电力传输装置、送电装置、受电装置及线圈装置制造方法

电力传输装置、送电装置、受电装置及线圈装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了电力传输装置、送电装置、受电装置及线圈装置，其即使受电线圈的位置相对于送电线圈进行变动也能够抑制耦合系数k的变动。电力传输装置具有送电装置和受电装置，能够通过电磁耦合以非触点方式从送电装置向受电装置进行电力传输，送电装置包括：送电线圈；以及交流电源，向包含送电线圈的共振元件供给交流电力，受电装置包括：受电线圈；用于接受电力；以及整流电路，对与包含受电线圈的共振元件感应的交流电力进行整流，其中，送电线圈和受电线圈中的一个线圈包括第一线圈图案，在中心部具有平衡区域，而且在平衡区域的周边部形成为平面状，送电线圈和受电线圈中的另一线圈包括第二线圈图案，与平衡区域对应并形成为平面状。
【专利说明】电力传输装置、送电装置、受电装置及线圈装置

【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种电力传输装置、送电装置、受电装置及线圈装置。

【背景技术】
[0002] 近年来，以非触点方式传输电力的装置已经普及。电力传输装置包括供给电力的 送电装置、接受送电电力的受电装置，并利用电磁感应方式、磁共振方式或电场耦合方式 等，以非触点方式从送电装置向受电装置传输电力。受电装置包括驱动本机的驱动电路、受 电装置所装载的二次电池的充电电路等的负载电路。
[0003] 在向便携终端、笔记本电脑等的电子设备以非触点方式传输电力时，当利用电磁 感应方式或电场耦合方式时，则一般来说需要使送电装置和受电装置在可传输区域内大致 紧贴。另一方面，当利用磁场共振方式时，则无需使送电装置和受电装置紧贴，诸如即使将 受电装置离送电装置数厘米左右也能够进行电力的传输。因此，在放置受电装置的位置上 有自由度，并在使用方便出色的这点上磁共振方式备受关注。
[0004] 磁共振方式通过送电装置所设置的由线圈和电容构成的共振元件(也称为谐振元 件)、受电装置所设置的由线圈和电容构成的共振元件进行耦合，能够传输电力。在电磁感 应方式中，也不仅耦合送电侧的线圈和受电侧的线圈，而且在送电侧和受电侧的双方设置 共振用的电容，并通过使送电侧及受电侧的元件共振耦合，在做了延长传输电力的距离的 尝试后，磁共振和电磁感应方式没有区别。
[0005] 此外，作为给予电力传输效率影响的参数，有送电装置及受电装置的共振元件间 的耦合系数k。当送电装置和受电装置的共振元件间的距离变动时，则通常耦合系数k也变 动。例如，当共振元件间的距离拉开时，则耦合系数k变小。只要电路的阻抗是固定的，则 随着耦合系数k的变化电力传输效率、能传输的电力就会变化。
[0006] 作为即使耦合系数k随着送电装置和受电装置的共振元件间的距离的变动进行 变化，也较高地维持电力传输效率的方法，公知有一种这样的技术，设置能够可变阻抗的阻 抗调整部，并根据耦合系数k的变化使送电装置、受电装置的阻抗变化(参照日本专利文献 1)。
[0007] 不过，在日本专利文献1所公开的技术中，新需要有当耦合系数k进行了变动时自 动地进行阻抗控制用的电路，从而存在有控制也变得复杂的问题点。
[0008] 另一方面，作为即使送电线圈和受电线圈的位置有些错开也能进行电力传输的装 置，公知有一种这样的非触点充电装置，在送电线圈中采用大直径的线圈，在受电线圈中使 用小直径的线圈(参照日本专利文献2)。
[0009] 不过，在日本专利文献2所公开的例子中，当因受电线圈与送电线圈在垂直方向 错开位置而送电线圈和受电线圈之间的距离扩大时，则耦合系数k急剧变小，从而存在有 电力传输效率恶化并无法传输期望的电力的问题点。
[0010] 日本专利文献1 :日本特开2011-50140号公报
[0011] 日本专利文献2 :日本特开2008-301553号公报 实用新型内容
[0012] 鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种非触点式的电力传输装置、送电 装置、受电装置及线圈装置，其即使受电线圈的位置相对于送电线圈进行变动也能够抑制 耦合系数k的变动。
