无线电力传输装置的制造方法_4

文档序号:9423121阅读:来源:国知局
下,与待机状态相比,在恒定电压下流动的电流值变低,从而供电模块的消耗电力减 少,并且能够抑制包括金属异物的供电模块2产生过量的热。
[0120] 如上所述,在将电源频率设定为谐振频率f。的情况下,输入阻抗Zm(A)(侣片A) 的值低于输入阻抗Zw(W),在供电模块2的附近配置有侣片A的情况下,与待机状态相比, 在恒定电压下流动大的电流。但是,在将电源频率设定在比谐振频率f。高的高频侧的情况 下,输入阻抗Zm(A)(侣片A)的值有时高于输入阻抗Z。(W),在供电模块2的附近配置有侣 片A的情况下,与待机状态相比,在恒定电流下流动小的电流。如图12A和图12B所示,能 够推测为运是由于在供电模块2的附近配置有侣片A的情况下,与输入阻抗Zw(W)的波峰 值相比,相对于电源频率的输入阻抗Zi。(A)的波峰值向高频侧偏移。 阳121] 另外,如图12A和图12B所示,无论在使用侣片B作为金属异物60的情况下还是 将供电谐振器22与金属异物60之间的距离d23设为2mm的情况下,上述倾向是相同的。 阳122](测定实验2)
[0123] 在测定实验2中,在供电谐振器22与金属异物60之间的距离d23为3mm的情 况和2mm的情况下,测定输入阻抗Zm(T)、输入阻抗Zw(W)W及将金属异物60设为直径为 12mm4、厚度为0. 5mm的圆柱形状的铜片A和直径为9mm4、厚度为0. 5mm的圆柱形状的铜 片B的情况下的输入阻抗Zi。(A)。在图13A和图13B中示出其测定结果。 阳124] 当观察图13A和图13B的测定结果(铜片A、d23 = 3mm)时,可知在将电源频率 设定为谐振频率f。的情况下,所测定的各输入阻抗的关系为:输入阻抗Z1。(W)〉输入阻抗Zm(A)(铜片A)〉输入阻抗Zm(T)。由此可知,在正常充电状态下,输入阻抗Zm的值最低, 因此在恒定电压下流过无线电力传输装置1的电流值也变高,从而能够有效地进行电力传 输。另一方面,输入阻抗Zm(A)(铜片A)的值低于输入阻抗Zm(W),因此,在供电模块2的 附近配置有铜片A的情况下,与待机状态相比,在恒定电压下流动大的电流。目P,可知在供 电模块2的附近配置有铜片A的情况下,与待机状态相比,包括金属异物60的供电模块2 所产生的热大。 阳125] 对于此可知,在将电源频率设定在比谐振频率f。高的高频侧的情况下(例如图 13A和图13B的f(A)),所测定的各输入阻抗的关系为:输入阻抗Zm(A)(铜片A)〉输入阻抗Zm(W)〉输入阻抗Z。(T)。由此可知,在正常充电状态下,输入阻抗Z。的值最低,因此在恒定 电压下流过无线电力传输装置1的电流值也变高,从而能够有效地进行电力传输。另一方 面,输入阻抗Zm(A)(铜片A)的值高于输入阻抗Zm(W),因此,在供电模块2的附近配置有 铜片A的情况下,与待机状态相比,在恒定电压下流动小的电流。即,可知在供电模块2的 附近配置有铜片A的情况下,与待机状态相比,包括金属异物60的供电模块2所产生的热 小。 阳126] 另外,如图13A和图13B所示,无论在使用铜片B作为金属异物60的情况下还是将 供电谐振器22与金属异物60之间的距离d23设为2mm的情况下,上述倾向是相同的。上 述测定实验2的结果也与测定实验1具有相同的倾向。 阳127](测定实验3)
