和电磁场能直接变换而电力损耗少的无线供电系统。
[0142] (2)能从直流电源形成电磁场能。
[0143] (3)通过在负载电路具备整流电路，能从电磁场能得到直流电力。
[0144] (4)能用共振装置扩大电磁场共振域。
[0145] (5)能进行从直流电力向直流电力的无线供电。
[0146] (6)能向多个负载进行电力传输。
[0147] (7)能向各种三维方向的受电线圈供电。
[0148] (8)能构成简易的无线供电装置。
[0149] (9)能由控制开关动作的开关控制电路对传输电力进行控制。
[0150] (10)通过开关元件进行ZVS动作，能大幅减低开关元件的电力损耗。
[0151] 另外，若关注图3(A)所示的无线供电装置的电路拓扑，则能使送电装置和受电装 置为对称的构成。位于受电装置的2个FET作为整流电路发挥作用，但还能将该2个FET 直接作为开关电路的振荡元件利用。即，能进行双方向的电力传输。进而，能将该受电侧的 电路块直接作为共振装置利用，扩大无线的传输距离，或者使其分支。即，该电路块还能作 为送电、共振、受电的任一者的电路利用，能组件化。
[0152]《第2实施方式》
[0153] 图7是第2实施方式所涉及的无线供电装置的电路图。与第1实施方式中图3(A) 所示的无线供电装置，在送电线圈np、共振线圈nsm以及受电线圈ns的构成上不同。在图 7所示的示例中，送电线圈np、共振线圈nsm以及受电线圈ns都形成为螺旋天线状。送电 线圈np以其杂散电容构成相当于图3(A)所示的谐振电容器Cr的电容器。受电线圈ns以 其杂散电容构成相当于图3(A)所示的谐振电容器Crs的电容器。同样地，共振线圈nsm以 其杂散电容构成相当于图3(A)所示的谐振电容器Crsm的电容器。
[0154] 图8 (A)是表示在送电线圈np、共振线圈nsm或受电线圈ns当中相邻的2个线圈 附近产生的磁场强度的图。图8(B)是表示其电场强度的图。这些都是用上述有限元法解 析软件进行解析的结果。如从该图8 (A)、图8 (B)所明确的那样，可知磁场强度的强度变大 而将线圈相连，在线圈的近旁电场强度变强。
[0155] 根据第2实施方式，除了第1实施方式所示的作用效果以外，还起到不再需要谐振 电容器这样的效果。
[0156]《第3实施方式》
[0157] 第3实施方式所涉及的无线供电装置的开关控制电路将开关频率设为fs，若用X 表征从与送电开关电路连接的送电谐振电路看负载侧整体的输入阻抗的电抗，则将X= 0 的共振频率设为fa，使开关频率fs在共振频率fa附近（fs=fr±30% )动作。
[0158] 图9是表示第3实施方式所涉及的无线供电装置的从送电谐振电路的输入看负载 侧整体的输入阻抗的频率特性的图。在此，谐振电容器CrXrs是谐振频率成为IOMHz附近 的值。在设负载电阻Ro= 1〇〇、使距离dx变化为0. 15、0. 5、2. 0、5. 0、7.Ocm时，所述输入 阻抗以及输入阻抗成为极小的谐振频率fr如图中箭头所示那样推移。
[0159] 例如在电力传输距离dx= 7cm(70mm)时，由于谐振频率frN10MHz，因此将开关 频率fs设为例如IOMHz。
[0160] 通过如此地使开关频率fs在共振频率fa附近进行动作，能形成电磁场的共振域。 在共振频率下，电磁场的共振能量变大，电磁场能的送电量变大。其结果，能隔着空间向更 远处传输大的电力。另外能谋求无线供电装置的高效率化、小型轻量化。
[0161] 《第4实施方式》
[0162] 使第4实施方式所涉及的无线供电装置的开关控制电路在所述谐振频率fr低于 开关频率fs的状态下动作。即，将从开关电路看的多谐振电路的输入阻抗设为感性。
[0163] 图10是表示第4实施方式所涉及的无线供电装置的从送电谐振电路的输入看负 载侧整体的输入阻抗的电抗的频率特性的图。在此谐振电容器Cr、Crs是谐振频率成为 IOMHz附近的值。在设为负载电阻Ro= 10D、使距离dx变化为0. 15、0. 5、2. 0、5. 0、7.Ocm 时，所述电抗如图10所示那样移位。
[0164] 可知，伴随距离dx变大，从双峰特性变成单峰特性，其中双峰特性中电抗成为O的 频率为3个、极大值为2,单峰特性中电抗成为O的频率为1个。若关注输入阻抗的电抗，则 可知以3个频率为边界交替感性和容性。图10中的3个圆圈印记表示在dx= 0. 5cm时， 感性和容性交替的频率。为了实现ZVS动作，需要使输入阻抗为感性，来生成相对于电压的 滞后电流。通过该滞后电流在死时间进行开关元件（FET)的寄生电容器Cdsl、Cds2的充放 电。为此，例如在磁耦合大的双峰特性中，动作开关频率fs需要在使所述输入阻抗成为感 性的频率范围内。
[0165] 如此，通过确定开关频率，能跨全负载范围进行开关元件的ZVS动作。因此能大幅 减低开关元件的电力损耗。另外能通过减低开关损耗来谋求高效率化，能使无线供电装置 小型轻量化。
[0166] 《第5实施方式》
[0167] 图11是第5实施方式所涉及的无线供电装置中的送电装置的电路图。在图11的 示例中，具备电感器Lf，该电感器Lf具有能从输入的直流电压生成相对于流过送电线圈np 的交流电流可相对视作直流电流的电流源的大小的电感值，在送电侧仅设置1个开关元件 Ql。电感器Lf的电感值充分大于送电线圈np的电感值，在开关频率下成为高阻抗，流动的 电流的变动充分小。
