专利名称：电力传输系统和电力输出设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力传输系统和电力输出设备，更具体地涉及使用磁场共振 (magnetic field resonance)来供应电力的电力传输系统和电力输出设备。
背景技术：
过去，使用电磁感应的技术已经被广泛用作无线电力传输技术。近年来，使用电场或磁场的共振的电力传输技术已经引起关注。例如，提出了这样一种电力传输系统，该电力传输系统使用了包括线圈和电容器的共振元件所生成的磁场的共振现象(例如，参见专利文献)。引用列表专利文献专利文献1 美国专利公报No. 2007/0222542 (图3)。
发明内容
技术问题在传统技术中，可以通过在安装在供应电力的电力供应设备中的共振元件与安装在接收电力供应设备所供应的电力的电力接收设备中的共振元件之间通过磁场共振进行耦合来传输电力。但是，在使用磁场共振的电力传输系统中，当共振元件之间的距离增大时，电力的传输效率被降低。鉴于以上问题做出了本发明，并且本发明的一个目的在于提供一种提高了电力的传输效率的电力传输系统和电力输出设备。解决问题的方案根据本发明的第一方面，为了达到上述目的，提供了一种电力传输系统，包括电力供应设备，该电力供应设备包括第一共振元件和频率发生器，所述第一共振元件具有电感和电容，所述频率发生器生成具有与由所述电感和所述电容确定的共振频率大致相同的频率分量的电信号的电力并且将所生成的电信号供应给所述第一共振元件；磁场耦合电路，该磁场耦合电路通过与所述第一共振元件的磁场共振而被耦合；以及电力接收设备，该电力接收设备包括第二共振元件，所述第二共振元件通过与所述磁场耦合电路的磁场共振来接收来自所述电力供应设备的电力。所以，存在这样的效果通过产生磁场耦合的磁场耦合电路与第一共振元件和第二共振元件之间的磁场共振进行耦合来将电力从电力供应设备发送到电力接收设备。在第一方面，所述磁场耦合电路可以具有与由所述第一共振元件的电感和电容确定的所述共振频率大致相同的共振频率。所以，存在这样的效果通过将磁场耦合电路设置为与第一共振元件的共振频率大致相同的共振频率，来增加第一共振元件和磁场耦合电路之间的耦合程度。在第一方面，所述磁场耦合电路可以在与所述第一共振元件和所述第二共振元件
3所生成的磁场的磁场方向大致相同的线上生成磁场。所以，存在这样的效果在与第一和第二共振元件所生成的磁场的磁场方向大致相同的线上生成磁场。在第一方面，所述磁场耦合电路可以生成与所述第一共振元件和所述第二共振元件所生成的磁场的磁场方向大致平行的磁场。所以，存在这样的效果生成与第一和第二共振元件所生成的磁场的磁场方向大致平行的磁场。在第一方面，磁场耦合电路可以被放置在第一和第二共振元件之间的距离的中点处。所以，存在这样的效果通过将磁场耦合电路布置在第一和第二共振元件之间的距离的大约中点处，来增加磁场耦合电路和第二共振元件之间的耦合程度。在第一方面，磁场耦合电路可以包括具有电感和电容的多个共振元件。所以，存在这样的效果将具有电感和电容的多个共振元件放置在磁场耦合电路中。在第一方面，电力接收设备可以通过与第一共振元件或磁场耦合电路的磁场共振来接收来自电力供应设备的电力。所以，存在这样的效果通过第一共振元件和磁场耦合电路中的至少一个与第二共振元件之间的磁场共振来使得电力接收设备从电力供应设备接收电力。根据本发明的第二方面，为了达到上述目的，提供了一种电力输出设备，包括共振元件，该共振元件具有电感和电容；频率发生器，该频率发生器生成具有与由所述电感和所述电容确定的共振频率大致相同的频率分量的电信号的电力，并且将所生成的电信号供应给所述共振元件；以及多个共振元件，所述多个共振元件具有与上述共振元件的共振频率大致相同的共振频率。所以，存在这样的效果通过供应来自频率发生器的电信号的共振元件与多个共振元件之间的磁场共振来产生耦合状态。本发明的有益效果根据本发明，可以获得能够提高电力传输系统和电力输出设备中的电力传输效率的优良效果。