[0013] 本实用新型的电力传输装置，具有送电装置和受电装置，能够通过电磁耦合以非 触点方式从所述送电装置向所述受电装置进行电力传输，所述送电装置包括：送电线圈； 以及交流电源，向包含所述送电线圈的共振元件供给交流电力，所述受电装置包括：受电线 圈；用于接受电力；以及整流电路，对与包含所述受电线圈的共振元件感应的交流电力进 行整流，其中，所述送电线圈和所述受电线圈中的一个线圈包括第一线圈图案，在中心部具 有平衡区域，而且在所述平衡区域的周边部形成为平面状，所述送电线圈和所述受电线圈 中的另一线圈包括第二线圈图案，与所述平衡区域对应并形成为平面状。
[0014] 在上述的电力传输装置中，所述平衡区域由顺向配线图案和反向配线图案构成。
[0015] 在上述的电力传输装置中，所述第二线圈图案具有与所述平衡区域相等或与所述 平衡区域相比小的外形尺寸。
[0016] 在上述的电力传输装置中，所述第一线圈图案及所述第二线圈图案形成在基板 上。
[0017] 在上述的电力传输装置中，所述平衡区域的面积是所述第一线圈图案的外形面积 的 30% ?50%。
[0018] 在上述的电力传输装置中，所述送电线圈和所述受电线圈形成为多角形状。
[0019] 在上述的电力传输装置中，所述第一线圈图案设置在所述平衡区域的周边部，并 由从外边部多个折回的图案构成。
[0020] 本实用新型的送电装置，相对于受电装置通过电磁耦合以非触点方式进行电力传 输，所述送电装置包括第一线圈图案，在中心部具有平衡区域，而且在所述平衡区域的周边 部形成为平面状。
[0021] 本实用新型的受电装置，接受从送电装置通过电磁耦合以非触点方式传输的电 力，所述受电装置包括第一线圈图案，在中心部具有平衡区域，而且在所述平衡区域的周边 部形成为平面状。
[0022] 本实用新型的线圈装置，用于从送电线圈向受电线圈通过电磁耦合以非触点方式 进行电力传输的电力传输装置，所述送电线圈及受电线圈中的任意一个线圈，包括线圈图 案，在中心部具有平衡区域，并在所述平衡区域的周边部以多角形状形成为平面状。
[0023] 根据本实用新型，即使受电线圈的位置相对于送电线圈进行变动也能够抑制耦合 系数k的变动。

【专利附图】

【附图说明】
[0024] 下面，参照附图对本实用新型所涉及的电力传输装置、送电装置、受电装置及线圈 装置进行说明。当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本 实用新型以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本实用新型 的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实 用新型，并不构成对本实用新型的不当限定，其中：
[0025] 图1是表示一实施例所涉及的电力传输装置的构成的电路框图；
[0026] 图2是表示一实施例所涉及的电力传输装置的构成的立体图；
[0027] 图3 (a)是概略地表示包含送电线圈13和受电线圈22的线圈装置的立体图，图 3 (b)是概略地表示包含送电线圈13和受电线圈22的线圈装置的俯视图；
[0028] 图4 (a)和图4 (b)是表示一实施例中的送电装置和受电装置的位置关系的截面 图；
[0029] 图5 (a)和图5 (b)是表示一实施例中的送电装置和受电装置的其他位置关系的 截面图；
[0030] 图6 (a)和图6 (b)是表不一实施例中的线圈装置的形状和尺寸的一例的俯视 图；
[0031] 图7是表示通常的电力传输装置的送电线圈的俯视图；
[0032] 图8是表示一实施例所涉及的电力传输装置中的耦合系数k的测量系统的说明 图；
[0033] 图9是表示一实施例和通常例中的送电受电线圈间距和耦合系数k的关系的特性 图；
[0034] 图10 (a)和图10 (b)是表示通常的送电线圈和受电线圈的线圈图案的位置关系 的截面图；
[0035] 图11 (a)和图11 (b)是表示一实施例中的送电线圈和受电线圈的线圈图案的位 置关系的截面图；
