本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮椤?01380053064.1”，申請(qǐng)日為2013年10月09日，發(fā)明名稱為“無線供電裝置”之申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

本發(fā)明涉及由電力發(fā)送裝置和電力接收裝置構(gòu)成的無線供電裝置。

背景技術(shù)：

近年來，伴隨著電子設(shè)備的小型輕量化以及低耗電化，進(jìn)而伴隨著電池容量的增大化，電池驅(qū)動(dòng)的電子設(shè)備不斷增加。此外，在近距離時(shí)以無線的方式進(jìn)行設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信的利用形態(tài)也有所增加。伴隨著這些情形，對(duì)于電力也要求非接觸下的輸送技術(shù)。

例如，現(xiàn)有的非接觸型的充電系統(tǒng)如專利文獻(xiàn)1所示，由在充電臺(tái)等中具備初級(jí)側(cè)線圈的送電裝置和具備次級(jí)線圈以及充電電池的便攜式電子設(shè)備構(gòu)成，用戶將便攜式電子設(shè)備載置于送電裝置。由此，送電裝置的初級(jí)側(cè)線圈和便攜式電子設(shè)備的次級(jí)側(cè)線圈發(fā)生電磁感應(yīng)耦合(磁場耦合)來向充電裝置側(cè)供給電力，從而二次電池被充電。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2008-206327號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

在專利文獻(xiàn)1的非接觸型的充電系統(tǒng)中，送電線圈和受電線圈作為利用了電磁感應(yīng)的絕緣變壓器來起作用，只不過作為利用了磁耦合的變壓器來加以利用。在利用了電磁感應(yīng)的變壓器中，使由初級(jí)繞組中流動(dòng)的電流所產(chǎn)生的磁通與次級(jí)繞組發(fā)生交鏈而流動(dòng)電流，效率良好地從電變換為磁然后變換為電是較為重要的。

在利用了電磁感應(yīng)的無線供電裝置中，為了提高電力變換效率，如何提高初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的磁耦合度較為重要。然而，為了防止磁飽和，或者受到物理上的制約，難以增大變壓器的磁耦合度的情形也較多，其結(jié)果無法獲得高的電力變換效率。

此外，近年來，使用了共振方式的無線供電技術(shù)的研究開發(fā)變得活躍。2007年由mit(麻省理工學(xué)院)報(bào)告而吸引關(guān)注的、頻率10mhz、輸送距離2m的電力輸送實(shí)驗(yàn)中，電力效率非常低約15％。其主要理由被推測為使用科爾皮茲振蕩電路來產(chǎn)生高頻交流電流的緣故。認(rèn)為在科爾皮茲振蕩電路中的功率放大電路之中，在產(chǎn)生交流電流的階段損失許多電力?？梢哉f無線供電中的最重要的課題就是高效率的高頻交流電流的產(chǎn)生。

本發(fā)明涉及形成電磁場共振耦合來進(jìn)行無線供電的裝置。在以電磁場共振耦合來進(jìn)行無線供電的情況下，存在如下這種的課題。

(1)在形成磁場共振耦合來進(jìn)行無線供電的裝置中，使用電力輸送器件來進(jìn)行電力的發(fā)送、接收，但在到目前為止的電力輸送器件中，使用的是具有復(fù)雜構(gòu)造的螺旋形線圈等。然而，在高頻率下發(fā)生共振來形成耦合的電磁場共振耦合中，電力輸送器件在構(gòu)造上具有的電容成分即雜散電容會(huì)給共振頻率帶來較大影響。但是，在工業(yè)應(yīng)用上，對(duì)在構(gòu)造上所決定的雜散電容進(jìn)行管理、調(diào)整是非常困難的，故謀求形成使用了由簡單構(gòu)造構(gòu)成的電力輸送器件的電磁場共振耦合來進(jìn)行無線供電的技術(shù)。

(2)關(guān)于作為目標(biāo)的負(fù)載所消耗的電力相對(duì)于在電力源中產(chǎn)生的電力的比例即電力效率，若將匝數(shù)多的線圈設(shè)為電力輸送器件，則等效串聯(lián)交流電阻將變大，所以電力效率大幅下降。

(3)若在用于形成電磁場共振耦合的交流電力發(fā)生源中使用功率放大電路，則該功率放大電路中的電力損耗大，例如在a級(jí)放大電路中，用于產(chǎn)生交流電力的電力效率在理論上最高也只為50％。因而，若使用功率放大電路，則只能構(gòu)成電力效率非常差的無線供電系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的在于，提供作為電力輸送器件而使用環(huán)形線圈、且非常簡單的無線供電裝置。

用于解決課題的手段

本發(fā)明的無線供電裝置如下那樣構(gòu)成。

(1)一種無線供電裝置，由具備送電線圈的送電裝置和具備受電線圈的受電裝置構(gòu)成，所述無線供電裝置的特征在于具備：

與所述送電線圈等效地串聯(lián)連接來構(gòu)成送電側(cè)諧振電路的至少一個(gè)諧振電容器cr；

送電側(cè)開關(guān)電路，其具備與所述送電側(cè)諧振電路連接且通過接通斷開從而向所述送電側(cè)諧振電路斷續(xù)地施加直流電源以使送電側(cè)諧振電路產(chǎn)生諧振電流的開關(guān)元件、和對(duì)該開關(guān)元件進(jìn)行控制的開關(guān)控制電路；

與所述受電線圈等效地串聯(lián)連接來構(gòu)成受電側(cè)諧振電路的至少一個(gè)諧振電容器crs；和

受電側(cè)整流電路，其與所述受電側(cè)諧振電路連接，且具備對(duì)諧振電流進(jìn)行整流并向負(fù)載供給電流的整流元件，

所述送電線圈或者所述受電線圈當(dāng)中的至少一方為環(huán)形線圈(送電環(huán)形線圈np或者受電環(huán)形線圈ns)，

所述送電線圈從所述直流電源取出電能，并在空間產(chǎn)生周期性變化的電磁場共振能量，

所述受電線圈從空間取出周期性變化的電磁場共振能量作為電能并向負(fù)載供給電力，

在所述送電線圈與所述受電線圈之間由于相互感應(yīng)而等效地形成互電感l(wèi)m，所述送電側(cè)諧振電路和所述受電側(cè)諧振電路發(fā)生共振，通過所述互電感l(wèi)m中流動(dòng)諧振電流的電磁場共振耦合，從所述送電裝置向所述受電裝置輸送電力。

通過上述構(gòu)成，不使用復(fù)雜的線圈而使用簡單的環(huán)形線圈便能形成電磁場共振耦合，能夠構(gòu)成簡單的開關(guān)無線供電裝置。此外，環(huán)形線圈由于等效串聯(lián)交流電阻小，因此環(huán)形線圈中的電力損耗小，通過磁場諧振耦合能夠從送電電路向受電電路效率良好地輸送電力，能夠謀求無線供電裝置的高效率化。

