送电装置、受电装置以及无线电力传输系统的制作方法

专利名称：送电装置、受电装置以及无线电力传输系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用无线传输电力的送电装置、受电装置以及电力传输系统。
背景技术：
作为代表性的无线电力传输系统，已知有利用磁场从送电装置的一次线圈向受电装置的二次线圈传输电力的磁场耦合方式的电力传输系统。但是，在利用磁场耦合传输电力时，因为通过各线圈的磁通量的大小对电动势有较大的影响，所以一次线圈与二次线圈的相对位置关系需要较高的精度。此外，因为利用线圈，所以装置难以小型化。另一方面，也知道如专利文献1、2中所公开的那样的电场耦合方式的无线电力传输系统。在该系统中，通过电场从送电装置的耦合电极向受电装置的耦合电极传输电力。对于该方式，耦合电极的相对位置精度比较松，此外，耦合电极能够小型、薄型化。图1是表示专利文献1的电力传输系统的基本结构的图。该电力传输系统由送电装置和受电装置构成。在送电装置中具备高频电压发生电路1、被动电极(passive electrode) 2以及主动电极(active electrode^。在受电装置中具备高频电压负载电路 5、被动电极7以及主动电极6。而且，通过送电装置的主动电极3和受电装置的主动电极6 隔着间隙4相互接近，从而该两个电极彼此电场耦合。送电装置的被动电极、送电装置的主动电极、受电装置的主动电极以及受电装置的被动电极共用通过它们中心的法线。在专利文献2的电力传输系统中，送电装置具有与由交流信号生成部生成的交流信号共振的第一共振电路和供电电极。受电装置具有生成电信号的受电电极、与电信号共振的第二共振电路、由被共振的电信号生成直流电力的整流部以及电路负载。送电装置的主动电极和被动电极被设置在一个平面上，受电装置的主动电极和被动电极被设置为与对方侧的各电极隔着给定间隔对置。专利文献1JP特表2009-531009号公报专利文献2JP特开2009-296857号公报在专利文献1的电力传输系统中，使送电装置和受电装置的主动电极彼此接近从而在电极间形成较强的电场，并且尽量增大送电装置和受电装置的被动电极彼此间产生的电容。因此需要增大被动电极。在纵向变窄的空间内沿着纵向配置送电单元的被动电极、送电单元的主动电极、受电单元的主动电极以及受电单元的被动电极时，寄生电容往往变得过大。在专利文献2的电力传输系统中，因为也是在一个面上相邻地配置主动电极和被动电极，所以在主动电极和被动电极与接近配置的电路基板之间的寄生电容容易变得过大。 因此，都具有耦合度不大、传输效率低的问题。但是，受电装置例如是移动通信终端、数码相机这样的电子设备，近年来需求这些电子设备的小型化、高密度化。基于这样的状况，主动电极和被动电极的配置位置的制约也增加。根据两电极的配置关系不同，有如下情况主动电极和被动电极之间所产生的寄生电容变大，从而导致送电装置和受电装置的耦合度降低，电力传输效率降低。此外，由于电子设备中所内置的印刷线路板、二次电池等导体与主动电极的配置关系，其间所产生的寄生电容较大。因此，不仅电力传输效率降低，还有对形成在印刷线路板上的各种电路的电气特性、二次电池的电池特性造成影响的问题。

发明内容
本发明的目的是提供一种不用使装置大型化、降低对电力传输没有贡献的寄生电容从而提高了电力传输效率的送电装置、受电装置以及无线电力传输系统。(1)本发明的受电装置与在送电装置侧主动电极和送电装置侧被动电极之间连接有施加高频的高电压的高频电压发生电路的送电装置成对，其中，具有与所述送电装置侧主动电极相对置的受电装置侧主动电极、与所述送电装置侧被动电极相对置的受电装置侧被动电极、对所述受电装置侧主动电极和所述受电装置侧被动电极之间所产生的电压进行降压的降压电路、以及将所述降压电路的输出电压作为电源电压来输入的负载电路，所述受电装置侧主动电极与所述受电装置侧被动电极的位置关系是非平行的。根据该构造，因为送电装置的主动电极和被动电极不平行，此外，受电装置的主动电极和被动电极也不平行，所以寄生电容被抑制，耦合度的降低较少，能够得到较高的传输效率。此外，能够相对于装置内的印刷线路板非平行地配置主动电极，所以还能够抑制对装置内部的各种电路的电气特性、二次电池的电池特性的影响。(2)所述受电装置侧主动电极和所述受电装置侧被动电极形成的角度例如是直角。(3)此外，例如沿着所述受电装置的筐体的六面中面积相对大的第一面设置受电装置侧的被动电极，在第二面上设置受电装置侧的主动电极，所述第二面是所述六面中与第一面相邻的四个面中的一个面。根据该结构，容易设计在与受电装置的主动电极相对应的位置具有主动电极、在与受电装置的被动电极相对应的位置具有被动电极的送电装置。