裝置的諧振設備。第三諧振設備中繼所輸送的電力以便改進距離特性，即用于延長輸送距離。然而，在這種情況下，產(chǎn)生如下問題即，關于將該電力中繼裝置放置于何處的問題以及如何確定該電力中繼裝置的最佳位置的問題。因而，本公開的目的是在應用利用諧振的電力輸送技術的情況下提供一種用于通過采用適當方法來放置電力中繼裝置的技術和/或一種用于將電力中繼裝置放置在適當位置的技術。更具體而言，本公開的實施例提供了一種能夠通過采用適當方法來放置電力中繼裝置(或者，具體地是其電力中繼諧振設備)的技術和/或一種能夠將電力中繼裝置 (或者，具體地是其電力中繼諧振設備)放置在適當位置的技術。根據(jù)本公開的實施例，提供了一種非接觸電力輸送系統(tǒng)，其被配置為包括電力供應裝置，具有電力供應諧振設備和電力供應電源部分，所述電力供應電源部分用于向所述電力供應諧振設備供應AC電流；電力接收裝置，具有電力接收諧振設備，用于通過采用諧振方法從所述電力供應裝置接收電力；以及電力中繼裝置，放置于所述電力供應裝置和所述電力接收裝置之間，并被提供有在所述電力供應諧振設備和所述電力接收諧振設備之間諧振的電力中繼諧振設備。在也被稱作電力中繼終端的電力中繼裝置中，通過利用絕緣件將所述電力中繼諧振設備提供在提前確定的位置處。絕緣件具有用于承載(bear)通過采用諧振方法而執(zhí)行的電力輸送的承載力。在制造這樣的電力中繼終端的過程中，通過利用絕緣件將在所述電力中繼終端中采用的電力中繼諧振設備固定在預定位置。該過程通常采用如下方法即，在所述電力中繼諧振設備已被容納在其中能夠容納所述電力中繼諧振設備的容納殼中之后，利用絕緣件來填充所述容納殼的內(nèi)部?？商鎿Q地，該過程通常采用另一方法即，在每個電力中繼諧振設備已被提供在作為劃分用于對準所述電力中繼諧振設備的分段機構的結果而得到的區(qū)段之一中之后，通過利用所述絕緣件來固定所述電力中繼諧振設備。根據(jù)本公開的實施例，通過在采用諧振方法的非接觸電力輸送的應用中利用所述電力中繼裝置，可以改進距離特性。此外，采用合適的方法來固定所述電力中繼裝置的電力中繼諧振設備，使得通過利用所述電力中繼諧振設備而得到的輸送特性不會惡化。如果使用多個電力中繼諧振設備，則采用合適的方法可以將每個電力中繼諧振設備提供在合適的位置上，以使得通過利用所述電力中繼諧振設備而得到的輸送特性不會惡化。


圖1是粗略示出根據(jù)本公開的實施例的非接觸電力輸送系統(tǒng)的整體配置的圖；圖2A至圖2C是在描述關于不存在電力中繼終端的情況下的諧振關系期間參照的示意圖；圖3A至圖3C是在描述關于存在電力中繼終端的情況下的諧振關系期間參照的示意圖；圖4A至圖4C是在描述電磁諧振的電路分析期間參照的示意圖；圖5是在描述關于兩個轉發(fā)器分別被放置于彼此靠近的兩個位置處的情況下的電特性期間參照的示意圖；圖6A、圖6B、圖6C和圖6D是在描述根據(jù)本公開的第一實施例的第一典型示例的用于放置轉發(fā)器的方法期間參照的示意圖；圖7A和圖7B是在描述根據(jù)第一實施例的第二典型示例的用于放置轉發(fā)器的方法期間參照的示意圖；圖8A和圖8B是在描述根據(jù)第一實施例的第三典型示例的用于放置轉發(fā)器的方法期間參照的示意圖；圖9是在描述根據(jù)第一實施例的第四典型示例的用于放置轉發(fā)器的方法期間參照的示意圖；圖IOA至圖IOC是在描述根據(jù)本公開的第二實施例的第一典型示例的用于放置轉發(fā)器的方法期間參照的示意圖；圖11是在描述根據(jù)第二實施例的第二典型示例的用于放置轉發(fā)器的方法期間參照的示意圖；并且圖12是在描述根據(jù)第二實施例的第三典型示例的用于放置轉發(fā)器的方法期間參照的示意圖。
具體實施例方式下面將通過參照附圖來解釋本公開的實施例。應當注意，按如下排列的章節(jié)來描述實施例1 總覽(配置和諧振關系)2 對于布置問題的解決方案的原理(固定技術和用于放置轉發(fā)器的技術)3 第一實施例(第一至第四典型示例)4 第二實施例(第一至第三典型示例)總覽腿圖1是粗略示出根據(jù)本公開的實施例的非接觸電力輸送系統(tǒng)1的整體配置的圖。 根據(jù)本實施例的非接觸電力輸送系統(tǒng)1采用電力供應終端3 (也被稱為電力供應裝置或電力輸送終端)、電力中繼終端5 (也被稱為電力中繼裝置)和電力接收終端7 (也被稱為電力接收裝置)。電力供應終端3具有電力供應電源部分32，用于產(chǎn)生AC電流；以及電力供應諧振設備38，用于接收由電力供應電源部分32產(chǎn)生的AC電流。電力供應諧振設備38充當電力供應諧振器。電力供應電源部分32包括電力供應激勵設備34，用于通過電磁感應耦合來激勵電力供應諧振設備38 ；以及AC電源部分36，用于向電力供應激勵設備34供應AC電流。在該配置中，提供用于以AC電流形式向電力供應諧振設備38供應電力的電力供應激勵設備 34。然而，應當注意，可以提供用于向電力供應諧振設備38供應電力的另一配置。如后面將描述的，在其它配置中，不使用電力供應激勵設備34。通常，AC電源部分36采用調(diào)制部分和功率放大部分，這些在圖中并未示出。調(diào)制部分包括振蕩部分和混頻部分。振蕩部分產(chǎn)生AC電流形式的、具有提前確定的頻率的AC 電力。混頻部分通過采用多個公知調(diào)制方法中的任一個來將控制信號疊加在振蕩部分產(chǎn)生的AC電力上。功率放大部分放大由調(diào)制部分調(diào)制的AC電力。如果不需要輸送控制信號，則不必提供混頻部分。在該情況下，振蕩部分產(chǎn)生的、處于提前確定的頻率的AC電力在被供應給電力供應激勵設備34之前由功率放大部分放大。其上沒有疊加控制信號的AC電力被稱作所謂的未調(diào)制載波。振蕩部分產(chǎn)生具有某一頻率分量的電信號。然而，在該典型示例的情況下，振蕩部分產(chǎn)生AC電流形式的、具有大約等于電力供應諧振設備38的自諧振頻率的頻率的AC電力。也就是說，在最佳狀態(tài)中，振蕩部分產(chǎn)生AC電流形式的、具有優(yōu)選等于電力供應諧振設備38的自諧振頻率的頻率的AC電力。電力供應激勵設備34被從AC電源部分36接收的電信號來激勵，以操作為用于通過基于電磁感應效應的耦合向電力供應諧振設備38輸送AC電力的設備。通過設置在AC 電源部分36和電力供應諧振設備38之間的阻抗匹配，電力供應激勵設備34執(zhí)行避免反射電信號的角色。取代電力供應激勵設備34，也可以提供用于自動調(diào)節(jié)被提供給電力供應諧振設備38的電力以及電力供應諧振設備38的參數(shù)的功能部分。電力接收終端7具有電力接收電源部分72和充當電力接收諧振器的電力接收諧振設備78。電力接收諧振設備78采用磁場諧振方法來接收由電力供應終端3輸送的電力。 電力接收電源部分72具有電力接收激勵設備74，由電力接收諧振設備78通過電磁感應耦合來激勵；以及電力獲取部分76，用于接收基于由電力接收激勵設備74產(chǎn)生的AC電流的電力。在該配置中，電力接收電源部分72具有電力接收激勵設備74，用于從電力接收諧振設備78接收AC電流形式的電力。然而，應當注意，可以提供用于從電力接收諧振設備78 接收電力的另一配置。如后面將描述的，在其它配置中，不使用電力接收激勵設備74。