[0036] 图12是表示在一实施例中将受电线圈处于水平移动的状态下的俯视图；
[0037] 图13是表示一实施例和通常例中的在水平方向上的偏离量和耦合系数k的关系 的特性图；
[0038] 图14 (a)和图14 (b)是表示将一实施例中的角形线圈和圆形线圈进行比较的俯 视图；
[0039] 图15是表示第二实施例所涉及的电力传输装置的构成的立体图；
[0040] 图16是表示一实施例中的线圈装置的形状和尺寸的一例的俯视图；
[0041] 图17是表示一实施例中的线圈装置的形状和尺寸的一例的俯视图；
[0042] 图18是表示一实施例中的线圈装置的形状和尺寸的一例的俯视图；
[0043] 图19是表示一实施例中的线圈装置的形状和尺寸的一例的俯视图；
[0044] 图20是表示一实施例中的线圈装置的形状和尺寸的一例的俯视图；以及
[0045] 图21是表示一实施例中的线圈装置的形状和尺寸的一例的俯视图。
[0046] 附图标记说明
[0047] 10 送电装置 11 交流电源
[0048] 13 送电线圈 131、221 线圈图案
[0049] 14,23 共振元件 15、26 机箱
[0050] 17,27 基板 18、28 平衡区域
[0051] 20 受电装置 22 受电线圈
[0052] 24 整流电路

【具体实施方式】
[0053] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可 以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0054] 下面，参照附图，对用于实施本实用新型的实施例进行说明。另外，在各附图中对 相同地方附近相同符号。
[0055] 第一实施例
[0056] 图1是表示第一实施例所涉及的电力传输装置的整体构成的电路框图。图2是概 略地示出构成电力传输装置的送电(供电）装置和受电(用电）装置的立体图。如图1所示， 电力传输装置具有供给电力的送电装置10、接受已供给的电力的受电装置20。送电装置10 和受电装置20通过利用了磁共振方式或电磁感应方式等的电磁耦合的方式传输电力。下 面，对通过磁共振方式或电磁感应方式传输电力的情况进行说明。
[0057] 送电装置10具有产生电力的交流电源11、由共振用电容12及送电线圈13构成的 共振元件14。交流电源11产生与送电用共振元件14的自我共振频率相同或大致相同的频 率的交流电力，并供给给共振元件14。交流电源11包括产生作为目标的频率的交流电力的 振荡电路、放大振荡电路的输出的电力放大电路。或者，交流电源11也可以是开关电源的 构成，并是通过振荡电路的输出来接通/断开开关元件的构成。
[0058] 另外，交流电源11能够从送电装置10的外部所设置的AC适配器等供给有直流的 电力。或者，也可以从外部将AC100V供给给送电装置10,并在送电装置10内设置AC适配 器或AC/DC转换部从而将直流电力供给给交流电源11。
[0059] 受电装置20包括由共振用电容21和受电线圈22构成的共振元件23、将交流转换 为直流的整流电路24、以及负载电路25。受电用共振元件23的自我共振频率，与送电用共 振元件14的自我共振频率相同或大致相同，并通过相互电磁耦合，从而从送电侧向受电侧 效率高地传输电力。
[0060] 负载电路25是便携终端、平板终端等的电子设备的电路，在受电装置20中所接受 的电力，被用于电子设备的动作、电子设备所内置的蓄电池的充电等。一般来说，负载电路 25由于用直流电力进行动作，所以为了向负载电路25供给直流电力，而设置整流与受电 用共振元件23感应的交流电力并转换成直流电力的整流电路24。
[0061] 另外，共振用电容12、21不一定需要由电子部件构成，也可以根据线圈的形状、线 圈的电感值，用线圈的线间容量等来代替。此外，虽然共振用电容12与送电线圈13串联、 共振用电容21与受电线圈22串联配置而构成串联共振电路，但是各自的共振用电容也可 以与线圈并联配置而构成并联共振电路。