(4)此外，例如沿着所述受电装置的筐体的六面中的第一面设置受电装置侧的被动电极或者主动电极，在所述六面中与第一面相邻的第二 第五面中的多个面上设置受电装置侧的主动电极或者被动电极。根据该结构，增加了受电装置相对于送电装置的朝向的自由度。(5)此外，例如具备用于检测沿着所述受电装置的筐体的六面中与第一面相邻的第二 第五面而配置的电极中的哪个电极是与送电装置侧主动电极相对置的电极的单元；和使与所述送电装置侧主动电极相对置的电极与所述降压电路连接的开关单元。根据该结构，因为仅使用受电装置侧的多个主动电极中的必要的主动电极，所以， 不对剩余的不需要的主动电极施加不需要的电位。(6)此外，所述受电装置所述受电装置由受电装置主体部和包围该受电装置主体部的壳体部构成，所述壳体部至少具备所述受电装置侧主动电极、所述受电装置侧被动电极、所述降压电路、以及提供所述降压电路的输出电压的壳体部侧电极，所述受电装置主体部中具备与所述壳体部侧电极接触导通的受电装置主体部侧电极、以及与该受电装置主体部侧电极导通的所述负载电路。
根据该结构，通过准备与种类不同的各个设备相对应的壳体，能够使各种受电装置与一种送电装置相适应。此外，因为只要受电装置主体部能对应于接触受电方式即可，所以能够利用受电装置主体部单体进行接触受电。(7)本发明的送电装置，与在受电装置侧主动电极和受电装置侧被动电极之间连接有降压电路的受电装置成对，其中，所述送电装置具有与所述受电装置侧主动电极相对置的送电装置侧主动电极、与所述受电装置侧被动电极相对置的送电装置侧被动电极、以及连接在所述送电装置侧主动电极和所述送电装置侧被动电极之间的高频电压发生电路，所述送电装置侧主动电极与所述送电装置侧被动电极的位置关系是非平行的。(8)所述送电装置具备设置了所述送电装置侧的主动电极的第一平坦部、和形成所述送电装置侧的被动电极并且与第一平坦部正交的第二平坦部。例如第一平坦部是设置了主动电极的台座部、第二平坦部是设置了被动电极的靠背部。此外，例如第一平坦部是设置了被动电极的载置部、第二平坦部是设置了主动电极的侧壁部。根据该结构，只要搭载在六面体的相邻的二个面分别设置了主动电极和被动电极的受电装置，就能够使送电装置侧主动电极和受电装置侧主动电极的位置相对应、以及使送电装置侧被动电极和受电装置侧被动电极的位置相对应。(9)此外，包括与所述第一平坦部以及所述第二平坦部正交的第三平坦部，在所述受电装置的一面与该第三平坦部抵接的状态下，所述送电装置侧主动电极与所述受电装置侧主动电极相对置。根据该结构，通过使受电装置的相邻的三个面分别与第一平坦部、第二平坦部、第三平坦部相抵接，就能够容易且可靠地进行送电装置和受电装置的定位。(10)所述第三平坦部中还可以具备所述送电装置侧被动电极。根据该结构，印制在受电装置的筐体的第一面不设置被动电极，而在与送电装置侧被动电极相对置的受电装置的筐体的面(与受电装置的第一面相邻的四个面中的与设置了主动电极的面邻接的面)形成被动电极，所以仅在受电装置的设置了被动电极的面与送电装置的第三平坦部抵接时才进行送电，可以提高安全性。此外，根据该结构，可以在沿受电装置的面积大的面的位置也设置被动电极，在送电装置的第二平坦部也设置被动电极，所以能够使送电装置和受电装置的被动电极彼此间所产生的电容进一步变大，能够进一步使被动电极的电位为低电压。(11)此外，所述第三平坦部中具备与设置在所述第一平坦部的送电装置侧主动电极分离的第三平坦部侧的送电装置侧主动电极，所述送电装置具备用于检测所述第一平坦部侧的送电装置侧主动电极和所述第三平坦部侧的送电装置侧主动电极中的哪个电极是与所述受电装置的主动电极相对置的电极的单元；和将与所述受电装置侧主动电极相对置的电极连接于所述高频电压发生电路的开关单元。根据该结构，即使仅在受电装置的一个面设置了主动电极的情况下，也能够使该受电装置相对于送电装置例如纵置或者横置来使用。此外，因为仅使用送电装置侧的多个主动电极中的必要的主动电极，所以不对剩余的不需要的主动电极施加不需要的电位。(12)本发明的无线电力传输系统，具备送电装置和受电装置，所述送电装置在送电装置侧主动电极和送电装置侧被动电极之间连接有施加高频的高电压的高频电压发生电路；所述受电装置在受电装置侧主动电极和受电装置侧被动电极之间连接有降压电路， 且具有将所述降压电路的输出电压作为电源电压来输入的负载电路，其中，所述送电装置侧主动电极与所述送电装置侧被动电极的位置关系、以及所述受电装置侧主动电极与所述受电装置侧被动电极的位置关系是非平行的。(13)在所述无线电力传输系统中，例如所述送电装置具备设置了所述送电装置侧的主动电极的第一平坦部、形成所述送电装置侧的被动电极并且与所述第一平坦部正交的第二平坦部、和与所述第一平坦部以及所述第二平坦部正交的第三平坦部，在所述受电装置的一面与该第三平坦部抵接的状态下，所述送电装置侧主动电极与所述受电装置侧主动电极相对置，通过所述受电装置的重心的相对于所述第一平坦部或者所述第二平坦部的垂线与所述第一平坦部或者所述第二平坦部相交得到的点，处于比所述第一平坦部或者所述第二平坦部的中心更远离所述第三平坦部的位置。根据该结构，在受电装置被载置到送电装置上时，能够防止将受电装置载置到会从送电装置的台座部、载置部脱落的位置，能够准确地载置到适当位置。(发明效果)根据本发明，能够构成一种无需使装置大型化就可减小对电力传输没有贡献的寄生电容从而提高电力传输效率的送电装置、受电装置以及无线电力传输系统。