電力獲取部分76典型地具有整流部分、蓄電池、DC-DC變換器和負載，這些在圖中并未示出。整流部分將所接收的AC電流整流為DC電流，以產(chǎn)生DC電力。利用DC電力對蓄電池進行電氣充電。DC-DC變換器升高或降低蓄電池的電壓。負載的典型示例是電動機和電路。此外，如果在電力供應終端3中控制信號已被疊加到AC電力上，則電力接收電源部分72被提供有解調(diào)部分，用于解調(diào)其上疊加有控制信號的AC電力，以再現(xiàn)控制信號。電力接收激勵設備74被電力接收諧振設備78產(chǎn)生的電信號來激勵，以充當用于通過基于電磁感應效應的耦合向電力獲取部分76輸出電信號的設備。通過設置在電力接收諧振設備78和電力獲取部分76之間的阻抗匹配，電力接收激勵設備74執(zhí)行避免反射電信號的角色。取代電力接收激勵設備74，也可以提供用于自動調(diào)節(jié)從電力接收諧振設備78 接收的電力以及電力接收諧振設備78的參數(shù)的功能部分。電力中繼終端5具有電力中繼諧振設備58，該電力中繼諧振設備58能夠與在電力供應終端3中采用的電力供應諧振設備38和在電力接收終端7中采用的電力接收諧振設備78中的每一個諧振。電力中繼諧振設備58也被稱為電力中繼諧振器或轉發(fā)器。電力供應諧振設備38和電力接收諧振設備78中的每一個也被稱為諧振器或天線。將被用于電場諧振的電場天線設計為使得電場集中于耦合表面上。也就是說，電場天線被設計為使得在耦合表面上不出現(xiàn)磁場。例如，使用平面天線(Planar antenna)。平面天線的典型示例是通過在平面形狀上創(chuàng)建之字形半導體圖案而制造的彎折線天線。另一方面，將被用于磁場諧振的磁場天線設計為使得磁場集中于耦合表面上。也就是說，磁場天線被設計為使得在耦合表面上不出現(xiàn)電場。例如，使用線圈狀天線(coil-shaped antenna) 0 線圈狀天線的典型示例是螺旋諧振器和通過纏繞導體以形成螺旋形狀而制造的螺旋形天線。通過采用諧振方法，可以將電力中繼諧振設備58耦合到電力供應諧振設備38和電力接收諧振設備78。例如，線圈狀天線被用作電力中繼諧振設備58。線圈狀天線的典型示例是螺旋諧振器和通過纏繞導體以形成螺旋形狀而制造的螺旋形天線。電力供應諧振設備38、電力中繼諧振設備58和電力接收諧振設備78中的每一個具有電感組件L和電容組件C?？梢曰诠磉_(1/ V LXC)而找到自諧振頻率(ω0禾口 fO = ω 0/2 π )。在與上述配置類似的裝置配置中，當在電力供應終端3中采用的電力供應電源部分32向也在電力供應終端3中采用的電力供應諧振設備38供應AC電力時，AC電力經(jīng)由在電力中繼終端5中采用的電力中繼諧振設備58而被輸送到在電力接收終端7中采用的電力接收諧振設備78。也就是說，當AC電源部分36向電力供應激勵設備34供應AC電流時，由于電磁感應在電力供應諧振設備38中通過激勵而產(chǎn)生AC電流。因為在彼此相關的位置處提供電力供應諧振設備38、電力中繼諧振設備58和電力接收諧振設備78以致容易發(fā)生相互磁諧振，所以經(jīng)由電力中繼諧振設備58以非接觸方式按自諧振頻率從電力供應諧振設備38向電力接收諧振設備78供應AC電力。然后，從電力接收諧振設備78向電力接收激勵設備74供應電流，并且通過電力獲取部分76從電力接收激勵設備74得到電力。如果例如不使用電力中繼終端5，則如通常所知的，因為在彼此相關的位置處提供電力供應諧振設備38和電力接收諧振設備78，以致容易發(fā)生相互磁諧振。在這種情況下， 當充當電力供應源的電力供應諧振設備38的自諧振頻率與充當電力接收目的地的電力接收諧振設備78的自諧振頻率匹配時，電力供應諧振設備38和電力接收諧振設備78處于諧振關系，提供最大量的傳遞電力以及最小的損失。該關系對于使用采用電力中繼諧振設備58的電力中繼終端5的情況也適用。也就是說，當在彼此相關的位置處提供電力供應諧振設備38、電力中繼諧振設備58和電力接收諧振設備78以致容易發(fā)生相互磁諧振時，適用上述關系。在該情況下，如果充當電力供應源的電力供應諧振設備38的自諧振頻率、充當電力中繼手段的電力中繼諧振設備58的自諧振頻率與充當電力接收目的地的電力接收諧振設備78的自諧振頻率彼此匹配，則電力供應諧振設備38、電力中繼諧振設備58和電力接收諧振設備78處于諧振關系，提供最大量的傳遞電力以及最小的損失。也就是說，通過將電力供應諧振設備38的自諧振頻率、 電力中繼諧振設備58的自諧振頻率和電力接收諧振設備78的自諧振頻率全部設置為相同值，從電力供應終端3到電力接收終端7的電力輸送的效率可以被提高為最佳值。也應當注意的是，如果僅使用一個電力中繼諧振設備58，則可以通過在電力供應諧振設備38和電力接收諧振設備78之間的中間位置提供電力中繼諧振設備58而獲得電力輸送效率的最佳值。通過參照圖2Α至圖4C來如下地解釋諧振關系。圖2Α至圖2C是在下面描述關于不存在電力中繼終端的情況下的諧振關系期間參照的多個示意圖。圖3Α至圖3C是在下面描述關于存在電力中繼終端的情況下的諧振關系期間參照的多個示意圖。圖4Α至圖4C是在下面描述電磁諧振的電路分析期間參照的多個示意圖。圖2Β是示出對于其中如圖2Α所示不存在電力中繼終端5的情況下的輸送特性的圖，其表示由AC電源部分36產(chǎn)生的AC電流的頻率與耦合量(quantity)之間的關系。如
8根據(jù)圖2B所顯然的，存在諧振頻率。詳細而言，該輸送特性是在自諧振頻率處具有峰的單峰特性。圖2C是示出從一個諧振設備到另一個諧振設備的距離與耦合量或衰減量之間的關系的圖。如根據(jù)圖2C所顯然的，對于某一諧振頻率，存在耦合量等于最大值的諧振設備距離。此外，對于較低的諧振頻率，可以通過增加諧振設備之間的距離來獲得最大耦合量， 而另一方面，對于較高的諧振頻率，可以通過減小諧振設備之間的距離來獲得最大耦合量。 然而，在圖中未示出這些現(xiàn)象。另一方面，對于其中如圖3A所示存在電力中繼終端5的情況，圖;3B是示出由AC 電源部分36產(chǎn)生的AC電流的頻率與耦合量或衰減量之間的關系的圖，而圖3C是示出從一個諧振設備到另一個諧振設備的距離與輸送效率之間的關系的圖。如根據(jù)圖:3B所顯然的， 衰減量根據(jù)頻率而變化。另一方面，如根據(jù)圖3C所顯然的，存在輸送效率等于最大值的諧振設備距離。更加清楚地說，通過在電力供應諧振設備38和電力接收諧振設備78之間的中間位置提供電力中繼諧振設備58，在靠近也被簡稱為諧振頻率的自諧振頻率的頻率處， 如圖:3B所示衰減量可以被設置為最小值，而如圖3C所示輸送效率可以被設置為最大值。因而，可以延長允許電力供應諧振設備38和電力接收諧振設備78之間的輸送效率被維持在固定值的輸送距離。例如，如圖4A所示，電力供應諧振設備38、電力中繼諧振設備58和電力接收諧振設備78中的每個被設計為具有矩形環(huán)狀線圈和外部附接電容器的矩
形環(huán)狀天線。矩形環(huán)狀線圈具有邊a和線直徑bcp，且由銅等制成。另一方面，外部附接電
