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_4

文档序号:9529408阅读:来源:国知局
率f。的电源频带(fL:最狭义的同相谐振模式)与高于谐振频率 的电源频带(fH:最狭义的反相谐振模式)最大化。而且,在实施例2-1中,频带D1与狭 义的同相谐振模式下的电源频带大致一致,并且频带D2与狭义的反相谐振模式下的电源 频带大致一致,因此,在将电源频率设定在频带D1或频带D2的情况下,能够使供电状态下 的电力传输效率较高。
[0118](实施例 2_2)
[0119] 如图13所示,实施例2-2的供电模块2构成为具备供电线圈21、供电谐振器22和 受电谐振器32。另一方面,受电模块3构成为具备受电线圈31。此外,供电线圈21、供电谐 振器22、受电谐振器32以及受电线圈31各自的结构与实施例2-1相同。
[0120] 在待机状态下,如图13所示,将构成供电模块2的供电线圈21、供电谐振器22以 及受电谐振器32的输入阻抗设为Ζιη。另外,在供电状态下,将构成供电模块2的供电线圈 21、供电谐振器22、受电谐振器32以及构成受电模块3的受电线圈31的输入阻抗设为Ζιη。
[0121] 在图14中示出实施例2-2中的与供电模块2和受电模块3相关的待机状态下的 相对于电源频率的输入阻抗Ζιη(图14的虚线)以及供电状态下的相对于电源频率的输入 阻抗Ζιη(图14的实线)的分析结果。观察图14可知,待机状态下的供电模块2的输入阻 抗Ζιη (图14的虚线)大于供电状态下的供电模块2和受电模块3的输入阻抗Ζιη (图14的 实线)的电源频带存在大约〇. 83MHz~0. 84MHz的频带E1、大约0. 98MHz~1. 02MHz的频 带E2以及大约1. 30MHz~1. 35MHz的频带E3这三个频带。
[0122] 在实施例2-2中,在将电源频率设定在频带E2、尤其是1. 0MHz附近时,待机状态下 的供电模块2的输入阻抗Ζιη与供电状态下的供电模块2和受电模块3的输入阻抗Ζιη的差 最大,因此能够降低待机状态下的供电模块2的消耗电力。然而,如上所述,在具有双峰性 的性质的供电模块2和受电模块3中,如图4的实线52所示,传输特性"S21"在谐振频带 表示较低的值,因此供电状态下的电力传输效率有变低的倾向。另外,如上所述,在具有双 峰性的性质的供电模块2和受电模块3中,如图4的实线52所示,传输特性"S21"在低于 谐振频率f。的电源频带(fL:最狭义的同相谐振模式)与高于谐振频率f。的电源频带(fH: 最狭义的反相谐振模式)最大化。而且,频带El(尤其是0.84MHz附近)包含于狭义的同 相谐振模式的电源频带,并且频带E3 (尤其是1. 32MHz附近)包含于狭义的反相谐振模式 的电源频带,因此,在将电源频率设定为频带E1或频带E3的情况下,能够使供电状态下的 电力传输效率较高。
[0123](实施例 2-3)
[0124] 如图15所示,实施例2-3的供电模块2构成为具备供电线圈21。另一方面,受电 模块3构成为具备供电谐振器22、受电谐振器32以及受电线圈31。此外,供电线圈21、供 电谐振器22、受电谐振器32以及受电线圈31各自的结构与实施例2-1相同。
[0125] 在待机状态下,如图15所示,将构成供电模块2的供电线圈21的输入阻抗设为 Ζιη。另外,在供电状态下,将构成供电模块2的供电线圈21以及构成受电模块3的供电谐 振器22、受电谐振器32、受电线圈31的输入阻抗设为Ζιη。
[0126] 在图16中示出实施例2-3中的与供电模块2和受电模块3相关的待机状态下的 相对于电源频率的输入阻抗Ζιη(图16的虚线)以及供电状态下的相对于电源频率的输入 阻抗Ζιη(图16的实线)的分析结果。观察图16可知,待机状态下的供电模块2的输入阻 抗Ζιη (图16的虚线)大于供电状态下的供电模块2和受电模块3的输入阻抗Ζιη (图16的 实线)的电源频带存在大约〇. 86MHz~1. 28MHz的频带F1。