图1是表示专利文献1的电力传输系统的基本结构的图。图2是第一实施方式所涉及的送电装置101和受电装置201的立体图。图3是送电装置101和受电装置201的侧视图。图4是无线电力传输系统的等效电路图。图5(A)是第二实施方式所涉及的构成无线电力传输系统的一部分的受电装置 202的立体图、图5(B)是表示受电装置202的筐体内所设置的各种电极的配置的图。图6是受电装置202的概略电路图。图7是受电装置202的电路框图。图8是表示第二实施方式所涉及的无线电力传输系统的使用方式的立体图。图9是第三实施方式所涉及的作为无线电力传输系统的一部分的受电装置的电路框图。图10(A)是第四实施方式所涉及的作为无线电力传输系统的一部分的受电装置的立体图。图10(B)是分离了受电装置主体部301和壳体(jacket)部302的状态下的立体图。图Il(A)是第五实施方式所涉及的无线电力传输系统的某使用方式下的立体图。 图Il(B)是第五实施方式所涉及的其他送电装置104的立体图。图12㈧是第六实施方式所涉及的送电装置106的立体图。图12⑶是受电装置 206载置于送电装置106上的立体图。图13(A)是表示受电装置206对送电装置106的正常载置状态的正视图。图13(B)是表示通过受电装置206的重心的铅直线W-W的图。图13(C)是表示将受电装置206从送电装置106脱离的样子的图。图14㈧是第七实施方式所涉及的送电装置107的俯视图。图14⑶是第七实施方式所涉及的受电装置207的立体图。图15 (A)是表示受电装置206对送电装置107的正常载置状态的正视图。图15(B) 是表示通过受电装置207的重心、与送电装置107的载置部IOM的边缘平行的直线W-W的图。图16㈧是第八实施方式所涉及的送电装置108的正视图。图16⑶是第八实施方式所涉及的受电装置208的立体图。图17是表示受电装置208对送电装置108的载置状态的正视图。图18㈧是送电装置109的俯视图、图18⑶是表示在送电装置109上载置了受电装置209的状态的俯视图。图19是送电装置109的模块结构图。 图20是对于图19所示的控制电路52的处理内容中的、受电装置对送电装置的载置的检测以及这以后的处理内容的流程图。符号说明
LG…电感器
LL···电感器
OSC…高频电压发生电路
RL…负载电路
TG…升压变压器
TL···降压变压器
IOB…靠背部
IOD…台座部
IOM…载置部
10S、10Sa、l(^b …侧壁部
11…送电装置侧被动电极
12、12A、12B…送电装置侧主动电极
17…升压电路
20…筐体
21…受电装置侧被动电极
22、22A、22B…受电装置侧主动电极
25···降压电路
26···液晶显示板
27…整流平滑电路
28··· 二次电池
29…切换开关
30…传感器部
31…受电装置侧被动电极
32、33、34…受电装置侧主动电极；35…连接器36…控制电路101 104、106 109…送电装置201…受电装置201A、201B…受电装置202、206 209…受电装置301…受电装置主体部302…壳体部
具体实施例方式《第一实施方式》图2是第一实施方式所涉及的送电装置101和受电装置201的立体图。此外，图 3是该送电装置101和受电装置201的侧视图。由该送电装置101和受电装置201构成无线电力传输系统。送电装置101具备被动电极11和主动电极12，受电装置201具备被动电极21和主动电极22。受电装置201的筐体20是长方体形状，沿面积大的第一面设置被动电极21， 在第二面上设置受电装置侧的主动电极22，第二面是筐体的六面中与第一面相邻的四个面 (侧面)中的一个面。送电装置101的筐体10具有台座部IOD和靠背部10B。由该台座部IOD和靠背部 IOB构成受电装置201的载置部。通过在送电装置101的载置部上载置受电装置201，送电装置101侧的被动电极11与受电装置侧被动电极21相对置，送电装置101侧的主动电极 12与受电装置侧主动电极22相对置。所述台座部IOD相当于权利要求书中所记载的“第一平坦部”，所述靠背部IOB相当于权利要求书中所记载的“第二平坦部”。在送电装置侧主动电极12和送电装置侧被动电极11之间连接有高频电压发生电路。