用于无线电力传输的供电模块以及供电模块的电力供给方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于无线电力传输的供电模块以及供电模块的电力供给方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，笔记型PC、平板型PC、数码相机、移动电话、便携式游戏机、耳机型音乐播 放器、无线式头戴型耳机、助听器、记录器等人可携带使用的便携式的电子设备正快速普 及。而且，这些便携式的电子设备的大部分中搭载有充电电池，需要定期充电。为了简化对 该电子设备的充电电池的充电作业，通过在供电模块与搭载于电子设备的受电模块之间利 用无线传输电力的供电技术（使磁场变化来进行电力传输的无线电力传输技术）来对充电 电池进行充电的设备正不断增加。
[0003] 作为无线电力传输技术，能够列举利用线圈间的电磁感应来进行电力传输的技术 (例如参照专利文献1)、通过利用供电装置（供电模块）和受电装置（受电模块）所具备 的谐振器（线圈）间的谐振现象（磁场谐振态）使磁场耦合来进行电力传输的技术（例如 参照专利文献2)。
[0004] 例如，在通过利用所述供电模块和受电模块所具备的谐振器（线圈）间的谐振现 象（磁场谐振态）使磁场耦合来进行无线电力传输时，需要以使受电模块靠近供电模块而 成为能够从供电模块对受电模块供电的距离（可供电区域）的方式配置并使用。在这样的 使用过程中，在供电模块与受电模块不位于可供电区域内的情况下，存在如下问题：在供电 模块中，为了准备使受电模块接近配置于可供电区域而始终持续供给电力，从而导致消耗 了多余的电力（待机电力变大）。
[0005] 针对该问题，提出了以下应对方法：将某些检测部（传感器等）设置于供电模块 或受电模块，该检测部检测因供电模块与受电模块被配置于可供电区域内而发生的各种变 化，将其检测结果作为触发来开始对供电模块的电力供给。
[0006]例如，在专利文献3中记载有以下结构：在供电系统的供电装置（供电模块）中设 置有检测部（电流电压检测部113)，根据由该检测部测定出的电流值、电压值求出阻抗，将 该阻抗的变化（阻抗的增加量等：参照段落[0047]等）与预先设定的阈值进行比较，由此 判断供电装置（供电模块）与次级侧设备（受电模块）是否位于可供电区域内。
[0007] 如果确实如上述那样设置检测部来判断供电模块与受电模块是否位于可供电区 域内，则在判断为供电模块与受电模块不位于可供电区域内的情况下，能够停止对供电模 块供给电力从而防止消耗多余的电力。
[0008] 专利文献1 :日本专利第4624768号公报
[0009] 专利文献2 :日本特开2010-239769号公报
[0010] 专利文献3 :日本特开2013-62895号公报
【发明内容】
[0011] 发明要解决的问题
[0012] 然而，如上述那样新设置检测部会使成本增加，而且从供电模块的小型化的角度 来看也不适合。
[0013] 另外，在设置有检测部的情况下，也需要隔开规定的时间间隔（间歇地）使检测部 进行动作，该检测部进行动作需要电力，即使在供电模块与受电模块不位于可供电区域内 的情况下也会消耗电力（参照专利文献3的段落[0044])。
[0014] 因此，本发明的目的在于提供一种不设置新的设备就能够降低供电模块与受电模 块不位于可供电区域内的情况（待机状态）下的供电模块的消耗电力的供电模块以及供电 模块的电力供给方法。
[0015] 用于解决问题的方案
[0016] 用于解决上述问题的发明之一是一种供电模块，其与电源连接，利用谐振现象对 受电模块供给电力，该供电模块的特征在于，
[0017] 以使未从所述供电模块对所述受电模块供给电力的待机状态下的所述供电模块 的输入阻抗大于从所述供电模块对所述受电模块供给电力的供电状态下的所述供电模块 和所述受电模块的输入阻抗的、所述电源的电源频率进行动作。