容器具有電容C (cpF)。矩形環(huán)狀天線具有自諧振頻率f0 (MHz)。圖4B是示出圖4A中所示的配置的等效電路的圖。可以由電阻組件R、電感組件L 和電容組件C來表示每一個矩形環(huán)狀天線。在圖4B中示出的等效電路處于磁場諧振的狀態(tài)。磁場諧振提供在磁場中的耦合。在磁場諧振的狀態(tài)下，可以由LC諧振器來表示充當諧振器的每個天線，而可以由具有耦合系數(shù)k的互感Lm來表示耦合。執(zhí)行電路分析以找到電力供應諧振設備38和電力接收諧振設備78之間的輸送的最大效率。通過進行如下假設并且通過將充當信號源的電力供應電源部分32和充當負載的電力接收電源部分72各自的阻抗Rs和IU進行匹配來執(zhí)行電路分析，所述假設即電力供應諧振設備38與電力接收諧振設備78之間的耦合系數(shù)為k，每個矩形環(huán)狀天線的電阻組件的電阻為R，每個矩形環(huán)狀天線的電感組件的電感為L，且每個矩形環(huán)狀天線的電容組件的電容為C。通過將具有與電力供應諧振設備38和電力接收諧振設備78的自諧振頻率相等的自諧振頻率的電力中繼諧振設備58放置在電力供應諧振設備38與電力接收諧振設備 78之間的中間位置處，可以將等效電路配置為3級。在圖4C中示出上述電路分析的結果。在圖4C中，由箭頭A指示的曲線表示對于包括被放置在電力供應諧振設備38與電力接收諧振設備78之間的中間位置處的電力中繼諧振設備58的配置而獲得的電路分析結果，而由箭頭B指示的曲線表示對于不包括電力中繼諧振設備58的配置而獲得的電路分析結果。與不包括電力中繼諧振設備58的配置相比，在包括電力中繼諧振設備58的配置的情況下，即使對于較長的輸送距離，衰減量也可以被抑制為較小值。因而，可以提高輸送的效率。在包括電力中繼諧振設備58的配置的情況下， 例如，在80%的輸送效率處，距離特性是不包括電力中繼諧振設備58的配置的距離特性的 1.7倍，顯示出非常大的改進。在圖中未示出用于電場諧振的等效電路和等效電路的特性。然而，可以以與磁場諧振的等效電路和等效電路的特性相同的方式來想像用于電場諧振的等效電路和等效電路的特性。也就是說，電場諧振提供電場中的耦合。在電場諧振的情況下，可以由LC諧振器來表示充當諧振器的每個天線，而可以由具有耦合系數(shù)k的互電容Cm來表示耦合。換句話說，電場諧振與磁場諧振的不同之處在于在電場諧振的情況下，由互電容Cm來表示耦合， 而在磁場諧振的情況下，由互感Lm來表示耦合。然而，電場諧振與磁場諧振在電磁上并不是非常不同。例如，可以以與磁場諧振的諸如功率損失和輸送效率的特性相同的方式來想像電場諧振中諸如功率損失和輸送效率的特性。如上所述，在電力供應諧振設備38和電力接收諧振設備78之間的中間位置處僅存在一個電力中繼諧振設備58。然而，應當注意的是，可以使用多個電力中繼諧振設備58。 在該情況下，可以進一步提高輸送距離。此外，如所公知的，在無需以嚴格的方式來調(diào)節(jié)每一個諧振設備的角度的情況下， 可以將輸送效率提高到某一程度。電力供應諧振設備38、電力中繼諧振設備58和電力接收諧振設備78中的每一個的特性值由于電力供應諧振設備38、電力中繼諧振設備58和電力接收諧振設備78的姿態(tài)(posture)而變化。姿態(tài)包括方向和角度。然而，電力供應諧振設備38、電力中繼諧振設備58和電力接收諧振設備78的基本特性波形近似彼此相同。應當注意的是，如果任一特定諧振設備的軸與另一諧振設備的軸電磁垂直，也就是說如果任一特定諧振設備的軸相對于另一諧振設備的軸被電磁旋轉90度，則幾乎無法建立基于磁場旋轉的耦合。因而，衰減量顯著增加。然而，在實際中，在多數(shù)情況下任一特定諧振設備的軸不會相對于另一諧振設備的軸被電磁旋轉正好90度。因此，可以在該特定諧振設備與另一諧振設備之間傳遞一部分電力。此外，即使電力中繼諧振設備58沒有被放置在連接電力供應諧振設備38與電力接收諧振設備78的軸上，也就是說，即使電力中繼諧振設備58被放置在電力供應諧振設備38和/或電力接收諧振設備78的周邊(periphery)，也可以在電力供應諧振設備38、電力中繼諧振設備58和電力接收諧振設備78之間建立基于諧振的耦合。從而，可以提高從電力供應諧振設備38到電力接收諧振設備78的輸送效率。對于布置問題的解決方案的原理 采用電力中繼諧振設備58的配置產(chǎn)生了如何將電力中繼諧振設備58放置在電力供應諧振設備38與電力接收諧振設備78之間的位置的問題。在僅有一個電力中繼諧振設備58的情況下，電力供應諧振設備38與電力接收諧振設備78的中間位置是對于電力中繼諧振設備58的最佳位置。存在兩種模式的問題。第一種模式的問題是如何將電力中繼諧振設備58固定在提前確定的位置處。當使用多個電力中繼諧振設備58時產(chǎn)生第二種模式的問題，即如何確定放置電力中繼諧振設備58的間隔的問題。固定技術首先，下面的描述解釋第一種模式的問題以及對于作為固定技術問題的問題的解決方案的原理。如先前所述的，電力中繼諧振設備58充當轉發(fā)器。因為電力中繼諧振設備 58自身具有諸如線圈結構之類的簡單的天線結構，所以電力中繼諧振設備58的配置也是簡單的。如圖4B所示，電力中繼諧振設備58電氣上包括確定自諧振頻率的電感組件L和電容組件C。自諧振頻率是電力中繼諧振設備58唯一的電諧振頻率。由電力中繼諧振設備 58的線圈的形狀和電力中繼諧振設備58的線圈匝數(shù)來確定電感L，而由在電力中繼諧振設備58的線圈周邊存在的寄生電容來確定電容C。根據(jù)轉發(fā)器的結構，必然可以通過利用固定電容器來配置寄生電容，以形成具有所需要的諧振頻率的諧振電路。如果穿過轉發(fā)器的磁力線Φ (或磁場H)根據(jù)自諧振頻率隨著時間的流逝而改變， 則由于轉發(fā)器自身是諧振電路而在轉發(fā)器上累積可觀(apparent的電力。因而，轉發(fā)器彼此諧振，使得電力從一個轉發(fā)器傳遞到另一個。因為以較大功率諧振的轉發(fā)器達到極高的電壓，所以出現(xiàn)了如何建立一種用于固定轉發(fā)器以使得在這樣的狀態(tài)下不會不經(jīng)意地觸碰到轉發(fā)器的方法的問題。此外，因為轉發(fā)器自身是具有極大Q值⑴值表示線圈諧振的程度)的諧振電路，所以可能由于用于固定轉發(fā)器的材料的品質而降低Q值，以致惡化了電力輸送的效率。因此，也出現(xiàn)了如何固定轉發(fā)器而不會降低Q值的問題。例如，當轉發(fā)器被不經(jīng)意地放置在使得轉發(fā)器自身與金屬物品直接接觸的位置時，諧振頻率改變，降低了 Q值。結果，降低了電力輸送的效率。也就是說，當在實際中利用轉發(fā)器時，將轉發(fā)器固定在適當?shù)奈恢檬呛苤匾摹４藭r，想到有必要采用考慮轉發(fā)器自身的特性的轉發(fā)器固定方法。為了解決第一種模式的問題，根據(jù)本實施例，通過利用絕緣件，將充當轉發(fā)器的電力中繼諧振設備58提供在提前確定的位置處，該絕緣件具有用于承載通過采用諧振方法執(zhí)行的電力輸送的承載力。具有用于承載通過采用諧振方法執(zhí)行的電力輸送的承載力的絕緣件是具有電絕緣特性的元件。因而，絕緣件具有能夠承載諧振時的高電壓和高電流的電壓/電流容量。 此外，提供不造成磁飽和的絕緣件也很重要。這是因為磁飽和惡化了絕緣特性。當然，諧振時間條件受到在非接觸電力輸送系統(tǒng)的規(guī)范中描述的應用條件的影響。