在受电装置侧主动电极22和受电装置侧被动电极21之间连接降压电路，在该降压电路上连接负载电路。在该例中，负载电路是二次电池观。即，受电装置201例如是便携电子设备，送电装置101是其充电台。通过将受电装置201载置到送电装置101上，内部的二次电池观被充电。作为便携电子设备，可以列举移动电话、笔记本型PC、数码相机等。图4是无线电力传输系统的等效电路图。在该图4中，送电装置101的高频电压发生电路OSC例如产生IOOkHz 数IOMHz的高频电压。升压电路17包括升压变压器TG 以及电感器LG，升压电路17将高频电压发生电路OSC产生的电压升压之后施加到被动电极 11和主动电极12之间。在受电装置201的被动电极21和主动电极22之间，连接包括降压变压器TL以及电感器LL的降压电路25。在降压变压器TL的二次侧连接负载电路RL。该负载电路RL由整流平滑电路和二次电池构成。根据第一实施方式，送电装置的主动电极的主面和被动电极的主面不平行，此外， 受电装置的主动电极的主面和被动电极的主面也不平行，所有各个主动电极之间以及被动电极之间的寄生电容被抑制，各个主动电极彼此之间以及被动电极彼此之间的耦合度的降低变少，可得到较高的传输效率。此外，主动电极22能够相对于装置内的印刷线路板非平行地配置，所以，还可以抑制对装置内部的各种电路的电气特性、二次电池的电池特性的影响。而且，仅通过使受电装置依靠送电装置的靠背的同时载置到台座部上，就能够使送电装置和受电装置的主动电极彼此之间以及被动电极彼此之间相对置。另外，受电装置侧主动电极和受电装置侧被动电极构成的角度、送电装置侧主动电极和送电装置侧被动电极构成的角度分别可以不是直角，至少是非平行即可。高频电压发生电路OSC产生的交流电压的频率，在送电装置101以及受电装置201 周围的电介质性介质(即空气)的波长与送电装置101以及受电装置201的大小相比处于长的关系。即，通过准静电场进行电力传输。据此，以电磁波放射的形式辐射(分散)的能量较少，所以电力传输效率较高。此外，在被辐射的电磁波能量与从送电装置101向受电装置201传输的电场能量相比为小范围的条件下，使高频电压发生电路OSC产生的交流电压的频率为尽量高的频率。据此，即使送电装置侧主动电极12、送电装置侧被动电极11、受电装置侧主动电极22、受电装置侧被动电极21各自的面积较小(小比例)也能够提高传输电力。在相同传输电力的情况下，能够降低耦合电极的电压。因此，能够构成小型且电力传输效率高的电力传输系统。这些对于第二实施方式以后的各实施方式也是同样的。《第二实施方式》图5(A)是第二实施方式所涉及的构成无线电力传输系统的一部分的受电装置 202的立体图、图5(B)是表示其筐体内所设置的各种电极的配置的图。受电装置202的筐体20是长方体形状，沿筐体20的面积大的第一面设置被动电极21，在筐体的六面中与第一面相邻的四个面(侧面)中的三个面上设置受电装置侧的主动电极22、23、对。此外，沿与第一面平行的面设置液晶显示板沈。而且，在筐体20的内部与第一面平行地设置电路基板。图6是所述受电装置202的概略电路图。在三个主动电极22、23、M和被动电极 21之间连接降压变压器TL的1次侧。该降压变压器TL的2次侧连接负载电路RL。三个主动电极22、23、M公共连接，所以是同电位。图7是所述受电装置202的电路框图。这里降压电路25相当于图6所示的降压变压器TL。整流平滑电路27对降压电路25的输出电压进行整流平滑之后向二次电池观提供充电电压。该整流平滑电路27以及二次电池观相当于负载电路RL。图8是表示第二实施方式所涉及的无线电力传输系统的使用方式的立体图。图 8(A)是将受电装置202相对于送电装置102的台座部IOD纵向载置的例。图8 (B)是将受电装置202相对于送电装置102的台座部IOD横向载置的例。送电装置102的基本结构与在第一实施方式所示的送电装置101相同。如此，因为只要受电装置侧主动电极与沿送电装置101的台座部而设置的送电装置侧主动电极相对置即可，所以受电装置202能够以三种方式进行载置。另外，可以在筐体的六面中与第一面相邻的全部四个面(侧面)上设置受电装置侧的主动电极。而且，还可以将设置在全部四个面上的受电装置侧主动电极连接为环状。此外，在图5 图8所示的例中，具备单一的被动电极和多个主动电极，但是也可以使被动电极和主动电极的关系相反。即，可以沿筐体的第一面配置单一的主动电极，在与第一面相邻的多个面上设置被动电极。《第三实施方式》