[0018] 根据上述结构，待机状态下的供电模块的输入阻抗大于供电状态下的供电模块和 受电模块的输入阻抗，因此能够使待机状态下的供电模块的消耗电力比供电状态下的消耗 电力降低。
[0019] 另外，用于解决上述问题的发明之一是上述所记载的供电模块，其中，所述供电模 块具有供电线圈、供电谐振器以及受电谐振器，所述受电模块具有受电线圈，该供电模块利 用所述供电谐振器与所述受电谐振器之间产生的谐振现象来供给电力。
[0020] 根据上述结构，能够将待机状态下的供电模块的输入阻抗构成为具有供电线圈、 供电谐振器以及受电谐振器的供电模块的输入阻抗。
[0021] 由此，供电模块至少包括供电线圈、供电谐振器以及受电谐振器这三个要素，因此 用于决定供电模块的输入阻抗的要素变多。而且，用于决定供电模块的输入阻抗的要素变 多，则用于决定供电模块的输入阻抗相对于电源的电源频率的关系的要素也变多，因此能 够提高供电模块的设计自由度。
[0022] 另外，由于将受电模块设为具有受电线圈的结构，因此能够实现受电模块的精简 化。
[0023] 另外，用于解决上述问题的发明之一是上述所记载的供电模块，其中，所述供电模 块具有供电线圈和供电谐振器，所述受电模块具有受电谐振器和受电线圈，该供电模块利 用所述供电谐振器与所述受电谐振器之间产生的谐振现象来供给电力。
[0024] 根据上述结构，能够将待机状态下的供电模块的输入阻抗构成为具有供电线圈和 供电谐振器的供电模块的输入阻抗。
[0025] 由此，供电模块至少包括供电线圈和供电谐振器这两个要素，因此用于决定供电 模块的输入阻抗的要素变多。而且，用于决定供电模块的输入阻抗的要素变多，则用于决定 供电模块的输入阻抗相对于电源的电源频率的关系的要素也变多，因此能够提高供电模块 的设计自由度。
[0026] 另外，由于将受电模块设为具有受电谐振器、受电线圈的结构，因此能够实现受电 模块的精简化。
[0027] 另外，用于解决上述问题的发明之一是上述所记载的供电模块，其中，所述供电模 块具有供电线圈，所述受电模块具有供电谐振器、受电谐振器以及受电线圈，该供电模块利 用所述供电谐振器与所述受电谐振器之间产生的谐振现象来供给电力。
[0028] 根据上述结构，能够将待机状态下的供电模块的输入阻抗构成为供电线圈的输入 阻抗。
[0029] 由此，供电模块主要包括供电线圈这一个要素，因此能够使用于决定供电模块的 输入阻抗的要素单一化。而且，能够使用于决定供电模块的输入阻抗的要素单一化，则也能 够使用于决定供电模块的输入阻抗相对于电源的电源频率的关系的要素单一化，因此能够 实现供电模块的设计的简化。
[0030] 另外，用于解决上述问题的发明之一是一种供电模块的电力供给方法，该供电模 块与电源连接，利用谐振现象对受电模块供给电力，该供电模块的电力供给方法的特征在 于，
[0031] 将所述电源的电源频率调整至使未从所述供电模块对所述受电模块供给电力的 待机状态下的所述供电模块的输入阻抗大于从所述供电模块对所述受电模块供给电力的 供电状态下的所述供电模块和所述受电模块的输入阻抗的频带。
[0032] 根据上述方法，待机状态下的供电模块的输入阻抗大于供电状态下的供电模块和 受电模块的输入阻抗，因此能够使待机状态下的供电模块的消耗电力比供电状态下的消耗 电力降低。
[0033] 发明的效果
[0034] 本发明能够提供一种不设置新的设备就能够降低供电模块与受电模块不位于可 供电区域内的情况（待机状态）下的供电模块的消耗电力的供电模块以及供电模块的电力 供给方法。
【附图说明】
[0035] 图1是搭载有供电模块的充电器以及搭载有受电模块的无线式头戴型耳机的说 明图。
[0036] 图2是待机状态下的供电模块和受电模块的说明图。
[0037] 图3是利用等效电路表示供电状态下的供电模块和受电模块的说明图。
[0038] 图4是表示传输特性"S21"相对于电源频率的关系的曲线图。