图1是示出根据本发明的第一实施例的电力传输系统的配置示例的框图。图2的(a)和(b)是示出当被布置在共振元件130和330之间的传输距离的中间的磁场耦合电路200被旋转时测量电力的传输效率的结果的示例的示意图。图3是示出根据本发明的第一实施例的当磁场耦合电路200在共振元件130和 330之间的相同轴线上移动时传输效率的测量系统的概念性示意图。图4的(a)和(b)是示出根据本发明的第一实施例的当磁场耦合电路200在共振元件130和330之间的相同轴线上移动时测量电力的传输效率的结果的示例的示意图。图5的(a)和(b)是示出共振元件130和330之间的传输距离与传输效率之间的关系的示意图。图6是示出当磁场耦合电路200的线圈轴线与共振元件130和330的线圈轴线相垂直时传输效率的改变的示意图。图7是示出根据本发明的第二实施例的当磁场耦合电路200和共振元件130和 330被布置为它们的轴线相互平行时传输效率的测量系统的概念性示意图。图8的(a)和(b)是示出根据本发明的第二实施例的当磁场耦合电路200在共振元件130和330之间移动时测量电力的传输效率的结果的示例的示意图。图9是示出根据本发明的第三实施例的共振元件130、磁场耦合电路200、以及共振元件330的布置示例的示意图。图10是示出当本发明的第一至第三实施例被应用于鼠标垫(mouse pad) 710和鼠标720时鼠标垫710和鼠标720的配置示例的框图。图11是示出当本发明的第一实施例被应用于半导体器件时半导体器件的层叠结构的示例的截面图。图12是示出当本发明的第二实施例被应用于半导体器件时半导体器件的布局的示例的平面图。
具体实施例方式下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。注意，在说明书和附图中，具有基本相同的功能和结构的元件由相同的参考标号标识，并且重复说明被省去。1.第一实施例(电力供应技术共振元件和磁场耦合电路被布置为使得线圈处于同一轴线上的示例)2.第二实施例(电力供应技术共振元件和磁场耦合电路被布置为使得线圈的轴相互平行的示例)3.第三实施例(电力供应技术磁场耦合电路被布置在共振元件周围的示例)4.第一至第三实施例的应用示例<1.第一实施例>[电力传输系统的配置示例]图1是示出根据本发明的第一实施例的电力传输系统的配置示例的框图。电力传输系统包括电力供应设备100、磁场耦合电路200、以及电力接收设备300。 电力供应设备100通过磁场共振使用耦合来向电力接收设备300供应电力。磁场耦合电路 200是将由电力供应设备100供应的电力发送给电力接收设备300的电路。电力接收设备 300经由磁场耦合电路200从电力供应设备100接收电力，并且执行一定的操作。电力供应设备100包括频率发生器110、激励元件(driven element) 120、以及共振元件130。电力供应设备100是权利要求的范围中所记载的电力供应设备的示例。电力接收设备300包括整流器电路310、激励元件320、共振元件330、以及负载电路340。电力接收设备300是权利要求的范围中所记载的电力接收设备。频率发生器110生成包括预定频率分量的电信号。例如，频率发生器110生成包括与共振元件130的共振频率相同的频率分量的电信号。即，频率发生器110生成电信号， 作为将供应给电力接收设备300的电力。例如，频率发生器110由科耳皮兹(Colpitts)振荡器、哈脱莱(Hartley)振荡器等实现。频率发生器110将所生成的电信号的电力输出给激励元件120。这里，描述了频率发生器110生成包括与共振元件130的共振频率相同的频率分量的电信号的示例，但是本发明不限于此。例如，频率发生器110可以生成包括与共振元件 130的共振频率大致相同的频率分量的电信号，或者可以生成包括共振频率附近的多个频率分量的电信号。频率发生器110是权利要求的范围中所记载的频率发生器的示例。