图9是第三实施方式所涉及的作为无线电力传输系统的一部分的受电装置的电路框图。与在第二实施方式所示的受电装置202不同，构成为利用切换开关四将三个主动电极22、23、M选择性地连接于降压电路25。切换开关四根据传感器部30的检测结果选择主动电极22、23、M的任意一者。传感器部30具备检测重力加速度的方向的传感器，通过该传感器部30来检测受电装置202的哪个主动电极与送电装置的主动电极相对置。切换开关四选择与送电装置的主动电极相对置的受电装置侧主动电极。据此，非选择状态的主动电极成为浮置(floaring)状态，因为不涉及高电位，所以安全性提高。另外，也可以构成为将非选择状态的主动电极连接于被动电极。据此，能够增加被动电极的总面积。在传感器部30中还具备人体传感器。若该人体传感器检测到人体，即若有人体接近受电装置，则切换开关四使全部主动电极22、23、M为非选择。据此，充电被停止。送电装置检测到向受电装置的传输电力变为零后，停止向送电装置侧主动电极和被动电极的电压施加，所以送电装置侧和受电装置侧的全部主动电极以及被动电极都不涉及高电位，安全性提高。另外，可以在筐体的六面中的与第一面相邻的四个面(侧面)的全部面上设置可选择的受电装置侧主动电极。《第四实施方式》图10(A)是第四实施方式所涉及的作为无线电力传输系统的一部分的受电装置的立体图。图10(B)是分离了受电装置主体部301和壳体部302的状态下的立体图。该受电装置由受电装置主体部301和容纳受电装置主体部301的壳体部302构成。壳体部302具备受电装置侧主动电极32、33、34、受电装置侧被动电极31、提供控制电路36以及降压电路的输出电压的连接器35。在受电装置主体部301中具备与壳体部侧的连接器35接触导通的受电装置主体部侧电极、以及与该受电装置主体部侧电极导通的负载电路。所述控制电路36相当于之前所示出的各实施方式中的降压电路。因此，通过将受电装置主体部301收纳到壳体部302中，在电气性能上，与第二或者第三实施方式所示的受电装置同样地起作用。另外，也可以设置与受电装置主体部301的电极相接触的端子电极来代替连接器 35。根据第四实施方式，通过准备分别与不同种类的设备对应的壳体，能够使各种受电装置与一种送电装置相适应。此外，受电装置主体部301也可以是通过以其单体安装于现有接触方式的充电台从而进行充电的装置。即，能够通过接触充电方式的受电装置主体部和壳体部，来构成无线充电方式的受电装置。《第五实施方式》图Il(A)是第五实施方式所涉及的无线电力传输系统的某使用方式下的立体图。 在该例中，使送电装置103为能够对其载置多个受电装置201A、201B的大小。此外，按照在沿台座部IOD和靠背部IOB形成的谷的方向进行延伸的方式，形成送电装置侧的被动电极 11和主动电极12，使得将受电装置载置于送电装置103的台座部IOD的哪个位置都可以进行电力传输。如此，可以从单一送电装置向多个受电装置进行电力传输。
图11⑶是第五实施方式所涉及的其他送电装置104的立体图。该送电装置104 的靠背部IOB由透明部件构成，在该透明部件上形成由ITO等形成的透明的被动电极。在该例中，通过扩展处于靠背部IOB后方的支撑部件10L，可将送电装置104立在桌子上等来使用。如此通过使用透明电极，能够构成设计性优异的送电装置。《第六实施方式》图12㈧是第六实施方式所涉及的送电装置106的立体图。此外，图12⑶是载置于该送电装置106上的受电装置206的立体图。由该送电装置106和受电装置206构成无线电力传输系统。送电装置106具备设置了被动电极11的靠背部10B、设置了主动电极12的台座部10D、以及侧壁部10S。靠背部10B、台座部IOD以及侧壁部IOS各自的内侧的面相互正交。该送电装置106的靠背部IOB由透明部件构成，在该透明部件上形成由ITO等形成的透明的被动电极11。在送电装置侧主动电极12和送电装置侧被动电极11之间连接高频电压发生电路。所述台座部IOD相当于权利要求书中所记载的“第一平坦部”，所述靠背部IOB相当于权利要求书中所记载的“第二平坦部”，所述侧壁部IOS相当于权利要求书中所记载的 “第三平坦部”。如图12(B)所示，受电装置206的筐体是长方体形状，沿面积大的第一面Sl设置被动电极21，在第二面S2上设置主动电极22，该第二面S2是筐体的六面中与第一面相邻的四个面(侧面)中的一个面。在受电装置侧主动电极22和受电装置侧被动电极21之间连接降压电路，在该降压电路上连接负载电路。图13(A)是表示所述受电装置206对所述送电装置106的正常载置状态的正视图。在送电装置106的载置部上载置受电装置206时，将受电装置206的第二面S2载置到送电装置的台座部IOD上，使受电装置206的第三面S3与侧壁部IOS抵接。在该状态下， 送电装置106侧的被动电极11与受电装置侧被动电极21相对置，送电装置106侧的主动电极12与受电装置侧主动电极22相对置。在图13(B)中，虚线W-W是通过受电装置206的重心的铅直线。该铅直线W-W通过送电装置106的台座部IOD的边缘的外侧时，如图13(C)所示，受电装置206从送电装置 106的台座部IOD脱落。