[0127] 在实施例2-3中,将电源频率设定在频带F1、尤其是1. 0MHz时,待机状态下的供电 模块2的输入阻抗Ζιη与供电状态下的供电模块2和受电模块3的输入阻抗Ζιη的差最大, 因此最能降低待机状态下的供电模块2的消耗电力。
[0128](实施例 3-1)
[0129] 如上所述,在实施例3-1~实施例4-3中,对供电状态下的相对于供给至供电模块 2和受电模块3的电力的电源频率的传输特性"S21"具有单峰性的性质的阻抗进行了分析。 具体地说,实施例3-1~实施例4-3中使用的供电模块2和受电模块3与实施例1-1~实 施例2-3中使用的供电模块2和受电模块3大致相同,不同点在于将供电谐振器22中的线 圈L2与受电谐振器32中的线圈L3之间的耦合系数k23设定为0. 03 (改变耦合系数k23来将 传输特性"S21"设定为具有单峰性的性质)。
[0130] 实施例3-1的供电模块2构成为具备供电线圈21和供电谐振器22。另一方面,受 电模块3构成为具备受电谐振器32和受电线圈31。而且,将耦合系数k23设定为0. 03 (设 定为单峰性),除此以外的结构与实施例1-1相同。
[0131] 在图17中示出实施例3-1中的与供电模块2和受电模块3相关的待机状态下的 相对于电源频率的输入阻抗Ζιη(图17的虚线)以及供电状态下的相对于电源频率的输入 阻抗Ζιη(图17的实线)的分析结果。观察图17可知,待机状态下的供电模块2的输入阻 抗Ζιη (图17的虚线)大于供电状态下的供电模块2和受电模块3的输入阻抗Ζιη (图17的 实线)的电源频带存在大约〇. 99MHz~1. 01MHz的频带G1。
[0132] 在实施例3-1中,将电源频率设定在频带G1、尤其是1. 0MHz附近(谐振频带)时, 待机状态下的供电模块2的输入阻抗Ζιη与供电状态下的供电模块2和受电模块3的输入 阻抗Ζιη的差最大,因此最能降低待机状态下的供电模块2的消耗电力。而且,如上所述,在 具有单峰性的性质的供电模块2和受电模块3中,如图4的虚线51所示,电源频率为谐振 频率f。时传输特性"S21"最大化(电力传输效率最大化)。因而,在实施例3-1中,在将电 源频率设定在频带G1、尤其是1.0MHz附近(谐振频带)时,传输特性"S21"在谐振频带表 示最高的值,因此供电状态下的电力传输效率变高。
[0133](实施例 3-2)
[0134] 实施例3-2的供电模块2构成为具备供电线圈21、供电谐振器22以及受电谐振 器32。另一方面,受电模块3构成为具备受电线圈31。而且,如上所述,将耦合系数k23设 定为〇. 03 (设定为单峰性),除此以外的结构与实施例1-2相同。
[0135] 在图18中示出实施例3-2中的与供电模块2和受电模块3相关的待机状态下的 相对于电源频率的输入阻抗Ζιη(图18的虚线)以及供电状态下的相对于电源频率的输入 阻抗Ζιη(图18的实线)的分析结果。观察图18可知,待机状态下的供电模块2的输入阻 抗Ζιη (图18的虚线)大于供电状态下的供电模块2和受电模块3的输入阻抗Ζιη (图18的 实线)的电源频带存在〇. 96MHz~0. 98MHz的频带H1以及大约1. 02MHz~1. 04MHz的频 带H2这两个频带。
[0136] 在实施例3-2中,在将电源频率设定在频带H1或者频带H2时,在待机状态下的供 电模块2的输入阻抗Ζιη与供电状态下的供电模块2和受电模块3的输入阻抗Ζιη之间产生 差,因此能够降低待机状态下的供电模块2的消耗电力。
[0137](实施例 3-3)
[0138] 实施例3-3的供电模块2构成为具备供电线圈21。另一方面,受电模块3构成为 具备供电谐振器22、受电谐振器32以及受电线圈31。而且,如上所述,将耦合系数k23设定 为〇. 03 (设定为单峰性),除此以外的结构与实施例1-3相同。