[0039] 图5是利用等效电路表示实施例1-1的供电模块的说明图。
[0040] 图6是表不实施例1-1的分析结果的图表。
[0041] 图7是利用等效电路表示实施例1-2的供电模块的说明图。
[0042] 图8是表不实施例1-2的分析结果的图表。
[0043] 图9是利用等效电路表示实施例1-3的供电模块的说明图。
[0044] 图10是表不实施例1-3的分析结果的图表。
[0045] 图11是利用等效电路表示实施例2-1的供电模块的说明图。
[0046] 图12是表不实施例2-1的分析结果的图表。
[0047] 图13是利用等效电路表示实施例2-2的供电模块的说明图。
[0048] 图14是表不实施例2-2的分析结果的图表。
[0049] 图15是利用等效电路表示实施例2-3的供电模块的说明图。
[0050] 图16是表不实施例2-3的分析结果的图表。
[0051] 图17是表不实施例3-1的分析结果的图表。
[0052] 图18是表不实施例3-2的分析结果的图表。
[0053] 图19是表不实施例3-3的分析结果的图表。
[0054] 图20是表不实施例4-1的分析结果的图表。
[0055] 图21是表不实施例4-2的分析结果的图表。
[0056] 图22是表不实施例4-3的分析结果的图表。
[0057] 图23是说明搭载有供电模块的充电器以及搭载有受电模块的无线式头戴型耳机 的设计方法的流程图。
【具体实施方式】
[0058] 以下，对作为本发明的在无线电力传输中使用的供电模块以及供电模块的电力供 给方法的实施方式进行说明。
[0059](实施方式）
[0060] 首先，在本实施方式中，以实现无线电力传输的、具备供电模块2的充电器101以 及具备受电模块3的无线式头戴型耳机102为例进行说明。
[0061] (充电器101以及无线式头戴型耳机102的结构）
[0062] 如图1所示，充电器101具备具有供电线圈21和供电谐振器22的供电模块2。另 外，无线式头戴型耳机102具备耳机扬声器部102a、具有受电线圈31和受电谐振器32的受 电模块3。而且，在供电模块2的供电线圈21上连接有具备将供给至供电模块2的电力的 电源频率设定为规定值的振荡电路的交流电源6,在受电模块3的受电线圈31上经由使所 接收的交流电力整流化的稳定电路7和防止过充电的充电电路8而连接有充电电池9。此 外，在图1中，为了便于说明而将稳定电路7、充电电路8以及充电电池9记载于受电模块3 之外，但实际上是配置在螺线管状的受电线圈31和受电谐振器32的线圈内周侧。另外，本 实施方式中的稳定电路7、充电电路8以及充电电池9如图1所示那样是成为最终的电力的 供电目标的被供电设备10,被供电设备10是连接于受电模块3的作为电力的供电目标的所 有设备的总称。
[0063] 另外，虽未图示，但充电器101中设置有用于收纳无线式头戴型耳机102的符合无 线式头戴型耳机102的形状的收纳槽，通过将无线式头戴型耳机102收纳于该充电器101 的收纳槽，能够将无线式头戴型耳机102以充电器101所具备的供电模块2与无线式头戴 型耳机102所具备的受电模块3相向配置的方式定位。
[0064] 供电线圈21发挥通过电磁感应来将从交流电源6获得的电力供给至供电谐振器 22的作用。如图3所示，该供电线圈21构成为以电阻器&、线圈Q以及电容器(^为要素的 RLC电路。此外，线圈1^部分是将线径为〇.4mm(p的铜线材（带绝缘覆膜）卷绕18圈而得 到的线圈直径为的螺线管线圈。另外，将构成供电线圈21的电路元件所具有的合 计阻抗设为Zi，在本实施方式中，将构成供电线圈21的以电阻器&、线圈Q以及电容器q 为要素的RLC电路（电路元件）所具有的合计的阻抗设为Zi。另外，将供电线圈21中流动 的电流设为Ip
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