(2)優(yōu)選所述環(huán)形線圈被形成在二維平面。由此，能夠構(gòu)成簡單且薄型的無線供電裝置。

(3)根據(jù)需要，優(yōu)選所述環(huán)形線圈被形成在相互正交的兩個(gè)二維平面上，構(gòu)成了三維空間的環(huán)形線圈。通過該構(gòu)造，在xyz軸的三個(gè)軸之中兩個(gè)軸方向上能夠容易地收發(fā)能量，關(guān)于送受電裝置的位置關(guān)系，自由度大幅提升。

(4)優(yōu)選所述環(huán)形線圈被形成在相互正交的三個(gè)二維平面上，構(gòu)成了三維空間的環(huán)形線圈。根據(jù)該構(gòu)造，關(guān)于xyz軸的三個(gè)法線方向，能夠容易地收發(fā)能量，關(guān)于送受電裝置的位置關(guān)系，自由度大幅擴(kuò)大。

(5)根據(jù)需要，優(yōu)選所述環(huán)形線圈在相同的二維平面上被回旋多次形成。根據(jù)該構(gòu)成，環(huán)形線圈所形成的磁能變大，每單位周期的電磁場共振能量變大，能夠增大電力發(fā)送量。由此，能夠謀求無線供電裝置的小型輕量化。

(6)優(yōu)選在所述受電裝置的輸出連接了適當(dāng)?shù)呢?fù)載的情況下，若用fr來表征從與所述送電側(cè)開關(guān)電路連接的送電側(cè)諧振電路的輸入觀察負(fù)載側(cè)整體的輸入阻抗為極小的諧振頻率，用fs來表征開關(guān)頻率，則所述開關(guān)控制電路被構(gòu)成為以fs＝fr±20％來動(dòng)作。根據(jù)該構(gòu)成，開關(guān)頻率fs在諧振頻率fr附近動(dòng)作，因此共振能量變大，能夠增大能量發(fā)送量。由此，能夠謀求無線供電裝置的小型輕量化。

(7)優(yōu)選在所述受電裝置的輸出連接了適當(dāng)?shù)呢?fù)載的情況下，若用fr來表征從與所述送電側(cè)開關(guān)電路連接的送電側(cè)諧振電路的輸入觀察負(fù)載側(cè)整體的輸入阻抗為極小的諧振頻率，用fs來表征開關(guān)頻率，則所述開關(guān)控制電路被構(gòu)成為以fs＞fr來動(dòng)作。根據(jù)該構(gòu)成，從開關(guān)電路觀察的多諧振電路的輸入阻抗變?yōu)楦袘?yīng)性，鑒于此，在構(gòu)成送電電路的開關(guān)元件中能夠?qū)崿F(xiàn)零電壓開關(guān)zvs動(dòng)作。此外，可以遍及所有負(fù)載范圍來進(jìn)行開關(guān)元件的zvs動(dòng)作。通過該zvs動(dòng)作，來降低開關(guān)損耗，從而能夠謀求高效率化，能夠謀求無線供電裝置的小型輕量化。

(8)優(yōu)選所述開關(guān)控制電路被構(gòu)成為按照在所述開關(guān)元件的兩端電壓下降至零電壓附近時(shí)開啟所述開關(guān)元件的方式進(jìn)行控制，來進(jìn)行零電壓開關(guān)動(dòng)作。根據(jù)該構(gòu)成，在兩端電壓下降至零電壓附近時(shí)開啟，從而能夠?qū)㈤_關(guān)損耗降低得更少。此外，通過zvs動(dòng)作來降低開關(guān)損耗，從而能夠謀求高效率化，能夠謀求無線供電裝置的小型輕量化。

(9)也可以所述受電側(cè)整流電路相對(duì)于構(gòu)成所述受電側(cè)諧振電路的諧振電容器而被例如串聯(lián)連接，按照取出所述諧振電容器中流動(dòng)的電流的方式進(jìn)行整流并向所述負(fù)載供給電力。根據(jù)該構(gòu)成，對(duì)電容器中流動(dòng)的電流進(jìn)行整流，從而能夠向負(fù)載供給較大的電流。此外，通過降低整流元件的耐壓，從而能夠謀求整流損耗的降低、無線供電裝置的高效率化、小型輕量化。

(10)也可以所述受電側(cè)整流電路相對(duì)于構(gòu)成所述受電側(cè)諧振電路的諧振電容器而被例如并聯(lián)構(gòu)成，按照根據(jù)施加給所述諧振電容器的電壓取出電流的方式進(jìn)行整流并向所述負(fù)載供給電力。根據(jù)該構(gòu)成，根據(jù)施加給諧振電容器的電壓取出電流來整流，從而能夠給負(fù)載供給較大的電壓。此外，能夠降低整流元件的耐電流值，能夠謀求整流損耗的降低、無線供電裝置的高效率化、小型輕量化。

(11)優(yōu)選所述受電側(cè)整流電路例如為電橋整流電路。由此，能夠?qū)κ茈姯h(huán)形線圈中所產(chǎn)生的雙向的電流進(jìn)行整流。此外，能夠降低整流元件的耐電流值，能夠謀求無線供電裝置的高效率化、小型化。

(12)優(yōu)選所述受電側(cè)整流電路例如為半波整流電路。由此，能夠由一個(gè)整流元件來構(gòu)成，能夠謀求無線供電裝置的小型輕量化。

(13)優(yōu)選所述受電側(cè)整流電路例如為倍壓整流電路。由此，能夠相對(duì)于環(huán)形線圈中所產(chǎn)生的電壓而將更高的電壓供給至負(fù)載。

(14)優(yōu)選所述送電側(cè)諧振電路的諧振頻率和所述受電側(cè)諧振電路的諧振頻率在±20％的范圍內(nèi)一致。由此，開關(guān)頻率和諧振頻率相調(diào)諧從而能夠增大電磁場共振能量，能夠從送電電路向受電電路發(fā)送較大的電力。

(15)優(yōu)選將所述整流元件的結(jié)電容作為所述諧振電容器或者諧振電容器的一部分來利用。由此，能夠防止電力輸送動(dòng)作的不良狀況。此外，通過削減部件數(shù)，從而能夠謀求無線供電裝置的小型輕量化。

(16)優(yōu)選將所述環(huán)形線圈的雜散電容作為所述諧振電容器的全部或者一部分來使用。由此，能夠抑制不必要的電磁波的放射。此外，通過削減部件數(shù)，從而能夠謀求無線供電裝置的小型輕量化。

(17)優(yōu)選所述開關(guān)元件為fet，所述送電側(cè)開關(guān)電路包含所述fet的寄生電容以及反并聯(lián)二極管。由此，能夠削減部件數(shù)，來謀求無線供電裝置的高效率化、小型輕量化。

(18)優(yōu)選所述送電側(cè)開關(guān)電路例如為半橋構(gòu)成。由此，較之于一個(gè)開關(guān)元件的構(gòu)成而施加給開關(guān)元件的電壓被降低，能夠謀求無線供電裝置的高效率化、小型輕量化。