即，因为通过受电装置的重心的相对于台座部IOD的垂线与台座部 IOD相交的点P处于比台座部IOD的中心Q离开侧壁部IOS的位置，所以受电装置206的第三面S3从侧壁部IOS离开时，受电装置206容易从送电装置106的台座部IOD掉落。因此，操作者会有意无意地按照使受电装置206的所述第三面S3与送电装置106的侧壁抵接的方式进行载置。《第七实施方式》图14(A)是第七实施方式所涉及的送电装置107的俯视图(不是正视图而是俯视图)。此外，图14(B)是第七实施方式所涉及的受电装置207的立体图。由该送电装置107 和受电装置207构成无线电力传输系统。送电装置107具备设置了被动电极11的载置部10M、设置了主动电极12的第一侧壁部10Sa、以及第二侧壁部10Sb。载置部IOM的上表面与第一侧壁部10 以及第二侧壁部IOSb各自的内侧的面相互正交。在送电装置侧主动电极12和送电装置侧被动电极11 之间连接高频电压发生电路。如图14(B)所示，受电装置207的筐体是长方体形状，沿面积大的第一面Sl设置被动电极21，在筐体的六面中与第一面相邻的四个面(侧面)中的相互邻接的第二面S2以及第三面S3上分别设置主动电极22A以及22B。在主动电极22A、22B和被动电极21之间连接降压电路，在该降压电路上连接负载电路。图15(A)是表示所述受电装置207对送电装置107的正常载置状态的正视图。在将受电装置207载置到送电装置107的载置部上时，将受电装置207的第一面Sl载置于送电装置的载置部10M，使受电装置207的第二面S2与送电装置107的第一侧壁部10 抵接，使受电装置207的第三面S3与送电装置107的第二侧壁部IOSb抵接。在该状态下，送电装置107侧的被动电极11与受电装置侧被动电极21相对置，送电装置107侧的主动电极12与受电装置侧主动电极22A相对置。所述载置部IOM相当于权利要求书中所记载的“第二平坦部”，所述第一侧壁部 10 相当于权利要求书中所记载的“第一平坦部”，所述第二侧壁部IOSb相当于权利要求书中所记载的“第三平坦部”。在图15(B)中，虚线W-W是通过受电装置207的重心的与送电装置107的载置部 IOM的边缘平行的直线。该直线W-W通过送电装置107的载置部IOM的边缘的外侧时，受电装置207从送电装置107的载置部IOM脱落。即，因为通过受电装置207的重心的相对于载置部IOM的垂线与载置部IOM相交的点S处于比载置部IOM的中心T离开侧壁部IOS的位置，所以受电装置207的第三面S3从第二侧壁部IOSb离开时，受电装置207容易从送电装置107的载置部IOM掉落。因此，操作者会有意无意地按照使受电装置207的所述第二面S2或者第三面S3与送电装置107的第二侧壁IOSb抵接的方式进行载置。也可以在从图15(A)所示的状态将受电装置207向右旋转90度的状态下载置到送电装置107上。在该情况下，送电装置107侧的被动电极11与受电装置侧被动电极21 相对置，送电装置107侧的主动电极12与受电装置侧主动电极22B相对置。《第八实施方式》图16㈧是第八实施方式所涉及的送电装置108的正视图。此外，图16⑶是第八实施方式所涉及的受电装置208的立体图。由该送电装置108和受电装置208构成无线电力传输系统。送电装置108具备靠背部10B、设置了主动电极12的台座部10D、设置了被动电极 11的侧壁部10S。靠背部10B、台座部IOD以及侧壁部IOS各自的内侧的面相互正交。在送电装置侧主动电极12和送电装置侧被动电极11之间连接高频电压发生电路。受电装置208的筐体是长方体形状，在筐体的六面中与面积大的面相邻的四个面 (侧面)中的相互邻接的面上分别设置主动电极22以及被动电极21。在主动电极22和被动电极21之间连接降压电路，在该降压电路上连接负载电路。所述台座部IOD相当于权利要求书中所记载的“第一平坦部”，所述靠背部IOB相当于权利要求书中所记载的“第二平坦部”，所述侧壁部IOS相当于权利要求书中所记载的 “第三平坦部”。在第八实施方式中，可以在受电装置208的筐体的第一面Sl上不设置被动电极，而在与第一面Sl邻接的面上设置被动电极21。在该情况下，仅在设置了受电装置208的被动电极21的面与送电装置108的第三平坦部抵接的情况下进行送电，所以能够提高安全性。此外，能够使受电装置208的被动电极形状小而细长，但是被动电极的电位变动较大。另外，可以在沿受电装置208的面积大的面的位置也设置被动电极21，在送电装置108的靠背部IOB也设置被动电极。在该情况下，与仅在受电装置208的第一面Sl设置被动电极的情况相比，能够增大送电装置108与受电装置208的被动电极彼此间产生的电容，能够进一步使被动电极的电位为低电压。