激励元件120是由频率发生器110所供应的电信号激发并且向共振元件130发送电信号的电介质元件。也就是说，激励元件120通过电磁感应效应将频率发生器110与共振元件130相耦合。激励元件120用于通过在频率发生器110和共振元件130之间执行阻抗匹配来防止电信号被反射。例如，激励元件120由线圈实现。激励元件120通过电磁感应效应将频率发生器110所供应的电信号输出到共振元件130。共振元件130是主要基于激励元件120所输出的电信号来生成磁场的电路。共振元件130具有电感和电容。共振元件130在共振频率处的磁场强度最强。共振频率fr可以由以下等式表示[数学式1]
权利要求
1.一种电力传输系统，包括电力供应设备，该电力供应设备包括第一共振元件和频率发生器，所述第一共振元件具有电感和电容，所述频率发生器生成具有与由所述电感和所述电容确定的共振频率大致相同的频率分量的电信号的电力并且将所生成的电信号供应给所述第一共振元件；磁场耦合电路，该磁场耦合电路通过与所述第一共振元件的磁场共振而被耦合；以及电力接收设备，该电力接收设备包括第二共振元件，所述第二共振元件通过与所述磁场耦合电路的磁场共振来接收来自所述电力供应设备的电力。
2.根据权利要求1所述的电力传输系统，其中所述磁场耦合电路具有与由所述第一共振元件的电感和电容确定的所述共振频率大致相同的共振频率。
3.根据权利要求1所述的电力传输系统，其中所述磁场耦合电路在与所述第一共振元件和所述第二共振元件所生成的磁场的磁场方向大致相同的线上生成磁场。
4.根据权利要求1所述的电力传输系统，其中所述磁场耦合电路生成与所述第一共振元件和所述第二共振元件所生成的磁场的磁场方向大致平行的磁场。
5.根据权利要求1所述的电力传输系统，其中所述磁场耦合电路被放置在所述第一共振元件和所述第二共振元件之间的距离的中点处。
6.根据权利要求1所述的电力传输系统，其中所述磁场耦合电路包括具有电感和电容的多个共振元件。
7.根据权利要求1所述的电力传输系统，其中所述电力接收设备通过与所述第一共振元件或所述磁场耦合电路的磁场共振来接收来自所述电力供应设备的电力。
8.一种电力输出设备，包括共振元件，该共振元件具有电感和电容；频率发生器，该频率发生器生成具有与由所述电感和所述电容确定的共振频率大致相同的频率分量的电信号的电力，并且将所生成的电信号供应给所述共振元件；以及多个共振元件，所述多个共振元件具有与上述共振元件的共振频率大致相同的共振频率。
全文摘要
在根据本发明的电力传输系统中，频率发生器(110)经由激励元件(120)向共振元件(130)输出具有与该共振元件(130)的共振频率大致相同的频率分量的电信号的电力。该共振元件(130)是具有电感和电容的元件，并且利用来自频率发生器(110)的电信号生成磁场。磁场耦合电路(200)是具有与共振元件(130)相同的共振频率的电路，并通过与共振元件(130)的磁场共振而被耦合。磁场耦合电路(200)还与另一共振元件(330)进行磁场耦合，并将来自该共振元件(130)的电力发送给该另一共振元件(330)。该另一共振元件(330)经由激励元件(320)将通过磁场耦合电路(200)发送来的电力输出到整流器电路(310)。整流器电路(310)从来自共振元件(330)的电信号生成DC电压。
文档编号H02J17/00GK102349215SQ201080011888
公开日2012年2月8日 申请日期2010年3月10日 优先权日2009年3月17日
发明者和田浩嗣, 桥口宜明, 藤卷健一 申请人:索尼公司