CN109155537A - 供电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种供电装置(100)，其包括至少两个送电线圈(111，121)。至少两个送电线圈(111，121)的面的方向彼此不同。至少两个送电线圈的频率彼此不同。优选至少两个送电线圈包含至少三个送电线圈(111，121，131)。至少三个线圈(111，121，131)的面的方向彼此不同。

Description

供电装置

技术领域

本申请相对于在2016年5月19日提出申请的日本特愿2016－100506主张优先权的利益，通过参照其而将其全部内容包含于本书。

以下的揭示涉及用于对电气设备供给电力的技术。

背景技术

以往，已知用于对电气设备供给电力的技术。例如，日本特开2013－247718号公报(专利文献1)揭示有无线电力传输装置。根据专利文献1，该无线电力传输装置具备多个送电侧共振器、比送电侧共振器小型且可移动的受电侧共振器、与控制多个送电侧共振器的激振的控制器，使送电侧共振器与受电侧共振器的共振频率一致，且送电侧共振器以彼此大致正交的方式配置，送电侧共振器以90度的相位差被激振而对受电侧共振器传输电力。

另外，美国专利提出申请公开第2015/0054344号说明书(专利文献2)，实现如下情形：通过将三个送电线圈配置成彼此正交，与第一送电线圈的相位相比将第二送电线圈与第三送电线圈的激振电流的相位偏离90度，通过使振幅进行频率调制以使磁场矢量(magnetic field vector)旋转，由此抑制于使受电线圈的相对性方向变化的情形时的结合系数降低。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2013－247718号公报

专利文献2：美国专利提出申请公开第2015/0054344号说明书

发明内容

本发明所要解决的技术问题

要求与以往相比可更为容易地进行供电的技术。本发明的一形态的目的在于，提供一种与先前相比可简单地进行供电的供电装置。

解决问题的手段

若依据本发明的某形态，则提供包括至少两个送电线圈的供电装置。所述至少两个送电线圈的面的方向彼此不同。所述至少两个送电线圈的频率彼此不同。

优选所述至少两个送电线圈包含至少三个送电线圈，所述至少三个线圈的面的方向彼此不同。

优选所述至少三个线圈的频率彼此不同。

优选所述至少三个线圈中的、第一高的频率与第二高的频率的差，和第二高的频率与第三高的频率的差不同。

优选所述至少三个线圈中的两个线圈频率相同，且线圈的面的方向及相位彼此不同。

优选所述供电装置具有用于承载供电对象的电气设备的台体。

发明效果

如上述，根据本发明的一形态，提供一种与以往相比，可更为容易地进行供电的供电装置。

附图说明

图1是示出第一实施方式的供电装置100的整体构成的概念图。

图2是示出包含第一实施方式的第一至第三送电线圈111、121、131的第一至第三送电线圈单元110、120、130的构成的概念图。

图3是示出二维同频供电装置的送电线圈的配置构成与磁场矢量的轨迹的概念图。

图4是示出三维同频供电装置的送电线圈的配置构成与磁场矢量的轨迹的概念图。

图5是示出第一实施方式的第一至第三送电线圈的驱动波形的概念图。

图6是示出第一实施方式的磁场矢量的轨迹的概念图。

图7是示出第二实施方式的磁场矢量的轨迹的概念图。

图8是示出第三实施方式的第一至第三送电线圈的驱动波形的概念图。

图9是示出第三实施方式的磁场矢量的轨迹的第一概念图。

图10是示出第三实施方式的磁场矢量的轨迹的第二概念图。

图11是示出第四实施方式的供电装置100B的整体构成的概念图。

图12是示出第五实施方式的第一至第三送电线圈的构成的概念图。

图13是示出第七实施方式的第一至第三送电线圈111、121、131的配置构成的概念图。

图14是示出第七实施方式的第一至第二送电线圈的驱动波形的概念图。

图15是示出第七实施方式的磁场矢量的轨迹的概念图。

图16是示出第七实施方式的第一供电装置100D的整体构成的概念图。

图17是示出第七实施方式的第二供电装置100E的整体构成的概念图。

图18是示出第一至第七实施方式的第一至第三送电线圈单元110、120、130的构成的第一概念图。

图19是示出第一至第七实施方式的第一至第三送电线圈单元110、120、130的构成的第二概念图。

具体实施方式

以下，一面参照附图，一面针对本发明的实施方式进行说明。以下说明中，对相同部件标注相同的符号。这些的名称及功能也相同。因此，不重复进行有关这些的详细说明。

＜第一实施方式＞

＜供电装置100的整体构成与运作概要＞

针对本实施方式的供电装置100的整体构成进行说明。图1是示出本实施方式的供电装置100的整体构成的概念图。

参照图1的(A)，本实施方式的供电装置100包含台体200，该台体200用于承载供电对象的电气设备，例如智能手机300等。台体200包含由多个脚250支承的水平部件210、与自该水平部件210直立设置的纵垂直部件220及横垂直部件230。