(19)優(yōu)選所述送電側(cè)開關(guān)電路例如為全橋構(gòu)成。由此，較之于半橋的構(gòu)成而施加給開關(guān)元件的電壓被進(jìn)一步降低，能夠謀求無線供電裝置的高效率化、小型輕量化。

(20)優(yōu)選所述受電側(cè)整流電路例如為具備開關(guān)元件的同步整流電路。由此，能夠謀求整流損耗的降低。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，起到如下效果。

(1)不使用復(fù)雜的線圈而使用簡單的環(huán)形線圈便能形成電磁場共振耦合，能夠構(gòu)成簡單的開關(guān)無線供電裝置。

(2)環(huán)形線圈由于等效串聯(lián)交流電阻小，因此環(huán)形線圈中的電力損耗小，通過磁場諧振耦合能夠從送電電路向受電電路效率良好地輸送電力，能夠謀求無線供電裝置的高效率化。

(3)能夠由控制開關(guān)動(dòng)作的開關(guān)控制電路來控制輸送電力。

附圖說明

圖1當(dāng)中的圖1(a)是第1實(shí)施方式的無線供電裝置101的電路圖。

圖2是圖1(a)的各部的波形圖。

圖3是表示第2實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置的送電環(huán)形線圈以及受電環(huán)形線圈的構(gòu)造的圖。

圖4是表示第3實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置的送電環(huán)形線圈以及受電環(huán)形線圈的構(gòu)造的圖。

圖5是表示第4實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置所具備的送電環(huán)形線圈np以及受電環(huán)形線圈ns的構(gòu)造的圖。

圖6是表示第4實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置所具備的其他的送電環(huán)形線圈np以及受電環(huán)形線圈ns的構(gòu)造的圖。

圖7是表示第5實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置的、從送電側(cè)諧振電路的輸入觀察負(fù)載側(cè)整體的輸入阻抗的頻率特性的圖。

圖8是表示第6實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置的、從送電側(cè)諧振電路的輸入觀察負(fù)載側(cè)整體的輸入阻抗的電抗的頻率特性的圖。

圖9是第7實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置的電路圖。

圖10是第7實(shí)施方式所涉及的其他的無線供電裝置的電路圖。

圖11是第7實(shí)施方式所涉及的其他的無線供電裝置的電路圖。

圖12是第7實(shí)施方式所涉及的其他的無線供電裝置的電路圖。

圖13是第7實(shí)施方式所涉及的其他的無線供電裝置的電路圖。

圖14是第7實(shí)施方式所涉及的其他的無線供電裝置的電路圖。

圖15是第7實(shí)施方式所涉及的進(jìn)一步的其他的無線供電裝置的電路圖。

圖16是第8實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置的電路圖。

圖17是第8實(shí)施方式所涉及的其他的無線供電裝置的電路圖。

圖18是第8實(shí)施方式所涉及的其他的無線供電裝置的電路圖。

圖19是第8實(shí)施方式所涉及的其他的無線供電裝置的電路圖。

圖20是第8實(shí)施方式所涉及的其他的無線供電裝置的電路圖。

圖21是第8實(shí)施方式所涉及的進(jìn)一步的其他的無線供電裝置的電路圖。

圖22是第9實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置的電路圖。

圖23是第9實(shí)施方式所涉及的其他的無線供電裝置的電路圖。

圖24是第10實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置的電路圖。

圖25是第11實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置的電路圖。

圖26是第12實(shí)施方式的無線供電裝置的電路圖。

具體實(shí)施方式

《第1實(shí)施方式》

圖1(a)是第1實(shí)施方式的無線供電裝置101的電路圖。圖1(b)是圖1(a)的一部分的等效電路圖。

無線供電裝置101由具備送電環(huán)形線圈np的送電裝置psu和具備受電環(huán)形線圈ns的受電裝置pru構(gòu)成。該無線供電裝置101是在送電裝置psu的輸入部具備輸入電源vi并向受電裝置pru的負(fù)載ro無線供電穩(wěn)定的直流的能量的系統(tǒng)。

送電裝置psu具備：送電環(huán)形線圈np；諧振電容器cr；開關(guān)元件q1、q2；和包含對(duì)這些開關(guān)元件q1、q2進(jìn)行控制的開關(guān)控制電路10在內(nèi)的送電側(cè)開關(guān)電路。

由送電環(huán)形線圈np和諧振電容器cr構(gòu)成了“送電側(cè)諧振電路”。

由開關(guān)元件q1、反并聯(lián)二極管dds1以及寄生電容器cds1的并聯(lián)連接電路構(gòu)成了開關(guān)電路s1。同樣，由開關(guān)元件q2、反并聯(lián)二極管dds2以及寄生電容器cds2的并聯(lián)連接電路構(gòu)成了開關(guān)電路s2。以下，將反并聯(lián)二極管(寄生二極管)簡單稱為“二極管”。

開關(guān)控制電路10與送電側(cè)諧振電路連接，通過使開關(guān)電路s1、s2以給定的開關(guān)頻率交替地接通斷開，由此向送電側(cè)諧振電路斷續(xù)地施加直流電源，以使送電側(cè)諧振電路產(chǎn)生諧振電流。

在該示例中，送電側(cè)開關(guān)電路構(gòu)成了具備兩個(gè)開關(guān)電路s1、s2的半橋電路。

受電裝置pru具備：受電環(huán)形線圈ns；諧振電容器crs；開關(guān)元件q3、q4；包含對(duì)開關(guān)元件q3、q4進(jìn)行控制的開關(guān)控制電路20在內(nèi)的受電側(cè)開關(guān)電路；和平滑電容器co。

由受電環(huán)形線圈ns和與該受電環(huán)形線圈ns等效地串聯(lián)連接的諧振電容器crs構(gòu)成了“受電側(cè)諧振電路”。

由開關(guān)元件q3、二極管dds3以及電容器cds3的并聯(lián)連接電路構(gòu)成了開關(guān)電路s3。同樣，由開關(guān)元件q4、二極管dds4以及電容器cds4的并聯(lián)連接電路構(gòu)成了開關(guān)電路s4。

開關(guān)控制電路20對(duì)受電環(huán)形線圈ns中流動(dòng)的電流進(jìn)行檢測，與其極性反轉(zhuǎn)同步地使開關(guān)元件q3、q4交替接通斷開。由此，受電側(cè)諧振電路中流動(dòng)的諧振電流與電流流動(dòng)的方向的變化同步地被整流，向負(fù)載供給電流。由這些開關(guān)電路s3、s4以及開關(guān)控制電路20構(gòu)成了受電側(cè)整流電路。平滑電容器co對(duì)由受電側(cè)整流電路整流后的電壓進(jìn)行平滑。