[0062] 如图2所示，在图1的电力传输装置中，通过在送电装置10的送电线圈13上重叠 受电线圈22从而向受电装置20传输电力。也就是说，通过在送电线圈13中流动(接通)交 流电流，从而在送电线圈13中产生有磁场。另一方面，受电线圈22因电磁耦合的作用，而 在受电线圈22中流动有交流电流，并通过对其电流进行整流从而能够获得电力。
[0063] 在图2中，送电装置10具有载置有受电装置20的诸如作为平板状的主体的机箱 15,并在机箱15内配置有送电线圈13。此外，受电装置20具有诸如作为平板状的主体的机 箱26,并能够放置在送电装置10上。在受电装置20的机箱26内配置有受电线圈22,以使 与送电线圈13对置。
[0064] 图3 (a)是概略地表示包含送电线圈13和受电线圈22的线圈装置的立体图，图3 (b)是概略地表示包含送电线圈13和受电线圈22的线圈装置的俯视图。送电线圈13诸如 由形成在印制电路板17上的四角形状的线圈图案131构成。送电线圈13的中心部的区域 18采用利用由顺向配线图案和反向配线图案构成的平衡来消除磁通量的效果的平衡效果。 平衡就是作为磁通量所作用的力全部相互取得均衡的结果，磁通量在始终处于连续地保持 相同状态的状态下，为从顺向流动的电流产生的磁通量和从反向流动的电流产生的磁通量 处于相互抵消的状态。在磁通量已被消除的平衡区域中送电线圈和受电线圈的磁通量的耦 合几乎消失(并不是完全消失）并变小。线圈图案131具有平衡区域，线圈图案131由在平 衡区域18的周边部多个折回(在图3的例子中约3个折回）的平面状的图案构成。
[0065] 另一方面，受电线圈22由与平衡区域18对应设置，并以外形与平衡区域18的大 小大致相同、或者与平衡区域18相比小的尺寸，诸如以形成在印刷电路板27上的四角形状 且平面状的线圈图案221构成。
[0066] 送电线圈13沿着机箱15内的上表面设置，受电线圈22沿着机箱26内的下表面 设置。要从送电线圈13向受电线圈22以非触点方式传输电力就得尽量以送电线圈13和 受电线圈22靠近的方式进行配置。另外，送电线圈13和受电线圈22除可以在印刷电路板 或柔性基板上形成线圈图案外，还可以卷绕铜线或绞合线而形成平面状的线圈。
[0067] 图4 (a)和图4 (b)是送电装置10和受电装置20的截面图，其中，图4 (a)示出 在送电装置10的机箱15上载置有受电装置20的机箱26的情况；图4 (b)示出将受电装 置20的机箱26直接载置在送电装置10的机箱15上的状态，送电线圈13和受电线圈22 的距离最小，并处于靠近的状态。
[0068] 图5 (a)和图5 (b)是送电装置10和受电装置20的另一截面图。图5 (a)示出 诸如将受电装置20的机箱26以保护等的目的放到罩31中的情况。对于图4 (b)，送电线 圈13和受电线圈22的距离只对应增加了罩31的厚度。罩31的厚度有很多，但当诸如假 想受电装置20为移动终端、平板终端等情况时，考虑罩31为5mm左右的厚度。
[0069] 图5 (b)假想为将移动终端或平板终端等放入包中携带，并就那样放入包中放置 在送电装置10的机箱15上进行充电的情况。送电线圈13和受电线圈22的距离能够仅与 罩31和包32的厚度对应增加。假想与图4 (b)相比，则增加 10mm?20mm左右的距离。
[0070] 在普通的送电线圈、即没有平衡区域18且线圈卷绕到中心部附近的送电线圈中， 只要送电线圈和受电线圈的距离变化了数毫米，线圈间的耦合系数k就较大变化，可以传 输的电力也较大地变动。针对于此，第一实施例是即使送电线圈13和受电线圈22之间的 距离变动，耦合系数k也难以变动的构成。
[0071] 图6 (a)和图6 (b)是表示在第一实施例中的线圈装置的具体的形状及尺寸的一 例的俯视图。如图6 (a)所示，送电线圈13具有形成在印刷电路板17上的线圈图案131， 送电线圈13的外形为Lll=Wll=153mm的正方形。线圈图案宽度为3mm、相邻的线圈图案的 间隙为3_，并为卷绕约6个折回的形状。电感值约为10. 23uH。
[0072] 送电线圈13的中心部的平衡区域18为W12=80mm、L12=80mm，平衡区域18的面积 为 L12XW12=6400mm2。