[0168] 图12是第5实施方式所涉及的另外无线供电装置中的送电装置的电路图。在图 12的示例中，构成基于4个开关元件Ql~Q4的桥电路。开关元件Ql、Q4 -起通断，开关 元件Q2、Q3-起断通。并且，开关元件Q1、Q2交替通断。如此，也可以将送电开关电路设为 全桥构成，使桥连接的4个开关元件2组2组地交替通断，由此来使谐振电流产生。
[0169] 如此，通过将送电装置侧的开关元件设为桥构成，减低了施加在各开关元件的电 压，能谋求无线供电装置的高效率化、小型轻量化。
[0170] 《第6实施方式》
[0171] 图13~图17的各图是第6实施方式所涉及的无线供电装置中的受电装置的电路 图。
[0172] 在图13(A)、图13⑶的示例中，受电侧整流电路由基于二极管Dsl、Ds2、Ds3、Ds4 的二极管桥电路构成。在图13(B)的示例中，构成为具备2个谐振电容器Crsl、Crs2,对该 2个谐振电容器Crsl、Crs2的分压电压进行整流。
[0173] 在图14(A)、图14(B)的示例中，受电侧整流电路构成半波整流电路。二极管Dsl 对流过谐振电容器Crs的电流进行整流，并将电流提供给负载。在图14(B)的示例中，构成 为具备2个谐振电容器Crsl、Crs2,对该2个谐振电容器Crsl、Crs2的分压电压进行整流。
[0174] 在图15(A)、图15⑶的示例中，受电侧整流电路构成倍电压整流电路。二极管 Dsl、Ds2对流过谐振电容器Crsl、Crs2的电流进行整流，将倍电压提供给负载。在图15(B) 的示例中，构成为具备3个谐振电容器Crs、Crsl、Crs2,对该3个谐振电容器Crs、CrsU Crs2的分压电压进行整流。
[0175] 在图16(A)、图16⑶的示例中，受电侧整流电路构成倍电压整流电路。二极管 Dsl、Ds2对流过谐振电容器Crs的电流进行倍电压整流，将倍电压提供给负载。
[0176] 在图17(A)、图17⑶的示例中，受电装置具备具有中央抽头的受电线圈nsl、ns2。 在这2个受电线圈nsl、ns2分别连接整流电路。由此构成中央抽头方式的整流电路。受 电线圈nsl、ns2并不一定非要通过引出中央抽头而设置，也可以将2个环形线圈串联连 接。另外，由于该2个环形线圈彼此不一定非要耦合，因此受电线圈nsl、ns2也可以相互正 交。由此，送电线圈np和受电线圈nsl、ns2能耦合的方位角范围（指向性）变大。在图 17(B)的示例中，构成为在受电线圈ns1连接2个谐振电容器Crsl、Crs3,对该2个谐振电 容器Crsl、Crs3的分压电压进行整流。同样地，构成为在受电线圈ns2连接2个谐振电容 器Crs2、Crs4,对该2个谐振电容器Crs2、Crs4的分压电压进行整流。
[0177] 《第7实施方式》
[0178] 图18以及图19是具备多个送电装置、多个受电装置的无线供电装置的概略构成 图。特别图18是配置多个送电装置、多个受电装置来强化共振域的示例。图19是配置多 个送电装置、多个受电装置来扩大共振域的示例。
[0179] 如此，能由多个送电装置、多个受电装置扩大电磁场的共振域。另外，能由多个送 电装置使传输电力较大。另外，能由多个受电装置向隔着空间的多个负载提供电力。另外， 由多个送电装置、多个共振装置扩大了电磁场的共振域，能提高受电装置能进行受电的位 置自由度。
[0180] 《第8实施方式》
[0181] 图20是第8实施方式所涉及的无线供电装置的电路图。在该示例中，在送电线圈 np与送电电路间设置滤波器30。另外，在受电线圈ns与受电电路间设置滤波器40。其它 都与图3(A)所示的构成相同。
[0182] 上述滤波器30、40是使共振频率的电力透过、将共振频率以外的频率的电力除去 (反射）的带通滤波器。通过设置这样的滤波器抑制了不需要噪声的产生，由此减低了对周 边设备的电磁干扰问题从而能得到电磁环境兼顾性（EMC)。
[0183] 通过作为电磁场共振频率而使用ISM(Industry-Science_Medical，工业-科 学-医疗频段）频段，能减低对周边设备的电磁干扰问题。作为该ISM频段，例如利用 6. 7MHz或 13. 56MHz或 27. 12MHz附近的频率。
[0184]《第9实施方式》
[0185] 图21是第9实施方式的无线供电装置的电路图。包括具备送电线圈np的送电装 置Txp、具备共振线圈nsm的共振装置FRxp、和具备受电线圈ns的受电装置Rxp。
[0186] 受电装置Rxp具备：基于谐振电容器Crsl、整流二极管D41、D31、以及平滑电容器 Col的受电电路和受电线圈nsl的组；基于谐振电容器Crs2、整流二极管D42、D32、以及平 滑电容器C〇2的受电电路和受电线圈ns2的组；和基于谐振电容器Crs3、整流二极管D43、 D33、以及平滑电容器Co3的受电电路和受电线圈ns3的组。并且构成为将3个受电电路的 输出并联连接来向1个负载Ro提供直流电力。
[0187] 在该示例中，具备基于共振线圈nsml以及谐