送電側(cè)的開關(guān)控制電路10將輸入電源vi作為電源來動(dòng)作。受電側(cè)的開關(guān)控制電路20將受電側(cè)諧振電路中產(chǎn)生的電壓、向負(fù)載輸出的輸出電壓、或者另行設(shè)置的電力供給源等作為電源來動(dòng)作。

圖1(b)是由送電環(huán)形線圈np以及受電環(huán)形線圈ns構(gòu)成的電路的等效電路圖。送電環(huán)形線圈np以及受電環(huán)形線圈ns均利用由理想變壓器、互電感以及漏電感所形成的等效電路來表征。即，送電環(huán)形線圈np利用互電感l(wèi)m以及漏電感l(wèi)r來表征。同樣，受電環(huán)形線圈ns利用互電感l(wèi)ms以及漏電感l(wèi)rs來表征。另外，在圖1(b)中雖未明示，但也能夠認(rèn)為在送電環(huán)形線圈np與受電環(huán)形線圈ns之間也產(chǎn)生等效的互電容。

因在送電環(huán)形線圈np與受電環(huán)形線圈ns之間等效地形成的互電感(以及互電容)而發(fā)生電磁場共振耦合，送電側(cè)諧振電路和受電側(cè)諧振電路共振，從送電裝置向受電裝置輸送電力。另一方面，從送電裝置未送出而反射的能量(無效電力)在送電側(cè)諧振電路中作為諧振能量來保存。此外，受電裝置接收到的能量之中未供給至輸出而反射的能量(無效電力)也在受電側(cè)諧振電路中作為諧振能量來保存。如此，不會(huì)將相對(duì)于入射電力而沒有成為透過電力的反射電力作為能量損耗，能夠作為諧振能量來保存。

通過共振現(xiàn)象，向電磁場共振耦合電路輸入的輸入電流iacin(t)，在將諧振電流的振幅設(shè)為iac的情況下能夠近似地用下式來表征。

iacin(t)＝iacsin(ωrt)

其中，ωr＝2π/tr(tr：諧振周期)

在送電裝置的直流電源輸入端子間被賦予正弦波電流iacin(t)。雖然想要在該輸入端子間流入包含各頻率分量的電流，但由于電磁場共振耦合電路而阻抗較大的高次的頻率分量的電流(波形)被切斷，來進(jìn)行共振動(dòng)作，從而主要僅流動(dòng)開關(guān)頻率分量的共振電流波形，能夠效率良好地輸送電力。此外，也幾乎不會(huì)產(chǎn)生因高次諧波分量所引起的不必要的輻射。

例如，在7～13mhz下以2～50mm的距離對(duì)0.1～80w的電力進(jìn)行無線供電的情況下，送電環(huán)形線圈np例如是半徑r＝25～75mm、導(dǎo)體線的線徑的級(jí)別。

所述環(huán)形線圈能夠?qū)⒔饘倬€成形為環(huán)形狀，或者在電路基板形成環(huán)形狀的導(dǎo)體圖案，由此來構(gòu)成。

圖1(a)所示的無線供電裝置101的特征性的作用如下所述。

(1)由送電環(huán)形線圈np的漏電感l(wèi)r、和與該漏電感l(wèi)r等效地串聯(lián)連接的諧振電容器cr構(gòu)成了送電側(cè)諧振電路。

由開關(guān)控制電路使與送電環(huán)形線圈np直接地電連接的開關(guān)元件q1、q2接通斷開，由此在上述送電側(cè)諧振電路產(chǎn)生斷續(xù)地施加直流電源所引起的諧振電流。由此，送電環(huán)形線圈np從直流電源取出電能并在空間產(chǎn)生周期性變化的電磁場共振能量。

由受電環(huán)形線圈ns的漏電感l(wèi)rs、和與該漏電感l(wèi)rs等效地串聯(lián)連接的諧振電容器crs構(gòu)成了受電側(cè)諧振電路。

送電側(cè)諧振電路的諧振頻率和受電側(cè)諧振電路的諧振頻率在±20％的范圍內(nèi)一致。通過使送電側(cè)諧振電路的諧振頻率和受電側(cè)諧振電路的諧振頻率精度良好地取得一致，從而易于確定形成電磁場共振的共振頻率，能夠防止不必要的頻率性分量的電磁噪聲的產(chǎn)生，此外無線供電裝置的設(shè)計(jì)電變得容易。

受電環(huán)形線圈ns從空間中取出周期性變化的電磁場共振能量作為電能并向負(fù)載供給電力。在送電環(huán)形線圈np與受電環(huán)形線圈ns之間形成電磁場共振耦合，在送電環(huán)形線圈np與受電環(huán)形線圈ns之間由于相互感應(yīng)而等效地形成互電感，送電側(cè)諧振電路和受電側(cè)諧振電路共振，通過互電感中流動(dòng)諧振電流的電磁場共振耦合，從送電裝置psu向受電裝置pru輸送電力。

通過使開關(guān)頻率fs與送電側(cè)諧振電路和受電側(cè)諧振電路發(fā)生電磁場共振耦合而形成的多諧振電路的諧振頻率fr相調(diào)諧，由此形成電磁場共振耦合，從送電裝置psu向受電裝置pru以無線的方式輸送電力。

(2)由控制開關(guān)動(dòng)作的開關(guān)控制電路10來控制輸送電力。

(3)開關(guān)元件q1、q2、q3、q4進(jìn)行在各自的兩端電壓下降至零電壓附近時(shí)開啟的zvs動(dòng)作。

其次，參照?qǐng)D2來說明圖1(a)所示的無線供電裝置101的詳細(xì)動(dòng)作。圖2是圖1(a)的各部的波形圖。

將送電環(huán)形線圈np的互電感設(shè)為lm，將送電環(huán)形線圈np的漏電感設(shè)為lr，將受電環(huán)形線圈ns的互電感設(shè)為lms，將受電環(huán)形線圈ns的漏電感設(shè)為lrs。此外，將開關(guān)元件q1、q2的柵極·源極間電壓設(shè)為vgs1、vgs2，將漏極·源極間電壓設(shè)為vds1、vds2。

開關(guān)元件q1、q2夾著兩開關(guān)元件成為斷開的較短的死區(qū)而被交替地接通斷開，在死區(qū)期間內(nèi)使q1、q2中流動(dòng)的電流分別換向，來進(jìn)行zvs動(dòng)作。1開關(guān)周期內(nèi)的各狀態(tài)下的動(dòng)作如下所述。

(1)狀態(tài)1時(shí)刻t1～t2

首先，二極管dds1導(dǎo)通。在二極管dds1的導(dǎo)通期間內(nèi)使開關(guān)元件q1開啟，由此來進(jìn)行zvs動(dòng)作，開關(guān)元件q1導(dǎo)通。在送電環(huán)形線圈np與受電環(huán)形線圈ns之間由于相互感應(yīng)而形成等效的互電感l(wèi)m、lms，在由cr、lr、lm、lms、crs、lrs構(gòu)成的多諧振電路中，送電諧振電路和受電諧振電路共振，互電感l(wèi)m、lms中流動(dòng)諧振電流，形成電磁場共振耦合，從送電電路向受電電路輸送電力。在送電側(cè)，電容器cr、漏電感l(wèi)r中流動(dòng)諧振電流。在受電側(cè)，電容器crs以及漏電感l(wèi)rs中流動(dòng)諧振電流，由開關(guān)元件q3、q4進(jìn)行整流并向負(fù)載供給電力。