[0073] 送电线圈13的外形面积LllXWll=153X 153=23409mm2,平衡区域18占送电线圈 整体的比例为 6400/23409 X 100=27. 34% (? 30%)。
[0074] 图6 (b)是表示受电线圈22的具体形状及尺寸的一例的图。受电线圈22具有形 成在印刷电路板27上的线圈图案221，受电线圈22的外形为L21=W21=65mm的正方形。线 圈图案宽度为3mm、邻接的线圈图案的间隙为2mm，并为卷绕约6个折回的形状。电感值约 为 1. 67uH。
[0075] 受电线圈22的面积为L21XW21=65X65=4225mm2,与送电线圈13的平衡区域18 的面积相比小。另外，受电线圈22的面积并不一定需要与平衡区域18的面积相比小，同等 程度或稍大些也可以。
[0076] 接着，对第一实施例所涉及的电力传输装置的动作进行说明。图6 (a)及图6 (b) 所示的送电线圈13和受电线圈22的位置关系当在作为充电台的送电装置10上，直接放置 作为被充电的一侧的移动终端、平板终端的受电装置20时，如图4 (b)所示，送电线圈13 和受电线圈22的距离最靠近。当如图5 (a)所示，为了携带或保护受电装置20的机箱26 而附加罩31，而且如图5 (b)所示就那样放入在包32中放置到送电装置10上时，则送电线 圈13和受电线圈22的距离拉开。
[0077] 目前，当送电线圈和受电线圈的距离变化时，则耦合系数k进行变化，如果不控制 阻抗，则受电装置20可以接受的电力量、电力传输效率也变化。在不控制阻抗的状况下，在 某距离中可以接受的电力量最大，当距离拉开或靠近时则可以接受的电力量变成了下降那 样的特性。
[0078] 图7示出通常的送电线圈41的具体形状及尺寸的一例。外形尺寸为 L41=W41=153mm，并与实施例的送电线圈13相同。不同的是线圈图案411被卷绕到中心部 的这点。
[0079] 在这里，在组合实施例的送电线圈13和受电线圈22时、及组合现有的送电线圈41 和受电线圈22时，在线圈间的距离变化了时比较耦合系数k如何进行变化。
[0080] 耦合系数k能够对自我电感Lopen和泄漏电感Lsc进行实际测量，并根据公式（1) 求得。
[0081] 【公式1】
[0082] k = /1 一 - .. (1 ) y [.open '
[0083] 图8是表示电力传输装置中的耦合系数k的测量系统的图。如图8所示，将一线 圈51与LCR仪表等的测量器53连接，用测量器53分别测量另一线圈52的两端54、55开 放时的自我电感Lopen、及两端54、55短路时的泄漏电感Lsc，并根据公式（1)求出耦合系 数k。
[0084] 图9是表示送电线圈和受电线圈之间的距离变化了时的耦合系数k的特性的图。 图9的下面的线(标注本申请的线)示出采用本申请实施例的送电线圈13和受电线圈22时 的特性，上面的线(标注现有技术的线)示出现有技术的采用图7的送电线圈41和受电线圈 22时的特性。
[0085] 在采用了实施例的送电线圈13的情况下，当送电线圈13和受电线圈22之间的距 离从5mm向50mm进行变化时，则耦合系数k缓慢减少。针对于此，在采用了送电线圈41的 情况下，送电线圈41和受电线圈22之间的距离越近，耦合系数k的变化的比例变得越大， 距离越拉开耦合系数k的变化越变得缓慢。此外，还可以知道当送电线圈和受电线圈的间 距拉开到50mm左右时，则接近实施例时的耦合系数k。
[0086] 但是，在实际设备的充电中使用时，送电受电线圈间距约小于等于20mm的情况较 多。因而，当计算出送电受电线圈间距从5mm变化到20mm时的耦合系数k的变化率时，则 在本申请实施例的例子中，变为〇. 148/0. 186=0. 796。也就是，在送电受电线圈间距为20mm 时的耦合系数k的数值为在送电受电线圈间距为5mm时的数值的约80%。
[0087] 针对于此，在现有技术的线中，当计算出在送电受电间距从5mm变化到20mm时的 耦合系数k的变化率时，则为0. 224/0. 375=0. 597,在送电受电线圈间距为20mm时的耦合系 数k的数值减少到在送电受电线圈间距为5mm时的数值的约60%。