例如，用于放置在普通空間中的轉發(fā)器的絕緣件所需的承載力與用于嵌入到電路設備中的轉發(fā)器的絕緣件所需的承載力不同。放置在普通空間中的轉發(fā)器的典型示例是用于至少cm量級的較長輸送距離的轉發(fā)器。在下面的描述中，該用于較長輸送距離的典型轉發(fā)器被稱為前者 (former)轉發(fā)器。另一方面，嵌入到電路設備中的轉發(fā)器的典型示例是用于不大于mm量級的較短輸送距離的轉發(fā)器。在下面的描述中，該用于較短輸送距離的典型轉發(fā)器被稱為后者(latter)轉發(fā)器。例如，在前者轉發(fā)器的情況下，用玻璃或絕緣體材料制成的絕緣件是具有前者轉發(fā)器所需的承載力的絕緣件。另一方面，在后者轉發(fā)器的情況下，可以使用諸如電介質或半導體材料之類的基本材料(basic material)來制造具有后者轉發(fā)器所需的承載力的絕緣件。在任一種情況下，在制造電力中繼終端5的過程中，充當轉發(fā)器的電力中繼諧振設備58可以被固定在采用簡單方法而確定的位置處。關注于被稱為第一種模式的問題的上述問題的配置被稱為第一實施例，后面將具體描述。例如，基于絕緣體被固定在高壓電線上的假設，已通過考慮沿面放電(craping electrical discharge)并通過將絕緣體的形狀和絕緣體的長度的每個設置為依據(jù)在高壓電線上表現(xiàn)的電壓而變化的值，而實際做出了絕緣體。未來，如果假定通過利用轉發(fā)器以非接觸方式來供應電力的操作，則可以非常有效地使用用于制作絕緣體的現(xiàn)有技術。也就是說，可以非常有效地利用現(xiàn)有技術，因為該技術允許減少新絕緣體的開發(fā)和制造成本。通過利用絕緣體來固定轉發(fā)器，可以簡化轉發(fā)器固定方法以便能夠創(chuàng)建非常有效的手段。例如， 在不久的將來，可以假定轉發(fā)器技術也被應用于作為用于向電動車供應電力的方法而采用的非接觸電力供應技術。利用這樣的假設，轉發(fā)器固定方法可被用作極為有效的手段。用于放置多個轉發(fā)器的技術
接下來，下面的描述解釋第二種模式的問題和對該問題的解決方案的原理，該第二種模式的問題是當應當放置多個轉發(fā)器時出現(xiàn)的問題。如根據(jù)圖3顯然的，如果諧振器之間的距離太短，則諧振器之間的電力輸送的效率惡化。在采用多個轉發(fā)器的配置中電力輸送的效率也惡化。也就是說，同樣在采用多個轉發(fā)器的配置的情況下，如果諧振器之間的距離太短，則諧振器之間的電力輸送的效率也惡化。這是因為，如果諧振器之間的距離太短，則諧振器的諧振特性彼此重疊。因此，每個表示線圈諧振的程度的Q值降低。結果，諧振器之間的電力輸送的效率惡化。電力輸送效率的惡化使得通過考慮轉發(fā)器的電特性來利用轉發(fā)器的方法成為必要。具體而言，當將要放置多個轉發(fā)器時，電力輸送效率的惡化可以被解釋為需要通過考慮轉發(fā)器的電特性來利用轉發(fā)器。圖5是在下面描述關于兩個轉發(fā)器分別被放置于彼此靠近的兩個位置處的情況下的電特性期間參照的示意圖。因為轉發(fā)器是具有極大Q值的諧振電路，所以由于轉發(fā)器之間的電干擾，諧振頻率從原始值分裂為2個或更多個頻率。在圖5示出的典型示例的情況下，諧振頻率從原始值分裂為2個頻率，指示在2個轉發(fā)器之間存在電干擾。結果，降低了原始諧振頻率處的Q值。在其中放置多個轉發(fā)器并且可以利用較高的自由度來輸送電力的假定空間(space)中，密集地放置轉發(fā)器將反而降低電力輸送的效率。例如，由于電力供應諧振器與電力接收諧振器之間的電耦合而發(fā)生磁場諧振。因而，如果延長諧振器之間的距離，則減弱電耦合，降低了互感。另一方面，如果縮短諧振器之間的距離，則電耦合變得更強，增加了互感。如圖5所示，如果縮短諧振器之間的距離，增加了互感，則諧振頻率分裂為2個值。隨著逐漸延長諧振器之間的距離，降低互感，諧振頻率的2個值彼此靠近，最終重合(merge)為一個值。當在諧振頻率的2個值已經(jīng)重合為一個值之后進一步延長諧振器之間的距離時，重合為一個值的2個諧振頻率不再移動，并且僅僅是電力輸送的效率降低。在電場諧振的情況下在諧振器之間的距離變化時產(chǎn)生的現(xiàn)象與在磁場諧振的情況下在諧振器之間的距離變換時產(chǎn)生的現(xiàn)象相同。也就是說，如果縮短諧振器之間的距離， 增加了互感，則諧振頻率分裂為2個值。隨著逐漸延長諧振器之間的距離，降低互感，諧振頻率的2個值彼此靠近，最終重合為一個值。當在諧振頻率的2個值已經(jīng)重合為一個值之后進一步延長諧振器之間的距離時，重合為一個值的2個諧振頻率不再移動，并且僅僅是電力輸送的效率降低。在該過程中，如果Q值固定，也就是說如果例如不存在轉發(fā)器，則在諧振頻率的2 個值重合為一個值之前諧振頻率處的電力輸送效率近似固定。然而，在轉發(fā)器的情況下，實際上，諧振器之間的距離越短，也即轉發(fā)器與電力供應諧振器之間的距離越短和/或轉發(fā)器與電力接收諧振器之間的距離越短，則Q值越小。因而，諧振器之間的距離越短，電力輸送的效率越低。然而，從不知曉技術細節(jié)的普通人的觀點看，當電力在空間中廣泛分布時，出現(xiàn)了認知上的錯誤概念，即認為轉發(fā)器的數(shù)量越大，也就是說，轉發(fā)器的密度越高，則電力的分布越有效。本質上，通過包括要處理的磁力線的頻率、電力輸送的距離、線圈的電特性(即阻抗匹配)和尺寸的因素來確定轉發(fā)器的最佳密度。即使轉發(fā)器被放置在適當?shù)奈恢?，轉發(fā)器之間的距離也可能是不希望的短，則可想而知降低了電力輸送的效率。為了解決第二種模式的問題，本實施例提供了一種進一步增加基于諧振的電力輸送的距離的轉發(fā)器技術。根據(jù)該技術，當使用其每個充當轉發(fā)器的多個電力中繼諧振設備 58時，轉發(fā)器被固定在使得轉發(fā)器之間的距離不太短的位置處。更具體地說，在本實施例中，轉發(fā)器被固定在使得轉發(fā)器之間的距離不短于被定義為所允許的最小間隔的可允許最小間隔的位置處。也就是說，希望應用用于解決第一種模式的問題的技術，以將轉發(fā)器固定在使得轉發(fā)器之間的距離不短于可允許最小間隔的位置處。關注于第二種模式的配置被稱為第二實施例，后面將具體描述。例如，在通過將轉發(fā)器間隔設置為不小于可允許最小間隔的值來制造電力中繼終端5的過程中，采用第一種或第二種技術。根據(jù)第一種技術，對每個轉發(fā)器使用提供不小于可允許最小間隔的轉發(fā)器間隔的容納殼。另一方面，根據(jù)第二種技術，使用也被稱為托盤的平臺(pallet)來放置轉發(fā)器。在任一種技術中，罩住(cover)轉發(fā)器，以便以適當?shù)拿芏确胖棉D發(fā)器。因此，可以以不短于可允許最小間隔的間隔來放置轉發(fā)器。例如，根據(jù)第一種技術，充當轉發(fā)器的電力中繼諧振設備58被容納在容納殼中， 該容納殼具有不小于可允許最小間隔的外尺寸，或者該電力中繼諧振設備58被期望容納在容納殼的中心。在轉發(fā)器已被容納在容納殼中的情況下，利用絕緣件來填充該容納殼。在該容納殼中，希望提供具有諧振時所需的承載力的、用于填充容納殼的絕緣件。此外，如果用于填充容納殼的絕緣件具有諧振時所需的足夠的承載力，則可以利用諸如金屬的導電材料來制作容納殼。