若開關(guān)元件q1關(guān)斷，則成為狀態(tài)2。

(2)狀態(tài)2時(shí)刻t2～t3

在送電裝置psu側(cè)，由于漏電感l(wèi)r中流動(dòng)的電流ir，寄生電容器cds1被充電，寄生電容器cds2被放電。若電壓vds1變?yōu)殡妷簐i，電壓vds2變?yōu)?v，則二極管dds2導(dǎo)通，成為狀態(tài)3。

(3)狀態(tài)3時(shí)刻t3～t4

首先，二極管dds2導(dǎo)通。在二極管dds2的導(dǎo)通期間內(nèi)使開關(guān)元件q2開啟，由此來進(jìn)行zvs動(dòng)作，開關(guān)元件q2導(dǎo)通。在送電環(huán)形線圈np與受電環(huán)形線圈ns之間由于相互感應(yīng)而形成等效的互電感l(wèi)m、lms，在由cr、lr、lm、lms、crs、lrs構(gòu)成的多諧振電路中，送電諧振電路和受電諧振電路共振，互電感l(wèi)m、lms中流動(dòng)諧振電流，形成電磁場共振耦合，從送電電路向受電電路輸送電力。在送電側(cè)，電容器cr、漏電感l(wèi)r中流動(dòng)諧振電流。在受電側(cè)，電容器crs、漏電感l(wèi)rs中流動(dòng)諧振電流，由開關(guān)元件q3、q4進(jìn)行整流并向負(fù)載供給電力。

若開關(guān)元件q2關(guān)斷，則成為狀態(tài)4。

(4)狀態(tài)4時(shí)刻t4～t1

在送電裝置psu側(cè)，由于漏電感l(wèi)r中流動(dòng)的電流ir，寄生電容器cds1被放電，寄生電容器cds2被充電。若電壓vds1變?yōu)?v，電壓vds2變?yōu)関i，則二極管dds1導(dǎo)通，再次成為狀態(tài)1。

以后，周期性地重復(fù)狀態(tài)1～4。

根據(jù)第1實(shí)施方式，起到如下那樣的效果。

(1)不使用復(fù)雜的線圈而使用簡單的環(huán)形線圈便能形成電磁場共振耦合，能夠構(gòu)成簡單的開關(guān)無線供電裝置。

(2)環(huán)形線圈np、ns由于等效串聯(lián)交流電阻小，因此環(huán)形線圈中的電力損耗小，通過磁場諧振耦合能夠從送電電路向受電電路效率良好地輸送電力，能夠謀求無線供電裝置的高效率化。

(3)通過使開關(guān)頻率fs與諧振頻率fr調(diào)諧，由此來形成電磁場共振耦合，從而能夠以無線的方式從送電裝置向受電裝置效率良好地輸送電力。

(4)由控制開關(guān)動(dòng)作的開關(guān)控制電路10，通過例如開關(guān)頻率的調(diào)整、開關(guān)周期內(nèi)的時(shí)間比率的調(diào)整、開關(guān)動(dòng)作的間歇性調(diào)整等，能夠控制輸送電力。

(5)開關(guān)元件進(jìn)行zvs動(dòng)作，從而能夠大幅降低開關(guān)元件的電力損耗。

(6)通過使用了受電裝置側(cè)的接通電阻小的開關(guān)元件的同步整流電路，較之于使用了正向電壓降大的二極管的情況，能夠降低整流損耗。

(7)能夠由開關(guān)控制電路20來控制受電裝置側(cè)的同步整流電路的動(dòng)作，例如控制受電裝置側(cè)的同步整流電路的動(dòng)作頻率、調(diào)整要整流的期間、間歇性地調(diào)整同步整流電路的動(dòng)作本身等，在受電裝置側(cè)而非送電裝置側(cè)也可調(diào)整輸送電力。

(8)受電裝置側(cè)能夠通過所接收到的電力來使控制電路動(dòng)作。無需在受電裝置側(cè)配備電源，能夠謀求裝置的小型輕量化。

另外，在圖1(a)所示的示例中，開關(guān)控制電路20對(duì)受電環(huán)形線圈ns中流動(dòng)的電流進(jìn)行檢測，與其極性反轉(zhuǎn)同步地使開關(guān)元件q3、q4交替接通斷開，但也可以構(gòu)成為，從送電裝置psu向受電裝置pru輸送送電裝置側(cè)的開關(guān)元件q1、q2的開關(guān)定時(shí)信號(hào)，在受電裝置pru側(cè)，與開關(guān)元件q1、q2的開關(guān)定時(shí)同步地驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件q3、q4。

《第2實(shí)施方式》

在第2實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置中，送電環(huán)形線圈和受電環(huán)形線圈當(dāng)中的另一方或者雙方被形成在相互正交的兩個(gè)二維平面上，構(gòu)成三維空間的環(huán)形線圈。

圖3是表示第2實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置的送電環(huán)形線圈以及受電環(huán)形線圈的構(gòu)造的圖。送電環(huán)形線圈np由形成在以x軸為法線的平面(y-z面)上的環(huán)形線圈npx以及形成在以z軸為法線的平面(x-y面)上的環(huán)形線圈npz來構(gòu)成。同樣，受電環(huán)形線圈ns由形成在以x軸為法線的平面(y-z面)上的環(huán)形線圈nsx以及形成在以z軸為法線的平面(x-y面)上的環(huán)形線圈nsz來構(gòu)成。

在第2實(shí)施方式中，在相互正交的兩個(gè)二維平面上所構(gòu)成的三維空間的環(huán)形線圈中流動(dòng)諧振電流，從而在兩個(gè)平面上形成相互正交的同時(shí)周期性變化的電磁場即正交變動(dòng)電磁場。因而，關(guān)于xyz軸的三個(gè)軸之中兩個(gè)軸，能夠容易地收發(fā)能量，能夠大幅擴(kuò)大送電裝置以及受電裝置的、尤其相對(duì)于兩個(gè)軸的位置自由度。

另外，也可以儀送電環(huán)形線圈或者受電環(huán)形線圈當(dāng)中的一方形成在相互正交的兩個(gè)二維平面上，構(gòu)成三維空間的環(huán)形線圈，而另一方是形成在一個(gè)二維平面上的環(huán)形線圈。

此外，在圖3所示的示例中，將環(huán)形面相互正交的兩個(gè)環(huán)形線圈串聯(lián)連接，但也可以根據(jù)需要而將其并聯(lián)連接。