[0088] 这样，通过使用实施例的送电线圈13,相对于送电受电线圈间距的变化，能够使耦 合系数k的变化缓慢。其结果，可以接受的电力量、电力传输效率仅有一点点变化，无需阻 抗控制等的复杂的控制。
[0089] 以下，参照图10及图11对上述理由进行简单地说明。图10示出使用了将线圈图 案411形成到中心附近的送电线圈41 (图7)的情况，图11示出使用了实施例所涉及的送 电线圈13的情况。
[0090] 首先，考虑使用了图10 (a)和图10 (b)的送电线圈41的情况。当送电线圈41 和受电线圈22如图10 (a)所示那样接近并进行对置时，相互的线圈图案411、221之间较 强地耦合，所以耦合系数k变为较高的数值。图10中用虚线包围的椭圆部分，示意地示出 线圈彼此之间处于耦合的状态。
[0091] 当送电线圈41和受电线圈22如图10 (b)所示那样分离时，则与图10 (a)的情 况进行比较耦合系数k变弱，并与距离对应而减少(参照图9)。尤其，如图10 (a)所示，在 线圈彼此之间处于较强地耦合的状况下，只要送电受电线圈间距稍微变化，耦合系数k就 处于较大地进行变化的倾向。
[0092] 另一方面，在使用了送电线圈13时，当送电线圈13和受电线圈22如图11 (a)所 示那样接近放置时，则在与受电线圈22对置的位置没有送电线圈13的由顺向配线图案和 反向配线图案构成的区域131。线圈图案131和线圈图案221如图11的虚线的椭圆所示， 主要在线圈的边缘部分进行耦合，所以该耦合不强，作为结果，即使线圈彼此之间靠近，耦 合系数k也不为较大的数值。
[0093] 此外，当送电线圈13和受电线圈22如图11 (b)所示那样分离时，则如图11 (b) 的虚线的椭圆所示，虽然主要在线圈的边缘的部分进行耦合，但是对耦合贡献的线圈图案 的面积，定性的是与图11 (a)的线圈间靠近的情况相比变大。也就是，通过对耦合贡献的 线圈图案的面积变大，能够某程度相抵因线圈间的距离拉开导致的耦合的降低的部分。其 结果，当送电受电线圈间距拉开时则耦合系数k处于变小的倾向，但其变化变得象图9的本 申请的线所示那样的缓慢。
[0094] 以上，对送电线圈13和受电线圈22的距离进行变化的情况进行了说明，但是即使 在受电线圈22沿着送电线圈13位置变化了时，也能够使耦合系数的变化较小。
[0095] 图12示出将图3所示的受电线圈22沿着送电线圈13向箭头X方向移动的情况。 此外，图13的本申请的线示出将受电线圈22向箭头X方向移动了时的耦合系数k的变化 特性。另外，图13的现有技术的线作为比较用，示出将如图7所示那样的一直到中心部都 有线圈图案的线圈41，作为送电线圈及受电侧的线圈使用了时的耦合系数k的变化特性。 在比较中所使用的线圈41卷绕6个折回左右且电感值约为1. 5uH。
[0096] 在图13中，将沿着送电线圈13移动了受电线圈22的数量标记为水平方向错开 量。在比较例(现有技术的线）中，随着水平方向错开量变大，送电侧线圈和受电侧线圈 所对置的面积减少，耦合系数k较大地减少。针对于此，在实施例(本申请的线）中，在错开 40mm之前耦合系数k几乎无变化，即使错开50mm左右的数量耦合系数k也是稍有下降的程 度。
[0097] 作为上述的理由，是因为考虑即使受电线圈22沿着送电线圈13移动，对耦合贡献 的送电线圈和受电线圈的面积的变化也小的缘故。在实施例的情况下，只要在受电线圈22 不超出送电线圈13的范围内，则能够使耦合系数k的变化较小。
[0098] 另外，在实施例中，虽然示出了送电线圈13及受电线圈22为大致正方形状的例 子，但是无需限定于正方形，也可以为长方形等的四角形（四方形）或其他形状(六角形、八 角形等)的多角形。虽然也可以为圆形，但是当考虑沿着送电线圈13移动受电线圈22时的 容许量时，则多角形比较好。