水平部件210内包有第一送电线圈111。纵垂直部件220内包有第二送电线圈121。横垂直部件230内包有第三送电线圈131。于第一至第三送电线圈111、121、131分别经由用于控制频率、相位的后述的控制电路，通过来自插座105的电力，流通已定的频率的电流。

由此，本实施方式的供电装置100即使以各种姿势承载具有受电线圈的智能手机300，也可进行充电。例如，可如图1的(A)所示，对平躺于水平部件210的智能手机300进行充电，也可如图1的(B)所示，对直立于支架的智能手机300进行充电。进一步，可如图1的(C)所示，例如对用户的手持有的智能手机300、放置于包包、口袋中的智能手机300等进行充电。以下，针对此种供电装置100的构成更详细地进行说明。

首先，说明关于第一至第三送电线圈111、121、131。图2是示出包含本实施方式的第一至第三送电线圈111、121、131的第一至第三送电线圈单元110、120、130的构成的概念图。

参照图2，第一送电线圈单元110包含第一送电线圈111与第一控制电路112，该第一送电线圈111用于使用于供电的磁场产生，该第一控制电路112用于通过自电源取得的电力驱动第一送电线圈111。第一送电线圈111于水平面，本实施方式中为x－z平面，被平行地缠绕多次。第一控制电路112通过供给自插座105的电力，以已定的频率且已定的相位驱动第一送电线圈111。

第二送电线圈单元120包含第二送电线圈121与第二控制电路122，该第二送电线圈121用于使用于供电的磁场产生，该第二控制电路122用于通过自电源取得的电力驱动第二送电线圈121。第二送电线圈121于垂直面，本实施方式中为y－z平面，被平行地缠绕多次。第二控制电路122通过供给自插座105的电力，以已定的频率且已定的相位驱动第二送电线圈121。

第三送电线圈单元130包含第三送电线圈131与第三控制电路132，该第三送电线圈131用于使用于供电的磁场产生，该第三控制电路132用于通过自电源取得的电力驱动第三送电线圈131。第三送电线圈131于垂直面，本实施方式中为x－y平面，被平行地缠绕多次。第三控制电路132通过供给自插座105的电力，以已定的频率且已定的相位驱动第三送电线圈131。

＜关于二维同频供电装置＞

此处，首先说明关于二维同频供电装置。图3是示出二维同频供电装置的送电线圈的配置构成与磁场矢量的轨迹的概念图。

参照图3，二维同频供电装置包含被配置于互相垂直的方向的第一送电线圈111与第二送电线圈121。更详细而言，图3的(A)是示出从z方向观看的第一送电线圈111与第二送电线圈121的配置构成的图。图3的(B)是示出从x方向观看的第一送电线圈111与第二送电线圈121的配置构成的图。图3的(C)是示出从y方向观看的第一送电线圈111与第二送电线圈121的配置构成的图。

二维同频供电装置以相位差0且相同频率驱动第一送电线圈111与第二送电线圈121而使磁场产生。此情形时，如图3的(D)所示，磁场矢量的前端的位置，成为以线圈的中心为中心描绘直线状的轨迹。因此，若受电侧的电气设备的受电线圈与该直线状的轨迹平行地配置，则向该电气设备的供电失败。

＜关于三维同频供电装置＞

接着，说明关于三维同频供电装置。图4是示出三维同频供电装置的送电线圈的配置构成与磁场矢量的轨迹的概念图。

参照图4，三维同频供电装置包含被配置于互相垂直的方向的第一送电线圈111、第二送电线圈121与第三送电线圈131。更详细而言，图4的(A)是示出从z方向观看的第一送电线圈111、第二送电线圈121与第三送电线圈131的配置构成的图。图4的(B)是示出从x方向观看的第一送电线圈111、第二送电线圈121与第三送电线圈131的配置构成的图。图4的(C)是示出从y方向观看的第一送电线圈111、第二送电线圈121与第三送电线圈131的配置构成的图。