《第3實(shí)施方式》

在第3實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置中，送電環(huán)形線圈和受電環(huán)形線圈當(dāng)中的另一方或者雙方被形成在相互正交的三個(gè)二維平面上，構(gòu)成三維空間的環(huán)形線圈。

圖4是表示第3實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置的送電環(huán)形線圈以及受電環(huán)形線圈的構(gòu)造的圖。送電環(huán)形線圈np由形成在以x軸為法線的平面(y-z面)上的環(huán)形線圈npx、形成在以y軸為法線的平面(x-z面)上的環(huán)形線圈npy以及形成在以z軸為法線的平面(x-y面)上的環(huán)形線圈npz來構(gòu)成。同樣，受電環(huán)形線圈ns由形成在以x軸為法線的平面(y-z面)上的環(huán)形線圈nsx、形成在以y軸為法線的平面(x-z面)上的環(huán)形線圈nsy以及形成在以z軸為法線的平面(x-y面)上的環(huán)形線圈nsz來構(gòu)成。

在第3實(shí)施方式中，在相互正交的三個(gè)二維平面上所構(gòu)成的三維空間的環(huán)形線圈中流動(dòng)諧振電流，從而在三個(gè)平面上形成相互正交的同時(shí)周期性變化的正交變動(dòng)電磁場。因而，關(guān)于xyz軸的三個(gè)軸，能夠容易地收發(fā)能量，關(guān)于送受電裝置的位置關(guān)系，自由度大幅擴(kuò)大。

另外，也可以僅送電環(huán)形線圈或者受電環(huán)形線圈當(dāng)中的一方形成在相互正交的三個(gè)二維平面上，構(gòu)成三維空間的環(huán)形線圈，而另一方是形成在一個(gè)二維平面上的環(huán)形線圈或者形成在兩個(gè)平面上的三維空間的環(huán)形線圈。

此外，在圖4所示的示例中，將環(huán)形面相互正交的三個(gè)環(huán)形線圈進(jìn)行了串聯(lián)連接，但也可以根據(jù)需要而將它們并聯(lián)連接。

《第4實(shí)施方式》

在第4實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置中，送電環(huán)形線圈以及受電環(huán)形線圈在相同的二維平面上被回旋形成多個(gè)。

圖5是表示第4實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置所具備的送電環(huán)形線圈np以及受電環(huán)形線圈ns的構(gòu)造的圖。送電環(huán)形線圈np以及受電環(huán)形線圈ns均在相同的平面內(nèi)被回旋兩次而形成。送電環(huán)形線圈以及受電環(huán)形線圈被回旋多次形成，從而能夠根據(jù)被回旋的間距寬度而在環(huán)形線圈形成雜散電容。通過將該雜散電容作為諧振電容器的全部或者一部分來使用，從而可以使得另行作為部件所需的諧振電容器變得不需要，或者降低電容值。

圖6是表示第4實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置所具備的其他的送電環(huán)形線圈np以及受電環(huán)形線圈ns的構(gòu)造的圖。在該示例中，送電環(huán)形線圈和受電環(huán)形線圈當(dāng)中的另一方或者雙方被形成在相互正交的兩個(gè)二維平面上，構(gòu)成三維空間的環(huán)形線圈。

根據(jù)該構(gòu)成，環(huán)形線圈所形成的磁能變大，每單位周期的電磁場共振能量變大，能夠增大電力發(fā)送量。由此，能夠謀求無線供電裝置的小型輕量化。

《第5實(shí)施方式》

第5實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置的開關(guān)控制電路，在受電電路的輸出連接了適當(dāng)?shù)呢?fù)載的情況下，若用fr來表征從與送電側(cè)開關(guān)電路連接的送電側(cè)諧振電路的輸入觀察負(fù)載側(cè)整體而得到的輸入阻抗為極小的諧振頻率(共振頻率)，用fs來表征開關(guān)頻率，則以s＝fr±20％來動(dòng)作。即，使開關(guān)頻率fs在諧振頻率fr附近動(dòng)作。在電磁場共振方式下，由于在諧振頻率fr附近輸入阻抗急劇變小，因此能夠增大諧振電流的振幅。因而，能夠增大每單位振蕩時(shí)所處理的電磁場能量，可以輸送大電力以及可以電力效率良好地輸送電力。若考慮實(shí)用性動(dòng)作，則可以說優(yōu)選相對(duì)于輸入阻抗為極小的-諧振頻率fr而使開關(guān)頻率fs以fs＝fr±20％程度來動(dòng)作。

圖7是表示第5實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置的、從送電側(cè)諧振電路的輸入觀察負(fù)載側(cè)整體的輸入阻抗的頻率特性的圖。在此，諧振電容器cr、crs是諧振頻率成為10mhz附近的值。設(shè)負(fù)載電阻ro＝10ω，使距離dx變化為0.15、0.5、2.0、5.0、7.0cm時(shí)，所述輸入阻抗以及輸入阻抗為極小的諧振頻率fr如圖中箭頭所示那樣變遷。

例如在電力輸送距離dx＝7cm(70mm)時(shí)，因?yàn)橹C振頻率fr≈10mhz，所以開關(guān)頻率fs例如設(shè)為10mhz。

如此，使開關(guān)頻率fs在諧振頻率fr附近動(dòng)作，由此輸入阻抗的大小最小的諧振頻率fr和開關(guān)頻率fs接近地發(fā)生諧振，從而送電側(cè)諧振電路以及受電側(cè)諧振電路的共振能量變大，能夠增大能量發(fā)送量。因而，能夠謀求無線供電裝置的小型輕量化。

《第6實(shí)施方式》

第6實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置的開關(guān)控制電路以所述諧振頻率fr比開關(guān)頻率fs低的狀態(tài)來動(dòng)作。即，將從開關(guān)電路觀察的多諧振電路的輸入阻抗設(shè)為感應(yīng)性。

圖8是表示第6實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置的、從送電側(cè)諧振電路的輸入觀察負(fù)載側(cè)整體的輸入阻抗的電抗的頻率特性的圖。在此，諧振電容器cr、crs是諧振頻率成為10mhz附近的值。設(shè)負(fù)載電阻ro＝10ω，使距離dx變化為0.15、0.5、2.0、5.0、7.0cm時(shí)，所述電抗如圖8所示那樣變化。

可知：伴隨著距離dx的變化，從電抗成為0的頻率為兩個(gè)的雙峰特性變?yōu)殡娍钩蔀?的頻率為一個(gè)的單峰特性。若關(guān)注于輸入阻抗的電抗，則可知：以三個(gè)頻率為界，感應(yīng)性和電容性進(jìn)行調(diào)換。圖8中的三個(gè)圓圈記號(hào)表示在dx＝0.5cm時(shí)感應(yīng)性和電容性調(diào)換的頻率。為了實(shí)現(xiàn)zvs動(dòng)作，需要使輸入阻抗變?yōu)楦袘?yīng)性，生成相對(duì)于電壓的滯后電流。由該滯后電流，在死區(qū)中進(jìn)行開關(guān)元件(fet)的寄生電容器cds1、cds2的充放電。為此，在例如磁耦合大的雙峰特性中，動(dòng)作開關(guān)頻率fs需要在所述輸入阻抗變?yōu)楦袘?yīng)性的頻率范圍內(nèi)。