[0128] 在测定实验3中,在供电谐振器22与金属异物60之间的距离d23为3mm的情 况和2mm的情况下,测定输入阻抗Zm(T)、输入阻抗Zw(W)W及将金属异物60设为直径为 12mm4、厚度为0. 5mm的圆柱形状的铁片A和直径为9mm4、厚度为0. 5mm的圆柱形状的铁 片B的情况下的输入阻抗Zi。(A)。在图14A和图14B中示出其测定结果。 阳129] 当观察图14A和图14B的测定结果(铁片A、d23 = 3mm)时,可知在将电源频率 设定为谐振频率f。的情况下,所测定的各输入阻抗的关系为:输入阻抗Z1。(W)〉输入阻抗Zm(A)(铁片A)〉输入阻抗Zm(T)。由此可知,在正常充电状态下,输入阻抗Zm的值最低, 因此在恒定电压下流过无线电力传输装置1的电流值也变高,从而能够有效地进行电力传 输。另一方面,输入阻抗Zm(A)(铁片A)的值低于输入阻抗Zm(W),因此,在供电模块2的 附近配置有铁片A的情况下,与待机状态相比,在恒定电压下流动大的电流。目P,可知在供 电模块2的附近配置有铁片A的情况下,与待机状态相比包括金属异物60的供电模块2所 产生的热大。 阳130] 对于此可知,在将电源频率设定在比谐振频率f。高的高频侧的情况下(例如图 14A和图14B的f(A)),所测定的各输入阻抗的关系为:输入阻抗Zm(A)(铁片A)〉输入阻抗Zm(W)〉输入阻抗Z。(T)。由此可知,在正常充电状态下,输入阻抗Z。的值最低,因此在恒定 电压下流过无线电力传输装置1的电流值也变高,从而能够有效地进行电力传输。另一方 面,输入阻抗Zm(A)(铁片A)的值高于输入阻抗Zm(W),因此,在供电模块2的附近配置有 铁片A的情况下,与待机状态相比,在恒定电压下流动小的电流。即,可知在供电模块2的 附近配置有铁片A的情况下,与待机状态相比,包括金属异物60的供电模块2所产生的热 小。 阳131] 另外,如图14A和图14B所示,无论在使用铁片B作为金属异物60的情况下还是将 供电谐振器22与金属异物60之间的距离d23设为2mm的情况下,上述倾向是相同的。上 述测定实验3的结果也与测定实验1具有相同的倾向。 阳132](测定实验4)
[0133] 在测定实验4中,在供电谐振器22与金属异物60之间的距离d23为3mm的情 况和2mm的情况下,测定输入阻抗Zm(T)、输入阻抗Zw(W)W及将金属异物60设为直径为 11. 6mmd)、厚度为5. 4mm的圆柱形状的空气电池A和设为直径为7. 9mmd)、厚度为5. 4mm的 圆柱形状的空气电池B的情况下的输入阻抗Zi。(A)。在图15A和图15B中示出其测定结果。 阳134] 当观察图15A和图15B的测定结果(空气电池A、d23 = 3mm)时,可知在将电源频 率设定为谐振频率f。的情况下,所测定的各输入阻抗的关系为:输入阻抗Z1。(W)〉输入阻抗Zm(A)(空气电池A)〉输入阻抗Zm(T)。由此可知,在正常充电状态下,输入阻抗ZJ勺值最 低,因此在恒定电压下流过无线电力传输装置1的电流值也变高,从而能够有效地进行电 力传输。另一方面,输入阻抗Zin(A)(空气电池A)的值低于输入阻抗Zin(W),因此,在供电 模块2的附近配置有空气电池A的情况下,与待机状态相比,在恒定电压下流动大的电流。 良P,可知在供电模块2的附近配置有空气电池A的情况下,与待机状态相比,包括金属异物 60的供电模块2所产生的热大。
[0135] 对于此可知,在将电源频率设定在比谐振频率f。高的高频侧的情况下(例如图 15A和图15B的f(A)),所测定的各输入阻抗的关系为:输入阻抗Zm(A)(空气电池A)〉输入 阻抗Z。(W)〉输入阻抗Zm(T)。由此可知,在正常充电状态下,输入阻抗Z。的值最低,因此在 恒定电压下流过无线电力传输装置1的电流值也变高,从而能够有效地进行电力传输。另 一方面,输入阻抗Z^(A)(空气电池A)的值高于输入阻抗Z^(W)的值,因此,在供电模块2 的附近配置有空气电池A的情况下,与待机状态相比,在恒定电压下流动小的电流。目P,可 知在供电模块2附的近配置有空气电池A的情况下,与待机状态相比,包括金属异物60的 供电模块2所产生的热小。
[0136] 另外,如图15A和图15B所示,无论在使用空气电池B作为金属异物60的情况下 还是将供电谐振器22与金属异物60之间的距离d23设为2mm的情况下,上述倾向是相同 的。上述测定实验4的结果也与测定实验1具有相同的倾向。