希望提供也具有諧振時所需的承載力的容納殼。取代于被放置在其容納殼的中心，轉發(fā)器可以被放置在其容納殼的一側位置。然而，在將多個容納殼彼此鏈接的過程中，只要每個容納殼具有不小于可允許最小間隔的尺寸且每個轉發(fā)器被放置在其容納殼的相同的一側位置，轉發(fā)器之間的距離就可以被維持在不短于可允許最小間隔的值。此外，如果每個轉發(fā)器被放置在其容納殼的中心，則不管容納殼的位置關系如何，在將多個容納殼彼此鏈接的過程中，只要每個容納殼具有不小于可允許最小間隔的尺寸，轉發(fā)器之間的間隔就可以被維持在不小于可允許最小間隔的值。通過將每個轉發(fā)器容納在具有不小于可允許最小間隔的尺寸的容納殼中，不管容納殼是否被鏈接以形成陣列，轉發(fā)器自身都可以防止與另一金屬件接觸，并且同時，從不直接觸碰具有高電壓的轉發(fā)器。此外，可以防止以短于可允許最小間隔的間隔來放置多個轉發(fā)器。結果可以防止電力輸送的效率下降。因而，第一種技術是一種用于將每個轉發(fā)器容納在容納殼中的簡單的方法，因此可以被用作極為有效的手段。根據(jù)第二種技術，在制造電力中繼終端5的過程中，通過利用固定框，將充當轉發(fā)器的每個電力中繼諧振設備58放置于作為劃分分段機構的結果而得到的區(qū)段之一的希望位置處，所述固定框用于以不短于可允許最小間隔的間隔來固定各區(qū)段。希望將每個轉發(fā)器置于其區(qū)段的中心。利用絕緣件來配置分段機構。作為用于定位每個電力中繼諧振設備 58的機制，可以采用用于對準電力中繼諧振設備58的諸如平臺(也被稱為托盤)之類的手段。通過采用這樣的手段，可以降低制造電力中繼終端5的過程的成本和執(zhí)行該過程所花費的時間。此外，利用較高的可靠度將諧振器之間的距離維持在不短于可允許最小間隔的值。在這種情況下，諧振器之間的距離不僅是電力中繼諧振設備58之間的距離，而且是電力中繼諧振設備58與電力供應諧振設備38之間的距離以及電力中繼諧振設備58與電力接收諧振設備78之間的距離。這是因為，因為區(qū)段間隙(pitch)不小于可允許最小間隔， 所以即使每個轉發(fā)器被置于區(qū)段之一上，轉發(fā)器之間的間隔也不短于可允許最小間隔。此外，如果每N個區(qū)段放置一個轉發(fā)器，則轉發(fā)器之間的間隔變?yōu)榈扔趨^(qū)段間隙的N倍，并且當然長于可允許最小間隔。第二種技術也是一種簡單的方法，該方法根據(jù)考慮了每個轉發(fā)器自身的特性以便防止由于轉發(fā)器之間的干擾而導致電力輸送的效率惡化。也就是說，第二種技術是用于防止轉發(fā)器被放置在彼此太靠近的位置的手段。存在使用用于采用非接觸技術來中繼電力的轉發(fā)器的各種方式。然而，如果沒有很好地理解轉發(fā)器的特性，則不能實現(xiàn)利用轉發(fā)器的期望效果。轉發(fā)器的Q值是轉發(fā)器的特性的一個典型示例。然而，通過采用上述第一種技術或第二種技術，可以防止由于諧振器之間的距離太短而導致的Q值的下降或者至少使Q值的降低最小化，其中Q值表示通過諧振器之間的互耦合而引起的線圈諧振的程度。在這種情況下，諧振器之間的距離不僅是轉發(fā)器的諧振器之間的距離，而且是轉發(fā)器的諧振器與電力供應側上的諧振器之間的距離以及轉發(fā)器的諧振器與電力接收側上的諧振器之間的距離。第一種技術和第二種技術是用于防止由于諧振器之間的距離太短而導致電力輸送的效率下降的好手段。第一實施例的第一典型示例圖6A至圖6D是在下面描述根據(jù)本公開的第一實施例的第一典型示例的用于放置轉發(fā)器的方法期間參照的多個示意圖。具體而言，圖6A是示出與第一實施例的第一典型示例進行比較的比較示例的圖，而圖6B至圖6D是示出第一實施例的第一典型示例的多個圖。 在第一實施例的第一典型示例中，也被稱為固定基體的保持體(holding body)典型地是諸如鐵塔之類的金屬體502。因此，第一實施例的第一典型示例是其中轉發(fā)器被固定在固定基體上的典型應用。因為轉發(fā)器是具有極高Q值的諧振電路，所以如果轉發(fā)器被用作諧振方法中輸送距離至少為cm量級的電力輸送介質，則轉發(fā)器自身將具有至少1，000V的極高電壓。此外， 因為轉發(fā)器自身需要具有較大Q值，所以必須小心放置和固定轉發(fā)器，因為可以預料到用于固定轉發(fā)器的材料和該材料周圍的物品的品質的效果可能降低Q值。例如，當與電力中繼諧振設備58對應的轉發(fā)器558被固定在構造/建筑柱梁或如圖6A所示的鐵塔之類的金屬體502上時，利用金屬材料504將轉發(fā)器558直接固定在金屬體502上。在該情況下，因為鐵塔自身充當?shù)?，所以轉發(fā)器陽8自身被直接連接到地。結果，Q值降低，以致電力輸送介質的功能損失。因此，有必要實際將轉發(fā)器558從金屬體502浮置或使轉發(fā)器558實際上處于與金屬體502電氣斷開的狀態(tài)。然而，即使轉發(fā)器558從金屬體502浮置，也有必要設計一種能夠承載諧振時的高電壓和大電流的轉發(fā)器。作為對于上述問題的一種典型的解決方案，如圖6B所示，通過利用具有諧振時所需的承載力的絕緣件560將轉發(fā)器558固定在金屬體502上，來使用電力中繼終端5。例如，絕緣體一般可被用作絕緣件560。在該情況下，絕緣體被用于固定和保持不具有絕緣膜的電力輸送線纜。此外，如果絕緣件560應當具有電氣上起到絕緣體作用的材料的品質，則也可以使用一片玻璃來作為絕緣件560。如果例如在諸如為電動車進行電氣充電的操作之類的大功率環(huán)境下通過使用轉發(fā)器558來配置非接觸電力輸送系統(tǒng)1，則認為第一實施例的第一典型示例提供了有效的基本技術。第一實施例的第二典型示例圖7A和圖7B是在下面描述根據(jù)第一實施例的第二典型示例的用于放置轉發(fā)器的方法期間參照的多個示意圖。更具體而言，圖7A是示出充當要與第一實施例的第二典型示例進行比較的比較示例的由第一實施例提供的第一典型示例的圖，而圖7B是示出第一實施例的第二典型示例的圖。第一實施例的第二典型示例是如下典型應用，其中保持體512(也被稱為固定基體)自身具有諧振時所需的承載力，且轉發(fā)器558被固定在保持體512上。例如，保持體512 是一片玻璃或用于保持電力中繼終端5的絕緣物。在該情況下，如圖7B所示，轉發(fā)器558 可被直接固定在保持體512上。例如，可以通過使用粘接物514或金屬體504而將轉發(fā)器 558固定在保持體512上。順便提及，即使保持體512是絕緣體，但只要保持體512的材料品質具有大的電介質損耗，就不可將該轉發(fā)器固定/使用方法應用于保持體512。第一實施例的第三典型示例 圖8A和圖8B是在下面描述根據(jù)第一實施例的第三典型示例的用于放置轉發(fā)器的方法期間參照的多個示意圖。更具體而言，圖8A是示出充當要與第一實施例的第三典型示例進行比較的比較示例的由第一實施例提供的第一典型示例的圖，而圖8B是示出第一實施例的第三典型示例的圖。第一實施例的第三典型示例是如下典型應用，其中如果保持體522自身具有諧振時所需的承載力，則保持體522被形成為管子形狀且在該管子中固定轉發(fā)器558。