如此，通過規(guī)定開關(guān)頻率，從而可以遍及所有負(fù)載范圍來進(jìn)行開關(guān)元件的zvs動(dòng)作。因此，能夠大幅降低開關(guān)元件的電力損耗。此外，通過降低開關(guān)損耗，從而能夠謀求高效率化，能夠使無線供電裝置小型輕量化。

《第7實(shí)施方式》

在第7實(shí)施方式中，關(guān)于受電側(cè)整流電路相對(duì)于構(gòu)成受電側(cè)諧振電路的諧振電容器crs而被串聯(lián)連接，按照取出諧振電容器crs中流動(dòng)的電流的方式進(jìn)行整流并向負(fù)載供給電力的構(gòu)成的無線供電裝置，特別是與第1實(shí)施方式所示的無線供電裝置不同的無線供電裝置，參照?qǐng)D9～圖15來表示。

圖9～圖15均是第7實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置的電路圖。省略了開關(guān)元件的反并聯(lián)二極管以及寄生電容器的圖示。

在圖9中，受電側(cè)整流電路為半波整流電路。二極管ds對(duì)諧振電容器crs中流動(dòng)的電流進(jìn)行整流并向負(fù)載供給電流。

在圖10中，受電側(cè)整流電路為由二極管ds1、ds2、ds3、ds4所形成的二極管電橋電路。

在圖11中，受電側(cè)整流電路為倍壓同步整流電路。諧振電容器cr、crs在與第1實(shí)施方式不同的位置構(gòu)成。相對(duì)于同步整流用的開關(guān)元件qs1、qs2而并聯(lián)地連接了諧振電容器csds1、csds2。根據(jù)該構(gòu)成，通過倍壓整流能夠獲得高的輸出電壓，此外能夠?qū)㈤_關(guān)元件qs1、qs2的寄生電容器作為諧振電容器csds1、csds2來使用。

在圖12中，受電側(cè)整流電路為倍壓整流電路。二極管ds1、ds2對(duì)諧振電容器crs1、crs2中流動(dòng)的電流進(jìn)行整流并向負(fù)載供給倍壓。

在圖13、圖14中，受電側(cè)整流電路為倍壓整流電路。二極管ds1、ds2對(duì)諧振電容器crs中流動(dòng)的電流進(jìn)行倍壓整流并向負(fù)載供給倍壓。在圖13的示例中，具備電感器lf，該電感器lf具有能夠根據(jù)被輸入的直流電壓來生成相對(duì)于送電環(huán)形線圈np中流動(dòng)的交流電流而相對(duì)地視作直流電流的電流源這樣的大小的電感值，在送電側(cè)只設(shè)置一個(gè)開關(guān)元件q1。電感器lf的電感值比送電環(huán)形線圈np的電感值充分大，在開關(guān)頻率下成為高阻抗，所流動(dòng)的電流的變動(dòng)充分小。

在圖15的示例中，在送電側(cè)設(shè)置兩組圖13所示的送電裝置的電路，構(gòu)成了推挽電路。受電側(cè)構(gòu)成了二極管電橋整流電路。送電環(huán)形線圈np1、np2的線圈開口面平行，且相互同相地耦合。送電環(huán)形線圈np1、np2和受電環(huán)形線圈ns發(fā)生電磁場共振耦合。由此，較之于使用一個(gè)開關(guān)元件而成為推挽構(gòu)成的情況，可以供給較大的電力。此外，通過兩個(gè)開關(guān)元件q1、q2交替地進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，從而能夠等效地形成2倍的頻率的電磁場共振耦合電路。

另外，由于送電環(huán)形線圈np1、np2未必發(fā)生耦合，因此送電環(huán)形線圈np1、np2也可以相互正交。由此，送電環(huán)形線圈np1、np2和受電環(huán)形線圈ns可耦合的方位角范圍(指向性)變寬。

根據(jù)以上所示的第7實(shí)施方式，使受電側(cè)整流電路相對(duì)于諧振電容器而串聯(lián)連接，對(duì)諧振電容器中流動(dòng)的電流進(jìn)行整流并向負(fù)載供給電流，因此通過對(duì)諧振電容器中流動(dòng)的電流進(jìn)行整流，從而能夠向負(fù)載供給較大的電流。此外，能夠降低整流元件的耐壓，能夠謀求整流損耗的降低、無線供電裝置的高效率化、小型輕量化。

《第8實(shí)施方式》

在第8實(shí)施方式中，關(guān)于受電側(cè)整流電路相對(duì)于構(gòu)成受電側(cè)諧振電路的諧振電容器crs而被并聯(lián)連接，按照根據(jù)施加給諧振電容器crs的電壓取出電流的方式進(jìn)行整流并向負(fù)載供給電力的構(gòu)成的無線供電裝置，參照?qǐng)D16～圖21來表示。

圖16～圖21均是第8實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置的電路圖。省略了開關(guān)元件的反并聯(lián)二極管以及寄生電容器的圖示。

在圖16中，受電側(cè)整流電路為半波整流電路。二極管ds對(duì)諧振電容器crs中流動(dòng)的電流進(jìn)行整流而向負(fù)載供給電流。

在圖17中，受電側(cè)整流電路為由二極管ds1、ds2、ds3、ds4所形成的二極管電橋電路。

在圖18中，受電側(cè)整流電路為由二極管ds1、ds2、ds3、ds4所形成的二極管電橋電路。不同于圖17的示例，被構(gòu)成為在受電側(cè)具備兩個(gè)諧振電容器crs1、crs2，對(duì)這兩個(gè)諧振電容器crs1、crs2的分壓電壓進(jìn)行整流。

在圖19中，受電裝置具備具有中心抽頭的受電環(huán)形線圈ns1、ns2。這兩個(gè)受電環(huán)形線圈ns1、ns2分別連接著整流電路。由此，構(gòu)成了中心抽頭方式的整流電路。受電環(huán)形線圈ns1、ns2也可以不通過引出中心抽頭來設(shè)置，可以將兩個(gè)環(huán)形線圈進(jìn)行串聯(lián)連接。此外，這兩個(gè)環(huán)形線圈彼此未必發(fā)生耦合，所以受電環(huán)形線圈ns1、ns2也可以相互正交。由此，送電環(huán)形線圈np和受電環(huán)形線圈ns1、ns2可耦合的方位角范圍(指向性)變寬。