图17是表示受电装置208对送电装置108的载置状态的正视图。在将受电装置 208载置到送电装置108的台座部上的状态下，送电装置108的被动电极11与受电装置208 的被动电极21相对置，送电装置108的主动电极12与受电装置208的主动电极22相对置。《第九实施方式》在第九实施方式中，送电装置中具备多个主动电极，根据对送电装置载置的受电装置的朝向，来使送电装置的主动电极有效化。图18㈧是送电装置109的俯视图，图18⑶是表示在该送电装置109上载置了受电装置209的状态的俯视图。送电装置109具备设置了被动电极11的载置部10M、设置了主动电极12A的第一侧壁部10Sa、以及设置了主动电极12B的第二侧壁部IOSb。载置部IOM的上表面与第一侧壁部10 以及第二侧壁部IOSb各种的内侧的面相互正交。在送电装置侧主动电极12和送电装置侧被动电极11之间连接高频电压发生电路。所述载置部IOM相当于权利要求书中所记载的“第二平坦部”，所述第一侧壁部 10 相当于权利要求书中所记载的“第一平坦部”，所述第二侧壁部IOSb相当于权利要求书中所记载的“第三平坦部”。如图18(B)所示，受电装置209的筐体是长方体形状，沿面积大的面设置被动电极 21，在筐体的六面中的一个侧面设置主动电极22。在主动电极22和被动电极21之间连接降压电路，在该降压电路上连接负载电路。在送电装置109中，设置检测对主动电极12A、12B的施加电压的电压检测电路 41 ；选择对主动电极12A、12B的任一个施加电压的切换开关42 ；驱动控制电路40等。驱动控制电路40根据电压检测电路41的检测电压，来检测受电装置的主动电极与主动电极 12AU2B的哪一个相对置，选择切换开关42，使得对相应的主动电极施加高频电压。在图 18(B)的状态下，切换开关42切换为选择主动电极12A侧。图19是送电装置109的模块结构图。这里，驱动电源电路51是输入商用电源从而产生例如一定的直流电压(例如DC5V)的电源电路。控制电路52在与如下所述的各部之间输入输出信号，进行各部的控制。驱动控制电路55按照从控制电路52输出的导通ON/截止OFF信号，来切换切换电路56的开关元件。切换电路56交替地驱动升压电路37的输入部。DCI检测电路53检测流过切换电路56的驱动电流(即，从驱动电源电路51向升压电路37的供给电流量)。控制电路52读取该检测信号V(DCI)。ACV检测电路58对于向主动电极12A或者12B的施加电压进行电容分压，将分压后的交流电压进行整流得到的直流电压作为检测信号V(ACV)来生成。控制电路52读取该检测信号V(ACV)。图20是针对图19所示的控制电路52的处理内容中的受电装置对送电装置的载置的检测以及这以后的处理内容的流程图。首先，以监视用频率产生高频电压(Sll —S12)。然后，切换开关42选择第一主动电极12A侧，检测驱动电流DCI (S13 — S14)。若该驱动电流DCI没有超过阈值DCIth2，则切换开关42选择第二主动电极12B侧，检测驱动电流DCI (S16 — S17 — S18)。所述阈值DCIth2是用于检测已载置了要进行电力传输的受电装置的值。若产生所述监视用频率的高频电压，则即使假设仅仅载置了金属物体，也不共振，几乎不发生电容耦合，所以不进行传输电力，确保安全性。若驱动电流DCI超过了阈值DCIth2，则以驱动用频率产生高频电压，检测驱动电流DCI (S19 — S20)。之后，等待驱动电流DCI低于阈值DCIth3 (S21 — S20)。该阈值DCIth3 是用于检测成为了要停止电力传输的驱动电流的情况下的值。例如在负载电路中所包含的二次电池成为了满充电状态的情况、取下了受电装置的情况下，驱动电流DCI低于阈值 DCIth3。若驱动电流DCI低于阈值DCIth3，则停止驱动(S22)。如此，送电装置109中具备两个主动电极12A、12B，根据对送电装置109载置的受电装置209的朝向，来选择性地使用送电装置109的主动电极12A、12B中的一个。
权利要求
1.一种受电装置，与送电装置成对，所述送电装置在送电装置侧主动电极和送电装置侧被动电极之间连接有施加高频的高电压的高频电压发生电路，其中，所述受电装置具有与所述送电装置侧主动电极相对置的受电装置侧主动电极、与所述送电装置侧被动电极相对置的受电装置侧被动电极、对所述受电装置侧主动电极和所述受电装置侧被动电极之间所产生的电压进行降压的降压电路、以及将所述降压电路的输出电压作为电源电压来输入的负载电路，所述受电装置侧主动电极与所述受电装置侧被动电极的位置关系是非平行的。
2.根据权利要求1所述的受电装置，其中，还具有筐体，所述筐体是具有六面的立体。
3.根据权利要求1所述的受电装置，其中，所述受电装置侧主动电极与所述受电装置侧被动电极形成的角度是直角。