例如， 電力中繼終端5被提供有形成為管子形狀的保持體522，利用具有諧振時所需的承載力的絕緣件來配置該保持體522。在該情況下，轉發(fā)器558被嵌入在保持體522內(nèi)部，直接固定在保持體522的內(nèi)表面上提前確定的位置處。典型地，通過粘接物將轉發(fā)器558固定在位置上。在第一實施例的第三典型示例中，作為電力供應手段，在使得人們很難進入轉發(fā)器558的位置的位置處使用該轉發(fā)器558。在該情況下，可想到第三典型示例可被應用為用于固定轉發(fā)器陽8的方法。例如，建議讀者假定極長管道的通道。這種通道的一個典型示例是直接移動到靜止衛(wèi)星或來自靜止衛(wèi)星的升降機(elevator)。通過使用配線吊起普通的升降機，并將其上下移動。在極長升降機的情況下，不執(zhí)行配線控制。作為替代，讀者可以假定沿管子的內(nèi)部來回移動的火車的景象。當然，可以通過利用火車的鐵軌來為火車供應電力。然而，如果配線由于某些問題而斷開，則可以想到將轉發(fā)器558用作用于向火車供應補充電力的手段。沿諸如由玻璃制成的管子之類的管子按相等間隔來放置和固定轉發(fā)器 558，從而玻璃管子自身被視作電力輸送介質。在該情況下，玻璃管子是假定的升降機，其極長且對應于保持體522。當然，電流不像在具有導電配線的情況中那樣直接流到玻璃管子。如上所述，作為電力供應手段，可以在使得人們很難進入轉發(fā)器558的位置的位置處使用該轉發(fā)器陽8。作為用于固定轉發(fā)器558的方法，第一實施例的第三典型示例極為有效。第一實施例的第四典型示例圖9是在下面描述根據(jù)第一實施例的第四典型示例的用于放置轉發(fā)器的方法期間參照的示意圖。第一實施例的第四典型示例應用于被嵌入在諸如半導體器件之類的電路器件中的非接觸電力輸送系統(tǒng)1。在該情況下，如果電力供應諧振設備38和電力接收諧振設備78之間的輸送距離受到制造限制，則第一實施例的第四典型示例被應用于提供電力中繼終端5的過程。例如，在被嵌入在半導體器件中的非接觸電力輸送系統(tǒng)1的情況下，第一實施例的第四典型示例被應用于創(chuàng)建半導體的層疊結構。
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圖9是示出電力供應諧振設備38、電力接收諧振設備78、包括在電力中繼終端5 中的電力中繼諧振設備58、襯底531-533和金屬層M1-543的圖。假設由于制造限制，在上級處，在襯底531上提供電力供應諧振設備38和金屬層M1，而在中間級處，在襯底532 上提供金屬層542和電力中繼諧振設備58。在下級處，在襯底533上提供電力接收諧振設備78和金屬層M3。以該結構，電力從電力供應諧振設備38傳遞到電力接收諧振設備78。 然后，所傳遞的電力被供應給金屬層M3。在類似于圖中所示結構的結構中，在電力供應諧振設備38與電力接收諧振設備 78之間的金屬層542中創(chuàng)建電力中繼終端5的電力中繼諧振設備58，以增加電力供應諧振設備38與電力接收諧振設備78之間的電力輸送的效率。襯底531和襯底532被用作用于保持和固定電力中繼諧振設備58的絕緣件。第二實施例第二實施例的第一典型示例圖IOA和圖IOB是在下面描述根據(jù)本公開的第二實施例的第一典型示例的用于放置轉發(fā)器的方法期間參照的多個示意圖。第二實施例的第一典型示例是如下的典型應用， 其中，每個轉發(fā)器被容納在具有不小于可允許最小間隔的外尺寸的容納殼中。電力中繼終端5具有如下結構，其中每個轉發(fā)器558被容納在容納殼570中，容納殼570具有不小于可允許最小間隔的外尺寸，或者希望每個轉發(fā)器558被容納在容納殼 570的中心處。然后，在轉發(fā)器558被容納在容納殼570中且不會接觸容納殼570的內(nèi)壁的情況下，利用絕緣件574來填充該容納殼570，以將轉發(fā)器558固定在容納殼570中。容納殼570和充當填充材料的絕緣件574中的每個具有諧振時所需的承載力。應當注意的是， 在將轉發(fā)器558放置在容納殼570內(nèi)部的過程中，取代利用絕緣件574來填充容納殼570， 依據(jù)根據(jù)第一實施例的技術，以轉發(fā)器558不會接觸容納殼壁表面的方式，通過利用絕緣件560來在容納殼570中支撐和固定轉發(fā)器558。在這樣的過程中，希望利用絕緣件574來填充容納殼570，以將絕緣特性增強到高于空氣的絕緣特性的程度。為了以適當?shù)拿芏葋矸胖棉D發(fā)器558，如上所述，每個轉發(fā)器558自身被容納在容納殼570中。換句話說，轉發(fā)器558由充當外罩的容納殼570罩住。然后，利用絕緣件574 來填充容納殼570的內(nèi)部以將轉發(fā)器558固定在容納殼570中。以這種方式，可以按照不短于提前確定的可允許最小間隔的間隔來放置轉發(fā)器558。應當注意的是，在轉發(fā)器558被容納在容納殼570中的情況下，轉發(fā)器558自身的自諧振頻率被置于最佳狀態(tài)，該最佳狀態(tài)被定義為其中轉發(fā)器陽8的自諧振頻率與電力供應諧振設備38的自諧振頻率以及電力接收諧振設備78的自諧振頻率匹配的狀態(tài)。當輸送電力時，轉發(fā)器558自身產(chǎn)生極高的電壓。然而，因為轉發(fā)器558被容納在容納殼570中，所以不能從容納殼570的外部直接接觸到轉發(fā)器558。在轉發(fā)器558自身被容納在容納殼570中的情況下，當不經(jīng)意地與金屬片等直接接觸時，轉發(fā)器558的自諧振頻率改變，降低了轉發(fā)器558的Q值。結果，也降低了電力輸送的效率。然而，可以作出努力來解決該問題。例如，通過以下而作出努力使得充當容納轉發(fā)器陽8的容納殼570的外表面的材料的品質與絕緣體的品質相同，并且此外利用絕緣件574來填充容納殼570的內(nèi)部以實質降低電介質損耗。建議讀者記住的是，希望提供一種配置，其中利于磁性材料來制作容納殼570的外表面和絕緣件574，以使得轉發(fā)器558能夠以較高的Q值提供較大的電力。然而，在某些情況下這樣的配置并不是絕對重要的。關鍵是取決于磁性材料的磁飽和。因而，利用具有不進入磁飽和的品質的磁材料來制作容納殼570的外表面和絕緣件574是合意的。這樣的第二實施例的第一典型示例可以被適當應用于下述情況。當轉發(fā)器558被用作電力輸送介質時，可通過采用下述方法來利用轉發(fā)器陽8。例如，假設第二實施例的第一典型示例可被適當應用于人們幾乎不能夠進行維護工作的位置。這樣的位置的典型示例是如下環(huán)境，其中電力被輸送到用于拍攝諸如火山的噴發(fā)口之類的明確觀測點的照片的照相機，并且電力輸送線纜幾乎不能從照相機的電源中拔出；諸如人造衛(wèi)星的位置的宇宙空間；以及用于埋藏地雷的地點。例如，在用于拍攝諸如火山的噴發(fā)口之類的明確觀測點的照片的照相機的情況下，想象到電力輸送線纜可能由于噴射的巖漿等而被不經(jīng)意地損壞。此外，一旦壞掉，則無法容易地修復電力輸送線纜。對于其中應當向在宇宙空間中飄浮的人造衛(wèi)星的外表面供應一些電力的情況也是如此，首要的是，因為人造衛(wèi)星漂浮在宇宙空間中，所以人們不能容易地進行維護工作。此外，不能完全確定電力輸送線纜決不會由于宇宙空間碎片等而受到破壞。