三维同频供电装置以相位差0且相同频率驱动第一送电线圈111、第二送电线圈121与第三送电线圈131而使磁场产生。此情形时，如图4的(D)所示，磁场矢量的前端的位置，成为以线圈的中心为中心描绘直线状的轨迹。因此，若受电侧的电气设备的受电线圈与该直线状的轨迹平行地配置，则向该电气设备的供电失败。

＜关于三维异频供电装置＞

接着，说明关于本实施方式的利用三维的不同频率的供电装置100。第一送电线圈111、第二送电线圈121与第三送电线圈131的配置构成，由于如图1、图2、4等所示，故此处不重复说明。

本实施方式中，以彼此呈垂直的方式配置第一送电线圈111、第二送电线圈121与第三送电线圈131的线圈面。然后，第一送电线圈111、第二送电线圈121与第三送电线圈131的频率如图5所示，设定为彼此不同。

例如，第一控制电路112通过自插座105供给的电力，以频率f1＝100kHz驱动第一送电线圈111。第二控制电路122通过自插座105供给的电力，以频率f2＝102kHz驱动第二送电线圈121。第三控制电路132通过自插座105供给的电力，以频率f3＝104kHz驱动第三送电线圈131。

此情形时，如图6所示，磁场矢量的前端的位置立体地分散，故即不会集合成直线状或集合于平面上。因此，即使受电侧的电气设备的受电线圈被配置成各种姿势，也能够进行供电。

更详细而言，于第一送电线圈、第二送电线圈与第三送电线圈具有全部不同的频率的情形时，磁场矢量前端的位置立体地分散，即不会集合成直线状或集合于平面上。因此，即使受电侧的电气设备的受电线圈被配置成各种姿势，也能够供电。

也就是说，根据本实施方式的供电装置100，如图1的(C)所示，受电侧的电子设备300即使为用户所手持且使用中的状态、带在身上的状态，也可进行受电。另外，根据本实施方式的供电装置100，受电侧的电子设备300即使如电子工具般设为复杂的形状，且为相对于面而放置方式并非决定为单一样式的形状，无关乎受电线圈的位置而可进行受电。

此外，第一送电线圈、第二送电线圈与第三送电线圈中仅两者为相同频率的情形时，磁场矢量的前端的位置即非直线状，而成为位于平面上。该情形下，与二维同频供电装置及三维同频供电装置相比，也能够增加受电侧的电气设备的受电线圈的可受电的配置的图案。

＜第二实施方式＞

第一实施方式中，第一送电线圈、第二送电线圈与第三送电线圈为全部不同者。但是，第二送电线圈的频率f2与第一送电线圈的频率f1的差(f2－f1)，和第三送电线圈的频率f3与第二送电线圈的频率f2的差(f3－f2)相同。然而，不限定于此种形态。

尤其于f1＜f2＜f3的情形时，优选为|f2－f1|≧2kHz或|f3－f2|≧2kHz。频率差有磁场矢量的旋转周期变长，于受电线圈侧磁场不交错的期间变长之虞。另外，优选为|f3÷(f1+f2+f3)/3|≦1.2或|f1÷(f1+f2+f3)/3|≦1.2。

本实施方式中，第一送电线圈、第二送电线圈与第三送电线圈频率全部不同，由这些当中的两个线圈构成的一对的频率差与其他对的频率差不同。即，三个供电装置100包含三个送电线圈的情形时，频率第一高的送电线圈与频率第二高的送电线圈的差，和频率第二高的送电线圈与频率第三高的送电线圈的差不同。

例如，第一控制电路112通过自插座105供给的电力，以频率f1＝100kHz驱动第一送电线圈111。第二控制电路122通过自插座105供给的电力，以频率f2＝103kHz驱动第二送电线圈121。第三控制电路132通过自插座105供给的电力，以频率f3＝107kHz驱动第三送电线圈131。

此情形时，如图7所示，磁场矢量的前端的位置立体且进而均匀地分散，因此即使受电侧的电气设备的受电线圈被配置成各种姿势，也能够有效率地供电。

＜第三实施方式＞

第一实施方式中，第一送电线圈、第二送电线圈与第三送电线圈的频率全部不同。然而，并不限定于此种形态。本实施方式中，第一送电线圈、第二送电线圈与第三送电线圈中仅一者的频率与其他两者不同，即该其他两个送电线圈的频率为相同，且设定了该相同频率的线圈彼此的相位不同。