[0137] (各输入阻抗Zm(A)、Zin(W)、Zin(T)的设计式)
[013引从上述测定实验1~4可知,如图12~图15所示,在供电模块2的附近配置有金 属异物60的情况下,相对于电源频率的输入阻抗Zm(A)的波峰值与输入阻抗Zm(W)的波峰 值相比向高频侧偏移。因此,在将电源频率设定在比谐振频率f。高的高频侧的情况下,输 入阻抗Zm(A)的值有时高于输入阻抗Zm(W),在供电模块2的附近配置有金属异物60的情 况下,与待机状态相比,在恒定电压下流动小的电流。
[0139] 基于上述特性,在本发明中设计为,在将电源频率设定在比谐振频率f。高的高频 侧时,针对所设定的电源频率的各输入阻抗Zi。的关系满足如下条件:输入阻抗Z1。(A)〉输 入阻抗Zi。(W)〉输入阻抗Zi。(T)。
[0140] 具体地说,当为了求出正常充电状态下的输入阻抗Zm(T)而通过等效电路来表示 包括被供电设备10的无线电力传输装置1的结构时,如图9所示。而且,根据图9的等效 电路,输入阻抗Zin(T)能够如(式。那样表述。 阳 141][数 2]
阳 142] 阳 143]
[0144] 也,是L1与L,之间的禪合系数)
[0145] ? ? ?(式。
[0146] 而且,本实施方式的无线电力传输装置1的供电线圈21、供电谐振器22、受电谐振 器32W及受电线圈31的阻抗Zi、Z2、Z3、Z4、Zl分别能够如(式扣那样表述。
[0147] [数引
阳 15引Zl=Rl阳 153] ...(式 3)[0154] 接着,当将(式3)导入(式2)时,成为(式4)所示那样。[0155] [数"阳 156]
[0148]
[0149] 阳1加]
[0151]
阳157] ...(式4)
[0158]另外,当为了求出待机状态下的输入阻抗Zi。(W)而通过等效电路来表示供电模块 2的结构时,成为如图10所示那样。而且,根据图10的等效电路,输入阻抗Zi。(W)能够如 (式5)那样表述。 阳159][数引 [0160]
阳161] ? ? ?(式5) 阳162]另外,当为了求出在供电模块2的附近存在金属异物60的状态下的包括金属异物 60的供电模块2的输入阻抗Zi。(A)而通过等效电路来表示包括金属异物60的供电模块2 的的结构时,成为如图11所示那样。在此,将金属异物60视为W电阻Rm和线圈Lm为要素 的化电路(将供电谐振器22的线圈Lz与金属异物60的线圈Lm之间的互感设为Mzm、将线 圈Lz与线圈Lm之间的禪合系数设为kzm)。而且,根据图11的等效电路,输入阻抗Zi。(A)能 够如(式6)那样表述。 阳16引[数6]
[0164]
阳1化] ? ? ?(式6)
[0166] 根据上述说明设计为,在将电源频率设定在比谐振频率f。高的高频侧时,针对所 设定的电源频率的各输入阻抗Zi。的关系基于由上述等效电路表示的关系式(式4)~(式 6)而满足如下条件:输入阻抗Zm(A)〉输入阻抗Zi。(W)〉输入阻抗Zi。(T)。
[0167] 此外,为了基于通过上述等效电路表示的关系式(式4)~(式6)设计成满足输 入阻抗Zm(A)〉输入阻抗Zw(W)〉输入阻抗Zm(T)的条件,而将供电线圈21的化C电路的Ri、Li、Cl、供电谐振器22的化C电路Rz、Lz、C2、受电谐振器32的化C电路的Rs、Ls、C3、受电 线圈31的化C电路的R4、L4、C4的电阻值、阻抗、电容器容量、互感化及禪合系数ki2、k23、k34 等作为在设计和制造阶段等可变更的参数来使用。 阳16引(测定实验W
[0169] 在上述说明中,对将电源频率设定在比谐振频率f。高的高频侧的情况下输入阻
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