在圖20中，受電裝置具備具有中心抽頭的受電環(huán)形線圈ns1、ns2。不同于圖19所示的示例，構(gòu)成為在受電環(huán)形線圈ns1連接著兩個(gè)諧振電容器crs1、crs3，對(duì)這兩個(gè)諧振電容器crs1、crs3的分壓電壓進(jìn)行整流。同樣，構(gòu)成為在受電環(huán)形線圈ns2連接著兩個(gè)諧振電容器crs2、crs4，對(duì)這兩個(gè)諧振電容器crs2、crs4的分壓電壓進(jìn)行整流。

在圖21中，受電側(cè)整流電路為由二極管ds1、ds2、ds3、ds4所形成的二極管電橋電路。不同于圖18所示的示例，送電裝置具備電感器lf，在送電側(cè)只設(shè)置一個(gè)開關(guān)元件q1。電感器lf的電感值比送電環(huán)形線圈np的電感值充分大，在開關(guān)頻率下成為高阻抗，所流動(dòng)的電流的變動(dòng)充分小。

《第9實(shí)施方式》

在第9實(shí)施方式中，關(guān)于將整流元件的結(jié)電容作為諧振電容器或者諧振電容器的一部分來利用的無線供電裝置，參照?qǐng)D22、圖23來表示。

在圖22中，在受電裝置中具備由二極管ds1、ds2、ds3、ds4所形成的二極管電橋電路。二極管ds1、ds2、ds3、ds4分別具備結(jié)電容cs1、cs2、cs3、cs4，這些結(jié)電容被作為諧振電容器來利用。在此，雖然將結(jié)電容cs1、cs2、cs3、cs4明示為電路元件，但實(shí)際上為二極管ds1、ds2、ds3、ds4的寄生電容。在該示例中，不具備特別的諧振電容器(crs)。

在圖23中，受電裝置具備具有中心抽頭的受電環(huán)形線圈ns1、ns2。這兩個(gè)受電環(huán)形線圈ns1、ns2分別連接著整流電路。

與二極管ds1、ds2并聯(lián)連接的電容器crs5、crs6為二極管ds1、ds2的結(jié)電容。與受電環(huán)形線圈ns1串聯(lián)連接的電容器crs1和結(jié)電容crs5的串聯(lián)電路作為諧振電容器來發(fā)揮作用。同樣，與受電環(huán)形線圈ns2串聯(lián)連接的電容器crs2和結(jié)電容crs6的串聯(lián)電路作為諧振電容器來發(fā)揮作用。

《第10實(shí)施方式》

圖24是第10實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置的電路圖。在圖24中，利用由理想變壓器、互電感l(wèi)m、lms、漏電感l(wèi)r、lrs以及雜散電容cp、cs所形成的等效電路來表征送電環(huán)形線圈np以及受電環(huán)形線圈ns。

在該示例中，將送電環(huán)形線圈np或者受電環(huán)形線圈ns的雜散電容cp、cs作為諧振電容器或者諧振電容器的一部分來利用。

如此，將環(huán)形線圈的雜散電容作為諧振電容器或者諧振電容器的一部分來利用，從而能夠增大電磁場共振能量。此外，通過削減部件數(shù)，從而能夠謀求無線供電裝置的小型輕量化。

《第11實(shí)施方式》

圖25是第11實(shí)施方式所涉及的無線供電裝置的電路圖。在圖25中，受電側(cè)整流電路為由二極管ds1、ds2、ds3、ds4所形成的二極管電橋電路。不同于圖18所示的示例，在送電裝置中構(gòu)成了四個(gè)開關(guān)元件q1～q4所形成的電橋電路。開關(guān)元件q1、q4一起接通斷開，開關(guān)元件q2、q3一起斷開接通。并且，開關(guān)元件q1、q2交替地接通斷開。如此，也可以將送電側(cè)開關(guān)電路設(shè)為全橋構(gòu)成，將被電橋連接的四個(gè)開關(guān)元件各兩組地交替接通斷開，由此來產(chǎn)生諧振電流。

如此，將送電裝置側(cè)的開關(guān)元件設(shè)為電橋構(gòu)成，從而施加給各開關(guān)元件的電壓被降低，能夠謀求無線供電裝置的高效率化、小型輕量化。

《第12實(shí)施方式》

圖26是第12實(shí)施方式的無線供電裝置的電路圖。該無線供電裝置具備送電裝置psu、受電裝置pru、和轉(zhuǎn)發(fā)器裝置rpu。

轉(zhuǎn)發(fā)器裝置rpu由環(huán)形線圈nr和諧振電容器cr構(gòu)成。送電裝置psu的送電環(huán)形線圈np和轉(zhuǎn)發(fā)器裝置rpu的環(huán)形線圈nr發(fā)生電磁場共振耦合，轉(zhuǎn)發(fā)器裝置rpu的環(huán)形線圈nr和受電裝置pru的受電環(huán)形線圈ns發(fā)生電磁場共振耦合。如此，在送電環(huán)形線圈np與受電環(huán)形線圈ns之間配置轉(zhuǎn)發(fā)器裝置rpu的環(huán)形線圈nr，從而能夠擴(kuò)大送電裝置psu和受電裝置pru可電力輸送的最大距離。如果多級(jí)地配置轉(zhuǎn)發(fā)器裝置rpu，則也能夠進(jìn)一步擴(kuò)大可電力輸送的最大距離。

另外，在以上所示的各實(shí)施方式中，雖然示出了送電線圈以及受電線圈兩方為環(huán)形線圈的示例，但也可以只有送電線圈或者受電線圈當(dāng)中的一方為環(huán)形線圈。例如，另一方也可以為開口徑大的正常模式·螺旋形天線狀的線圈、帶磁芯的線圈。

此外，在以上所示的各實(shí)施方式中，雖然示出了由一個(gè)送電裝置和一個(gè)受電裝置來構(gòu)成一組無線供電裝置的示例，但也可以具備從公共的送電裝置分別受電的多個(gè)受電裝置。此外，也可以從多個(gè)送電裝置向公共的受電裝置進(jìn)行供電。

符號(hào)說明

cds1、cds2、cds3、cds4…寄生電容器

co…平滑電容器

cp、cs…雜散電容

cr、crs…諧振電容器

crs1、crs2、crs3、crs4…諧振電容器

crs5、crs6…結(jié)電容

cs1…諧振電容器

cs1、cs2、cs3、cs4…結(jié)電容

csds1、csds2…諧振電容器

dds1、dds2、dds3、dds4…反并聯(lián)二極管

ds…二極管

ds1、ds2、ds3、ds4…二極管

lf…電感器

lm、lms…互電感

lr、lrs…電感

ns、ns1、ns2…受電環(huán)形線圈

np、np1、np2…送電環(huán)形線圈

npx、npy、npz…環(huán)形線圈

nr…環(huán)形線圈

nsx、nsy、nsz…環(huán)形線圈

pru…受電裝置

psu…送電裝置

q1、q2、q3、q4…開關(guān)元件

qs1、qs2…開關(guān)元件

ro…負(fù)載

rpu…轉(zhuǎn)發(fā)器裝置

vi…輸入電源

10、20…開關(guān)控制電路

101…無線供電裝置