也很難向用于埋藏地雷的地點供應電力。通過能夠顯著增加非接觸電力輸送距離的極有效的技術，使得轉發(fā)器558可以應用于這些環(huán)境。然而，根據(jù)依據(jù)轉發(fā)器558的電特性來利用轉發(fā)器558的方法，具體而言是根據(jù)用于使用多個轉發(fā)器558的方法，應當通過考慮每一個轉發(fā)器558的特性來放置轉發(fā)器558。 如上所述，這是因為，轉發(fā)器558是具有極高電壓的諧振器。因此，由于轉發(fā)器558之間的干擾，諧振頻率從其原始值分裂為兩個值。結果，降低了原始諧振頻率處的Q值。具體而言， 當假定其中放置多個轉發(fā)器陽8并且可以以較高的自由度來汲取電力的空間時，以太短的間隔密集地放置轉發(fā)器558將導致電力輸送的效率下降。例如，如下設想用于向用來拍攝在諸如火山的噴發(fā)口之類的位置處的明確觀測點的照片的照相機供應電力的方法。在該情況下，假。設照相機自身具有用于發(fā)送由照相機產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)的無線電裝置功能。因而，不需要用于發(fā)送圖像數(shù)據(jù)的線纜。然而，通常， 使用電力供應線纜來將安全電源連接到充當具有無線電裝置功能的照相機的、被放置于火山的噴發(fā)口的照相機。然而，因為具有無線電裝置功能的照相機被放置于火山的噴發(fā)口，所以在照相機的周圍，火山可能正噴射出熱蒸汽等。結果，電力供應線纜的套子(cover)可能由于火山所產(chǎn)生的熱而熔化和破壞，以致無法執(zhí)行線纜的功能。在這樣的情況下中，不能容易地替換電力供應線纜。為了解決上述問題，依據(jù)第二實施例的第一典型示例，設計了一種用于從空中向照相機的周圍分布(distribute)電力中繼諧振設備58的方法，所述電力中繼諧振設備58 的每一個在電力中繼終端5中被容納在容納殼570中。從空中向照相機的周圍分布的、充當電力中繼諧振設備58的容納殼的容納殼570形成用于在照相機的周圍向照相機傳遞電力的空間。當然，轉發(fā)器558的間隔不能太短。此外，不存在與火山噴發(fā)所擴散的金屬材料的相互干擾。結果，可以向照相機施加電力。當然，即使容納殼570被巖漿等熔化或即使電力的供應由于滾落的巖石等的破壞而中斷，也可以從空中向照相機的周圍再次分布其每一個在電力中繼終端5中被容納在容納殼570中的所述電力中繼諧振設備58，而無需冒直接將電力供應線纜連接到照相機的風險。
第二實施例的第二典型示例圖11是在下面描述根據(jù)第二實施例的第二典型示例的用于放置轉發(fā)器的方法期間參照的示意圖。第二實施例的第二典型示例應用于如下配置，其中每個轉發(fā)器被容納在具有不短于可允許最小間隔的外尺寸的容納殼中，且將多個這樣的容納殼鏈接以形成陣列。在圖11所示的配置中，電力中繼子終端fe是用于容納轉發(fā)器558的容納殼570。 將多個這樣的電力中繼子終端fe適當鏈接，以形成電力中繼終端5。通過以該方式形成電力中繼終端5，可以實現(xiàn)電力輸送空間。容納殼570自身具有用于將轉發(fā)器558之間的間隔適當維持在至少可允許最小間隔的足夠尺寸。也就是說，只要容納殼570自身具有這樣的尺寸，則可以使得轉發(fā)器558之間的間隔不短于可允許最小間隔。因而，即使由根本不知曉轉發(fā)器陽8的特性的工人來執(zhí)行轉發(fā)器558的安裝工作，第二實施例的第二典型示例也基于有效的技術提供了用于制作電力中繼終端5而不會以太短的間隔放置轉發(fā)器558的技術。第二實施例的第三典型示例圖12是在下面描述根據(jù)第二實施例的第三典型示例的用于放置轉發(fā)器的方法期間參照的示意圖。第二實施例的第三典型示例被應用于如下配置，其中每個轉發(fā)器被放在作為分段的結果而獲得的、且按照不短于可允許最小間隔的間隔由固定框固定的區(qū)段之一的希望位置處。如圖中所示，電力中繼終端5支持分段機構580，在該分段機構580上，提供其每個具有也被稱為托盤形的平臺形的多個區(qū)段582。每一個區(qū)段582能夠容納容納殼570，該容納殼570用于容納轉發(fā)器558或電力供應諧振設備38 (或轉發(fā)器558)。在區(qū)段582中單獨放置電力供應諧振設備38的過程中，采用根據(jù)第一實施例的技術以便以電力供應諧振設備38不會與壁表面584接觸的方式利用絕緣件560來支撐并固定電力供應諧振設備 38。希望進一步以與第二實施例的第一典型示例相同的方式利用絕緣件574來填充容納殼 570，以將絕緣特性增強到高于空氣的絕緣特性的程度。在容納用于容納轉發(fā)器558的容納殼570的過程中，通過采用根據(jù)第二實施例的第一典型示例的技術來提前固定轉發(fā)器558。在分段機構580中，假定已利用絕緣件來配置用于創(chuàng)建區(qū)段582的壁表面584。壁表面584不僅包括側表面，而且包括頂表面和底表面。應當注意的是，實際上，多個區(qū)段582 中的一個被用于電力供應終端3。換句話說，制造具有電力供應終端3和電力中繼終端5的非接觸電力輸送系統(tǒng)1的半成本。如稍后將要描述的，這樣的產(chǎn)品被配置為地板等，并且在地板上放置充當電力接收終端7的電子裝置和其它裝置，以產(chǎn)生非接觸電力輸送系統(tǒng)1的完成品。區(qū)段間隙被設置為不短于可允許最小間隔的值。在區(qū)段間隙被設置為這樣值的情況下，轉發(fā)器558或用于容納轉發(fā)器558的容納殼570被放在每個區(qū)段582上，以完成制造電力中繼終端5的過程，該電力中繼終端5包括按照每個等于或長于可允許最小間隔的間隔來放置的轉發(fā)器陽8。如果每N個區(qū)段放置一個轉發(fā)器558，則轉發(fā)器558的間隔等于區(qū)段間隙的N倍，當然長于可允許最小間隔。第二實施例的第三典型示例可以被很好地應用于下述情況。例如，在用于以非接觸方式供應電力的現(xiàn)有方法中存在的電磁感應類型。該方法是利用線圈的電介質耦合的方法。采用該方法來向主要用于水中的電氣產(chǎn)品供應電力。這樣的電氣產(chǎn)品的典型示例是電動牙刷和電動剃須刀。該方法的特征在于不需要電接觸。另一方面，根據(jù)該實施例的利用轉發(fā)器558的非接觸電力供應方法具有展示出不能通過電磁感應類型獲得的效果的諧振類型。也就是說，兩種方法都是利用AC磁力線或AC 磁場的空間電力輸送方法。然而，與電磁感應類型相比，諧振類型通過提供具有較高Q值的諧振器或諧振設備來以無源方式輸送電力。因而，與電磁感應類型相比，諧振類型能夠向被放置于遠離電力供應裝置的位置處的電力接收裝置供應電力。此外，諧振類型也采用諸如利用轉發(fā)器陽8的技術之類的技術。當然，諧振類型不需要電接觸點。例如，依據(jù)兩種方法中的每個，存在一種假設配置，其中線圈被放在地板的表面， 以配置與圖12中示出的電力輸送空間類似的電力輸送空間。在假設配置中，使用不需要 100V AC插頭的清潔器(cleaner)。在該情況下，因為本實施例實現(xiàn)諧振類型，所以可以減少其每個在該實施例中充當諧振器的線圈的數(shù)量。