例如，如图8的(A)所示，第一控制电路112通过自插座105供给的电力，以频率f1＝100kHz驱动第一送电线圈111。第二控制电路122通过自插座105供给的电力，以频率f2＝100kHz驱动第二送电线圈121。第三控制电路132通过自插座105供给的电力，以频率f3＝105kHz驱动第三送电线圈131。

而且，如图8的(B)所示，提供相同频率的第一控制电路112与第二控制电路122，通过自插座105供给的电力，以相位偏离90度的方式，驱动第一送电线圈111与第二送电线圈121。

此情形时，如图9所示，磁场矢量的前端的位置立体地分散，故即不会集合成直线状或集合于平面上。因此，即使受电侧的电气设备的受电线圈被配置成各种姿势，也能够进行供电。

或者，至少提供相同频率的第一控制电路112与第二控制电路122，通过自插座105供给的电力，以相位偏离45度的方式，驱动第一送电线圈111与第二送电线圈121。

此情形时，如图10所示，磁场矢量的前端的位置立体地分散，故即不会集合成直线状或集合于平面上。因此，即使受电侧的电气设备的受电线圈被配置成各种姿势，也能够进行供电。

＜第四实施方式＞

第一至第三实施方式中，供电装置100具有承载电气设备的一个区域。然而，不限定于此种形态。

例如，如图11所示，供电装置100B包含台体200B，该台体200B用于承载供电对象的电气设备，例如智能手机300等。台体200B包含由多个脚250支承的水平部件210B、为了将该水平部件210B分割成多个区域而直立设置的纵垂直部件220B及横垂直部件230B。

水平部件201B内包有第一送电线圈111。纵垂直部件220B内包有多个第二送电线圈121。横垂直部件230B内包有多个第三送电线圈131。于第一至第三送电线圈111、121、131分别经由用于控制频率、相位的控制电路，通过自插座105等供给的电力，流通已定的交流电。

由此，本实施方式的供电装置100B也可对分别在多个区域平躺于水平部件210的智能手机300进行充电，也可对分别在多个区域直立于支架的智能手机300进行充电。此外，关于第一至第三送电线圈111、121、131的配置、控制，由于与第一至第三实施方式相同，故此处不重复说明。

＜第五实施方式＞

第一至第四实施方式中，第一至第三送电线圈111、121、131皆缠绕为圆形。然而，不限定于此种形态。

例如，如图12所示，第一至第三送电线圈111C、121C、131C可缠绕为矩形，也可缠绕为其他多角形。

＜第六实施方式＞

第一至第五实施方式中，供电装置具有线圈面彼此正交的三个送电线圈。然而，不限定于此种形态。

例如，供电装置可具有相互配置的方向、姿势不同的三个送电线圈，也可具有相互配置的方向、姿势不同的四个以上的送电线圈。此外，关于各送电线圈的频率、相位控制，与第一至第五实施方式相同，故此处不重复说明。

＜第七实施方式＞

进一步，如图13所示，供电装置100D包含线圈面的方向不同、例如彼此正交的第一送电线圈111与第二送电线圈121。本实施方式中，第一送电线圈111与第二送电线圈121的频率如图14所示，设定为彼此不同。

例如，控制电路112通过自插座105供给的电力，以频率f1＝100kHz驱动第一送电线圈111。第二控制电路122通过自插座105供给的电力，以频率f2＝102kHz驱动第二送电线圈121。

此情形时，如图15所示，磁场矢量的前端的位置平面地分散，即不会集合成直线状。因此，只要受电侧的电气设备的受电线圈不被配置成与该平面平行，则可进行供电。

具体而言，例如，如图16所示，本实施方式的供电装置100D包含台体200D，该台体200D用于承载供电对象的电气设备，例如智能手机300等。台体200D包含由多个脚250支承的水平部件210D、与自该水平部件210D直立设置的纵垂直部件220D。

而且，水平部件210D内包有第一送电线圈111。纵垂直部件220D内包有第二送电线圈121。第一及第二送电线圈111、121分别经由用于控制频率、相位的控制电路，通过来自插座105的电力，流通已定的交流电。

由此，本实施方式的供电装置100D也可对平躺于水平部件210D的智能手机300进行充电，只要不以与水平部件210D及纵垂直部件220D两者呈垂直的方式直立，则也可对直立于支架的智能手机300进行充电。

或者，例如，如图17所示，供电装置100E可为供电装置100D被平行地排列而配置者。也就是，供电装置100D可为将内包第一送电线圈111的水平部210D与内包第二送电线圈121的纵垂直部件220D排列而配置者。