4.根据权利要求2所述的受电装置，其中，沿着所述受电装置的筐体的六面中面积相对大的第一面设置有受电装置侧的被动电极，在第二面上设置有受电装置侧的主动电极，所述第二面是所述六面中与第一面相邻的四个面中的一个面。
5.根据权利要求2所述的受电装置，其中，沿着所述受电装置的筐体的六面中的第一面设置有受电装置侧的被动电极或者主动电极，在所述六面中与第一面相邻的第二 第五面中的多个面上设置有受电装置侧的主动电极或者被动电极。
6.根据权利要求2所述的受电装置，其中，具备用于检测沿着所述受电装置的筐体的六面中与第一面相邻的第二 第五面而配置的电极中的哪一个电极是与所述送电装置侧主动电极相对置的电极的单元；和使与所述送电装置侧主动电极相对置的电极与所述降压电路连接的开关单元。
7.根据权利要求1所述的受电装置，其中，所述受电装置由受电装置主体部和包围该受电装置主体部的壳体部构成，所述壳体部至少具备所述受电装置侧主动电极、所述受电装置侧被动电极、所述降压电路、以及提供所述降压电路的输出电压的壳体部侧电极，所述受电装置主体部中具备与所述壳体部侧电极接触导通的受电装置主体部侧电极、以及与该受电装置主体部侧电极导通的所述负载电路。
8.—种送电装置，与受电装置成对，所述受电装置在受电装置侧主动电极和受电装置侧被动电极之间连接有降压电路，其中，所述送电装置具有与所述受电装置侧主动电极相对置的送电装置侧主动电极、与所述受电装置侧被动电极相对置的送电装置侧被动电极、以及连接在所述送电装置侧主动电极和所述送电装置侧被动电极之间的高频电压发生电路，所述送电装置侧主动电极与所述送电装置侧被动电极的位置关系是非平行的。
9.根据权利要求8所述的送电装置，其中，所述送电装置具备设置了所述送电装置侧的主动电极的第一平坦部、和形成所述送电装置侧的被动电极并且与第一平坦部正交的第二平坦部。
10.根据权利要求9所述的送电装置，其中，包括与所述第一平坦部以及所述第二平坦部正交的第三平坦部，在所述受电装置的一面与该第三平坦部抵接的状态下，所述送电装置侧主动电极与所述受电装置侧主动电极相对置。
11.根据权利要求10所述的送电装置，其中，所述第三平坦部中具备所述送电装置侧被动电极。
12.根据权利要求10所述的送电装置，其中，所述第三平坦部中具备与设置在所述第一平坦部的送电装置侧主动电极分离的第三平坦部侧的送电装置侧主动电极，所述送电装置具备用于检测所述第一平坦部侧的送电装置侧主动电极和所述第三平坦部侧的送电装置侧主动电极中的哪一个电极是与所述受电装置的主动电极相对置的电极的单元；和将与所述受电装置侧主动电极相对置的电极连接于所述高频电压发生电路的开关单元。
13.一种无线电力传输系统，具备送电装置和受电装置，所述送电装置在送电装置侧主动电极和送电装置侧被动电极之间连接有施加高频的高电压的高频电压发生电路；所述受电装置在受电装置侧主动电极和受电装置侧被动电极之间连接有降压电路，且具有将所述降压电路的输出电压作为电源电压来输入的负载电路，其中，所述送电装置侧主动电极与所述送电装置侧被动电极的位置关系、以及所述受电装置侧主动电极与所述受电装置侧被动电极的位置关系是非平行的。
14.根据权利要求13所述的无线电力传输系统，其中，所述送电装置具备设置了所述送电装置侧的主动电极的第一平坦部、形成所述送电装置侧的被动电极并且与所述第一平坦部正交的第二平坦部、和与所述第一平坦部以及所述第二平坦部正交的第三平坦部，在所述受电装置的一面与该第三平坦部抵接的状态下， 所述送电装置侧主动电极与所述受电装置侧主动电极相对置，通过所述受电装置的重心的相对于所述第一平坦部或者所述第二平坦部的垂线与所述第一平坦部或者所述第二平坦部相交得到的点，处于比所述第一平坦部或者所述第二平坦部的中心更远离所述第三平坦部的位置。
全文摘要
一种送电装置、受电装置以及无线电力传输系统，无需使装置大型化就可减小对电力传输没有贡献的寄生电容从而提高电力传输效率。送电装置(101)具备被动电极(11)和主动电极(12)，受电装置(201)具备被动电极(21)和主动电极(22)。受电装置的筐体(20)是长方体形状，沿面积大的第一面设置被动电极(21)，在筐体的六面中与第一面相邻的第二面设置受电装置侧的主动电极(22)。送电装置具备台座部(10D)和靠背部(10B)。通过将受电装置载置到送电装置的台座部上，送电装置侧的被动电极(11)与受电装置侧被动电极(21)相对置，送电装置侧的主动电极(12)与受电装置侧主动电极(22)相对置。
文档编号H02J17/00GK102299572SQ201110168988
公开日2011年12月28日 申请日期2011年6月22日 优先权日2010年6月24日
发明者乡间真治, 加藤数矢, 市川敬一, 株本都 申请人:株式会社村田制作所