此外，在電磁感應類型的情況下，有必要對每個線圈提供用于向線圈供應電力的電路或能夠向線圈供應電力的部分。需要電力供應電路或電力供應部分以恰好與清潔器正在線圈上移動的時刻對應的定時來向線圈供應電力。也就是說，在具有通常已采用的電磁感應類型的非接觸電力供應系統(tǒng)的情況下，電力供應源和電力接收方有必要共享磁通量。 因而，為了以高度的效率來輸送電力，電力供應源和電力接收方必須被放置在彼此靠近的相應位置處。此外，對準耦合軸也很重要。另一方面，在根據(jù)實施例的諧振類型的情況下，所放置的線圈執(zhí)行充當轉發(fā)器558 的諧振器的功能。因而，如果向用作諧振器的任一個線圈供應電力，則可以執(zhí)行相同的功能。與電磁感應類型相比，實施例所提供的、作為利用諧振現(xiàn)象的方法的非接觸電力供應方法能夠利用諧振現(xiàn)象的原理的優(yōu)點來在較長距離上輸送電力。此外，實施例所提供的非接觸電力供應方法具有如下優(yōu)點即，即使耦合軸在一定程度上未對準，電力輸送的效率也不會惡化很多。已經(jīng)通過描述實施例而示意了本公開。然而，本公開的技術領域絕不受對于實施例所解釋的范圍的限制。也就是說，在不背離本公開的要旨的范圍內(nèi)，可以以各種方式將實施例修改和/或改進為多個改進修改。在該情況下，包括修改以及改進的配置也包括在本公開的技術領域內(nèi)。此外，上述實施例絕不限制本公開的范圍，由該公開的本說明書所附的權利要求中描述上述范圍。關鍵在于，在實施例的描述中解釋的特征的所有組合從來就不是作為用于解決問題的手段的、本公開所提供的手段所絕對需要的。上述實施例包括在各個階段發(fā)生的公開，并且利用多個公開配置先決條件中的適當組合，可以提取各種公開。即使去掉在實施例中示出的所有配置先決條件中的一些，可以將不具有去掉的配置先決條件的配置提取為公開，只要該配置展示出效果。本公開包括涉及在2010年7月15日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權專利申請JP 2010-160412中公開的主題，其整體內(nèi)容通過引用而被合并于此。本領域技術人員應當明白，取決于設計需求和其它因素，可以產(chǎn)生各種修改、組合、子組合和替換，只要它們在所附權利要求及其等同物的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種電力中繼裝置，被提供在電力供應裝置與電力接收裝置之間所述電力供應裝置包括電力供應諧振設備和電力供應電源部分，所述電力供應電源部分用于向所述電力供應諧振設備供應AC電流；并且所述電力接收裝置具有電力接收諧振設備，用于通過采用諧振方法從所述電力供應裝置接收電力，所述電力中繼裝置包括在所述電力供應諧振設備和所述電力接收諧振設備之間諧振的電力中繼諧振設備，其中通過利用絕緣件而將所述電力中繼諧振設備固定在預定位置處。
2.根據(jù)權利要求1所述的電力中繼裝置，其中，用玻璃或絕緣材料制成所述絕緣件。
3.根據(jù)權利要求1所述的電力中繼裝置，其中，所述電力中繼裝置還包括支撐體，其被配置為充當所述絕緣件，用于將所述電力中繼諧振設備支撐在導電保持體上的預定位置處。
4.根據(jù)權利要求1所述的電力中繼裝置，所述電力中繼裝置還包括保持體，其被配置為充當所述絕緣件，其中當所述電力中繼諧振設備被封裝到所述保持體內(nèi)時，所述電力中繼諧振設備被固定在所述保持體的封裝表面上的預定位置處。
5.根據(jù)權利要求1所述的電力中繼裝置，所述電力中繼裝置包括容納殼，用于容納所述電力中繼諧振設備，其中當所述電力中繼諧振設備被容納到所述容納殼的內(nèi)部時，利用所述絕緣件來填充所述容納殼。
6.根據(jù)權利要求5所述的電力中繼裝置，其中，利用所述絕緣件來配置所述容納殼。
7.根據(jù)權利要求5所述的電力中繼裝置，其中，所述電力中繼諧振設備被容納在所述容納殼的中心。
8.根據(jù)權利要求5所述的電力中繼裝置，所述電力中繼裝置具有多個容納殼，每個容納殼用于容納多個所述電力中繼諧振設備中的一個。
9.根據(jù)權利要求1所述的電力中繼裝置，所述電力中繼裝置包括多個所述電力中繼諧振設備，其中所述電力供應諧振設備與每一個所述電力中繼諧振設備之間的距離、任兩個所述電力中繼諧振設備之間的距離以及所述電力接收諧振設備與每一個所述電力中繼諧振設備之間的距離被設置為相同的值。
10.根據(jù)權利要求2所述的電力中繼裝置，所述電力中繼裝置包括分段機構，用于對準所述電力中繼諧振設備，其中所述電力中繼諧振設備中的每一個能夠被放置在由所述分段機構的分段而得到的區(qū)段之一處。
11.根據(jù)權利要求10所述的電力中繼裝置，其中，所述電力中繼諧振設備中的每一個能夠被放置在所述區(qū)段之一的中心處。
12.根據(jù)權利要求10所述的電力中繼裝置，其中，利用所述絕緣件來配置所述分段機構。
13.一種電力輸送系統(tǒng)，包括電力供應裝置，包含電力供應諧振設備和電力供應電源部分，所述電力供應電源部分用于向所述電力供應諧振設備供應AC電流；電力接收裝置，具有電力接收諧振設備，用于通過采用諧振方法從所述電力供應裝置接收電力；以及電力中繼裝置，放置于所述電力供應裝置和所述電力接收裝置之間，并被提供有在所述電力供應諧振設備和所述電力接收諧振設備之間諧振的電力中繼諧振設備，其中通過利用絕緣件將所述電力中繼諧振設備固定在所述電力中繼裝置中的預定位置處。
14.一種用于制造電力中繼裝置的方法，所述電力中繼裝置被提供在電力供應裝置與電力接收裝置之間所述電力供應裝置包括電力供應諧振設備和電力供應電源部分，所述電力供應電源部分用于向所述電力供應諧振設備供應AC電流；并且所述電力接收裝置具有電力接收諧振設備，用于通過采用諧振方法從所述電力供應裝置接收電力，使得所述電力中繼裝置具有在所述電力供應諧振設備和所述電力接收諧振設備之間諧振的電力中繼諧振設備，其中通過利用絕緣件而將所述電力中繼諧振設備固定在預定位置處。
15.根據(jù)權利要求14所述的用于制造電力中繼裝置的方法，其中，在所述電力中繼諧振設備已被容納在用于容納所述電力中繼諧振設備的容納殼中之后，利用所述絕緣件來填充所述容納殼的內(nèi)部。
16.根據(jù)權利要求14所述的用于制造電力中繼裝置的方法，其中，在所述電力中繼諧振設備中的每一個已被放置在由用于對準所述電力中繼諧振設備的分段機構的分段而得到的區(qū)段之一處之后，通過利用所述絕緣件來填充所述電力中繼諧振設備。
全文摘要
這里公開了一種電力中繼裝置，被提供在電力供應裝置與電力接收裝置之間所述電力供應裝置包括電力供應諧振設備和電力供應電源部分，所述電力供應電源部分用于向所述電力供應諧振設備供應AC電流；并且所述電力接收裝置具有電力接收諧振設備，用于通過采用諧振方法從所述電力供應裝置接收電力，所述電力中繼裝置包括在所述電力供應諧振設備和所述電力接收諧振設備之間諧振的電力中繼諧振設備，其中通過利用絕緣件而將所述電力中繼諧振設備固定在預定位置處。
文檔編號H02J17/00GK102340186SQ20111019121
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月8日 優(yōu)先權日2010年7月15日
發(fā)明者成清隆, 浦本洋一 申請人:索尼公司