此外，供电装置100E优选为多个供电装置100D彼此非平行，而是90度横向或斜向地被配置。由此，由于第一个供电装置100D的第二送电线圈121与第二个供电装置100D的第二送电线圈121并非平行，因此磁场矢量的前端的位置成为立体地分散。也就是，磁场矢量的前端的位置不集合于平面上。因此，即使以各种姿势配置受电侧的电气设备的受电线圈，也可进行供电。

而且，第一及第二送电线圈111、121可被缠绕成矩形，也可被缠绕成其他的多角形。

另外，供电装置不限于正交者，也可具有彼此配置的方向、姿势不同的两个送电线圈。

＜补充＞

第一至第七实施方式的第一至第三控制电路112、122、132的构成，只要可给与第一至第三线圈已定的频率、相位即可，并不特别限定。例如，如图18所示，可由交流电源108与电容器107构成，也可如图19所示，由与电容器107、交流电源108及第一至第三送电线圈111、121、131不同的送电线圈109构成。

此外，第一至第七实施方式的供电装置中，作为供电对象的电子设备，举出智能手机的一例，但不限于智能手机，例如可列举笔记型个人计算机、携带型游戏机等行动电子设备、无线耳机、手表型电子设备等可穿戴式终端、电动工具等。

此外，第一至第七实施方式的第一至第三送电线圈111、121、131用于驱动的频率不需限定于上述的实施方式。用于驱动第一至第三送电线圈111、121、131的频率，只要业者从可通常进行设定的范围适当地选择即可。

另外，频率不同的各送电线圈111、121、131的频率差优选为2kHz以上。若频率不同的各送电线圈111、121、131的频率差未达2kHz，则磁场矢量的旋转变化的周期变长，受电线圈中磁场不交错的时间变长。

另外，于将各送电线圈111、121、131所驱动的频率的最大值设为fmax，将各送电线圈111、121、131所驱动的频率的最小值设为fmin，将各送电线圈111、121、131所驱动的频率的平均值设为fave的情形时，优选为|fmax－fave|≦1.2、|fmin－fave|≦1.2。而且，于受电侧线圈侧的电路具备共振电路的情形时，送电线圈的频率的偏差与受电侧的电路的频率的偏差相当，优选设定为20％以下。

＜总结＞

上述第一至第七实施方式中，提供一种供电装置100，其包括至少两个送电线圈111、121。至少两个送电线圈111、121的面的方向彼此不同。至少两个线圈的频率彼此不同。

优选至少两个送电线圈包含至少三个送电线圈111、121、131。至少三个送电线圈111、121、131的面的方向彼此不同。

优选至少三个送电线圈111、121、131的频率彼此不同。

优选至少三个送电线圈111、121、131中的、第一高的频率与第二高的频率的差，和第二高的频率与第三高的频率的差不同。

优选至少三个送电线圈111、121、131中的两个送电线圈111、121频率相同，且线圈111、121的面的方向及相位彼此不同。

优选供电装置100具有用于承载供电对象的电气设备300的台体200。

本次揭示的实施方式于所有方面均为例示，不应认为是限制性者。本发明的范围并非由上述说明，而是由权利要求书表示，谋求包含与权利要求书的范围均等的意义及范围内的所有变更。

附图标记说明

100 供电装置

100B 供电装置

100D 供电装置

100E 供电装置

105 插座

107 电容器

108 交流电源

109 送电线圈

110 第一送电线圈单元

111 第一送电线圈

112 第一控制电路

120 第二送电线圈单元

121 第二送电线圈

122 第二控制电路

130 第三送电线圈单元

131 第三送电线圈

132 第三控制电路

200 台体

210 水平部件

220 纵垂直部件

230 横垂直部件

250 脚

300 电气设备

Claims (6)

1.一种供电装置，包括至少两个线圈，其特征在于，

所述至少两个线圈的面的方向彼此不同，

所述至少两个线圈的频率彼此不同。

2.根据权利要求1所述的供电装置，其特征在于，所述至少两个线圈包含至少三个线圈，

所述至少三个线圈的面的方向彼此不同。

3.根据权利要求2所述的供电装置，其特征在于，所述至少三个线圈的频率彼此不同。

4.根据权利要求3所述的供电装置，其特征在于，所述至少三个线圈中的、第一高的频率与第二高的频率的差，和第二高的频率与第三高的频率的差不同。

5.根据权利要求2所述的供电装置，其特征在于，所述至少三个线圈中的两个线圈频率相同，且线圈的面的方向及相位彼此不同。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的供电装置，其特征在于，具有用于承载供电对象的电气设备的台体。