[0139]图19中示出实施例3-3中的与供电模块2和受电模块3相关的待机状态下的相 对于电源频率的输入阻抗Ζιη(图19的虚线)以及供电状态下的相对于电源频率的输入阻 抗Ζιη (图19的实线)的分析结果。观察图19可知,待机状态下的供电模块2的输入阻抗 Ζιη (图19的虚线)大于供电状态下的供电模块2和受电模块3的输入阻抗Ζιη (图19的实 线)的电源频带存在大约0. 60MHz~0. 91MHz的频带II以及大约1. 13MHz~1. 5 (分析上 限)MHz的频带12这两个频带。
[0140] 在实施例3-3中,在将电源频率设定在频带II或者频带12时,在待机状态下的供 电模块2的输入阻抗Ζιη与供电状态下的供电模块2和受电模块3的输入阻抗Ζιη之间产生 差,因此能够降低待机状态下的供电模块2的消耗电力。然而,如上所述,在具有单峰性的 性质的供电模块2和受电模块3中,如图4的虚线51所示,传输特性"S21"在谐振频带表 示较高的值,在除此以外的频带成为较低的值,因此供电状态下的电力传输效率有变低的 倾向。
[0141](实施例 4-1)
[0142] 实施例4-1~实施例4-3与实施例3-1~实施例3-3不同,构成供电模块2中包含 的供电线圈21的RLC电路(电阻器札、线圈Q以及电容器CD的电容器(^与实施例2-1~ 实施例2-3同样地并联连接。
[0143] 实施例4-1的供电模块2构成为具备供电线圈21和供电谐振器22。另一方面,受 电模块3构成为具备受电谐振器32和受电线圈31。而且,如上所述,供电线圈21是以电阻 器札、线圈Q以及电容器(^为要素的RLC电路,且电容器(^并联连接。另外,与实施例3-1 同样地,将供电谐振器22中的线圈L2与受电谐振器32中的线圈"之间的耦合系数k23设 定为〇. 03 (设定为单峰性)。此外,其它结构与实施例3-1相同。
[0144] 在图20中示出实施例4-1中的与供电模块2和受电模块3相关的待机状态下的 相对于电源频率的输入阻抗Ζιη(图20的虚线)以及供电状态下的相对于电源频率的输入 阻抗Ζιη(图20的实线)的分析结果。观察图20可知,待机状态下的供电模块2的输入阻 抗Ζιη (图20的虚线)大于供电状态下的供电模块2和受电模块3的输入阻抗Ζιη (图20的 实线)的电源频带存在〇. 88MHz~0. 99MHz的频带J1以及大约1. 06MHz~1. 19MHz的频 带J2这两个频带。此外,在图20中,由于仅借助图表难以理解,因此记载了频带J1以及频 带J2中的供电状态下的相对于电源频率的输入阻抗Ζιη以及待机状态下的相对于电源频率 的输入阻抗Ζιη的数值数据。
[0145] 在实施例4-1中,在将电源频率设定在频带J1或者频带J2时,在待机状态下的供 电模块2的输入阻抗Ζιη与供电状态下的供电模块2和受电模块3的输入阻抗Ζιη之间产生 差,因此能够降低待机状态下的供电模块2的消耗电力。
[0146](实施例 4-2)
[0147] 实施例4-2的供电模块2构成为具备供电线圈21、供电谐振器22以及受电谐振器 32。另一方面,受电模块3构成为具备受电线圈31。此外,供电线圈21、供电谐振器22、受 电谐振器32以及受电线圈31各自的结构与实施例4-1相同。
[0148] 在图21中示出实施例4-2中的与供电模块2和受电模块3相关的待机状态下的 相对于电源频率的输入阻抗Ζιη(图21的虚线)与供电状态下的相对于电源频率的输入阻 抗Ζιη(图21的实线)的分析结果。观察图21可知,待机状态下的供电模块2的输入阻抗 Ζιη (图21的虚线)大于供电状态下的供电模块2和受电模块3的输入阻抗Ζιη(图21的实 线)的电源频带存在大约〇. 87MHz~0. 88MHz的频带K1、大约1. 00MHz~1. 03MHz的频带 K2以及大约1. 19MHz~1. 21MHz的频带K3这三个频带。
[0149] 在实施例4-2中,在将电源频率设定在频带K1、频带K2或者频带K3时,在待机状 态下的供电模块2的输入阻抗Ζιη与供电状态下的供电模块2和受电模块3的输入阻抗Ζιη 之间产生差,因此能够降低待机状态下的供电模块2的消耗电力。
[0150](实施例 4_3)
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