[0099] 图14 (a)示出将送电线圈13和受电线圈22构成为角形的情况，图14 (b)示出 将送电线圈13和受电线圈22构成为圆形的情况。如图14 (a)所示，当为角形时，即使将 受电线圈22的位置挪动到送电线圈13的对角线上的角落位置，受电线圈22的图案221也 不超出送电线圈13的图案131，从而获得有耦合系数k几乎不变的特性。
[0100] 针对于此，当为圆形时，受电线圈22的图案221未超出送电线圈13的图案131的 位置变为图14 (b)所示的位置。当以角形和圆形对这时的受电线圈22的中心位置(十字） 进行比较时，则知道圆形与送电线圈13的中心靠近。也就是，可移动距离针对于当为角形 时是S1，当为圆形时是S2 (SI > S2)。这样，当对送电线圈13的最大外形尺寸相等的角形 的线圈和圆形的线圈进行了比较时，采用了角形线圈能够宽广地取得受电线圈22的错开 位置的容许范围。
[0101] 另外，实施例所示出的线圈的尺寸等的数值仅是作为一个例子示出的，并不限定 于这些的数值。此外，虽然平衡区域18占送电线圈整体的比例叙述为约40%，但是并不限定 于30%，诸如即使在10%?50%左右的范围也能够获得同样的效果。
[0102] 第二实施例
[0103] 接着，参照图15对第二实施例进行说明。第二实施例是使送电装置10的送电线 圈13和受电装置20的受电线圈22的形状反转的构成。也就是，受电线圈22诸如由形成 在印刷电路板上的线圈图案221构成，其中心部的区域28为由顺向配线图案和反向配线构 成的平衡区域。线圈图案221设置在平衡区域28的周边部，并由从外边部多个折回的图案 构成。
[0104] 另一方面，送电线圈13由以外形与平衡区域28的大小大致相等或者与平衡区域 28的大小相比小的尺寸，例如形成在印刷电路板上的线圈图案131构成。送电线圈13沿着 机箱15内的上表面设置，受电线圈22沿着机箱26内的下表面设置。而且，要从送电线圈 13向受电线圈22以非触点方式传输电力，就得优选尽量以送电线圈13和受电线圈22靠近 的方式进行配置。
[0105] 即使在第二实施例中，也为即使送电线圈13和受电线圈22之间的距离变动，耦合 系数k也难变动的构成。
[0106] 另外，作为受电装置20,诸如有蓄电池装置、适配器、终端主体。当为蓄电池时，在 装置中设置线圈22和整流电路24,而且作为负载电路25设置充电电路和蓄电池并进行一 体化，通过将蓄电池装置放置在充电台（送电装置10)上从而能够对蓄电池进行充电。当为 适配器时，将线圈和整流电路进行一体化从而作为适配器，并为象连接终端主体和适配器 那样的用法。此外，当受电装置20为终端主体时，为在终端的内部设置线圈和整流电路从 而与终端一体化那样的情况。作为终端，列举有移动电话、智能电话、手持终端、移动式打印 机、平板电脑、笔记本电脑等。
[0107] 根据以上所述的实施例，能够提供一种电力传输装置，其即使送电装置10和受电 装置20的共振元件间的距离进行变动也能够抑制耦合系数k的变动，并不需要控制阻抗， 能够较高地维持电力传输效率。
[0108] 此外，虽然对本实用新型的几个实施例进行了说明，但是这些实施例是作为例子 提出的，并不意图限定实用新型的范围。这些实施例可以用其他各种形式来实施，只要在不 脱离实用新型的要旨的范围内，可以进行各种省略、更换、变更。此外，这些实施例及其变形 被包含在实用新型的范围或要旨中，而且，包含在权利要求的范围所记载的实用新型和其 均等的范围内。
[0109] 第三实施例
[0110] 接着，参照图16对第三实施例进行说明。在第三实施例中，对送电线圈13的区域 131的形状进行了纵向或横向地配线。
[0111] 第四实施例
[0112] 接着，参照图17对第四实施例进行说明。在第四实施例中，将送电线圈13的区域 131的形状进行了纵向或横向且双往返地配线。因此，区域131的配线也可以多次往返。
[0113] 第五实施例
[0114] 接着，参照图18对第五实施例进行说明。在第五实施例中，送电线圈13的区域 131的形状也可以在朝向内侧后，朝向外侧重复配线。或者也可以在朝向外侧后，朝向内侧 重复配线。与第四实施例同样，也可以多次往返。
[0115] 第六实施例
[0116] 接着参照图19对第六实施例进行说明。在第六实施例中，送电线圈13的区域131 的形状为圆形和角形都可以。与第四实施例同样，也可以多次往返。
[0117] 第七实施例
[0118] 接着，参照图20对第七实施例进行说明。在第七实施例中，送电线圈13的区域 131的形状，也可以从第一周开始进行反配线并朝向中心点。与第四实施例同样，也可以如 图21所示那样多次往返。
[0119] 本实用新型所涉及的电力传输装置，其能够从送电装置向受电装置通过电磁耦合 以非触点方式进行电力传输，该电力传输装置包括所述送电装置和所述受电装置，其中，所 述送电装置包括：送电线圈；以及交流电源，向包含所述送电线圈的共振元件供给交流电 力，所述受电装置包括：受电线圈；用于接受电力；以及整流电路，对与包含所述受电线圈 的共振元件感应的交流电力进行整流，在所述送电线圈或受电线圈中的一个线圈，包括第 一线圈图案，在中心部具有由顺向配线图案和反向配线图案构成的平衡区域，而且在所述 平衡区域的周边部形成为平面状，在所述送电线圈或受电线圈中的另一线圈包括第二线圈 图案，与所述平衡区域对应并形成为平面状。
[0120] 如上所述，对本实用新型的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离 本实用新型的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见 的。因此，这样的变形例也全部包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种电力传输装置，具有送电装置和受电装置，能够通过电磁耦合以非触点方式从 所述送电装置向所述受电装置进行电力传输，其特征在于， 所述送电装置包括： 送电线圈；以及 交流电源，向包含所述送电线圈的共振元件供给交流电力， 所述受电装置包括： 受电线圈；用于接受电力；以及 整流电路，对与包含所述受电线圈的共振元件感应的交流电力进行整流， 其中，所述送电线圈和所述受电线圈中的一个线圈包括第一线圈图案，在中心部具有 平衡区域，而且在所述平衡区域的周边部形成为平面状， 所述送电线圈和所述受电线圈中的另一线圈包括第二线圈图案，与所述平衡区域对应 并形成为平面状。
2. 根据权利要求1所述的电力传输装置，其特征在于， 所述平衡区域由顺向配线图案和反向配线图案构成。
3. 根据权利要求2所述的电力传输装置，其特征在于， 所述第二线圈图案具有与所述平衡区域相等或与所述平衡区域相比小的外形尺寸。
4. 根据权利要求3所述的电力传输装置，其特征在于， 所述第一线圈图案及所述第二线圈图案形成在基板上。
5. 根据权利要求4所述的电力传输装置，其特征在于， 所述平衡区域的面积是所述第一线圈图案的外形面积的30%?50%。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的电力传输装置，其特征在于， 所述送电线圈和所述受电线圈形成为多角形状。
7. 根据权利要求1至5中任一项所述的电力传输装置，其特征在于， 所述第一线圈图案设置在所述平衡区域的周边部，并由从外边部多个折回的图案构 成。
8. -种送电装置，相对于受电装置通过电磁耦合以非触点方式进行电力传输，其特征 在于， 所述送电装置包括第一线圈图案，在中心部具有平衡区域，而且在所述平衡区域的周 边部形成为平面状。
9. 一种受电装置，接受从送电装置通过电磁耦合以非触点方式传输的电力，其特征在 于， 所述受电装置包括第一线圈图案，在中心部具有平衡区域，而且在所述平衡区域的周 边部形成为平面状。
10. -种线圈装置，用于从送电线圈向受电线圈通过电磁耦合以非触点方式进行电力 传输的电力传输装置，其特征在于， 所述送电线圈及受电线圈中的任意一个线圈，包括线圈图案，在中心部具有平衡区域， 并在所述平衡区域的周边部以多角形状形成为平面状。
【文档编号】H01F5/00GK203871929SQ201420117734
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2014年3月14日
【发明者】金川昌弘 申请人:东芝泰格有限公司