[发明专利]非接触供电系统和非接触扩展插件

说明书

技术领域

本发明涉及非接触供电系统和非接触扩展插件。

背景技术

通常，非接触供电系统由包括送电线圈的供电装置和包括受电线圈的受电装置构成。该供电装置生成高频电流并将该高频电流发送至送电线圈以在该送电线圈处产生交变磁场。该受电装置利用与供电装置的送电线圈相对的受电线圈与该送电线圈所产生的交变磁场交链，由此该受电线圈产生感应电动势。该受电装置对受电线圈所产生的感应电动势进行整流以产生直流(DC)电压，并且将该DC电压供给至负载或者对该DC电压进行DC/AC转换并将交流(AC)电压供给至负载。

专利文献1描述了使一个供电装置适用于生成不同的输出电压的多个受电装置的非接触供电系统的示例。该供电装置包括控制部件，其中该控制部件用于在包括作为各受电装置的对象的负载区域的整个区域内，将各受电装置的输出电压控制在预定电压范围内。

作为具体方式，专利文献1描述了在受电装置中共同使用谐振电容器和受电线圈以控制是否向供电装置的送电线圈供给高频电流并控制输出电压。

专利文献2描述了在供电装置和受电装置之间设置非接触扩展插件的非接触供电系统的另一示例。该非接触扩展插件由受电线圈和送电线圈经由谐振电容器串联连接的闭合电路构成。该非接触插件的受电线圈被配置成与供电装置的初级线圈相对，并且该非接触插件的送电线圈被配置成与受电装置的次级线圈相对。

非接触扩展插件使得能够以非接触方式向与供电装置分离的受电装置进行供电。此外，还可以使用非接触扩展插件作为可应用于具有不同的负载电压的电气设备的非接触电压转换插件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利4135299

专利文献2：日本专利4258505

发明内容

发明要解决的问题

然而，在如专利文献1那样、使一个供电装置适合于生成不同的输出电压的多个受电装置的非接触供电系统中，在负载电压值大大不同的情况下，仅供电装置侧的控制所适用的范围有限。在众所周知的技术中，考虑了在受电装置侧组合使用诸如DC-DC转换器等的稳定化电源。然而，对于负载要求电压波动最小的情况，没有提出具体结构或设计。

专利文献2公开了各种形式的非接触扩展插件，但没有公开用于使传输电压和转换电压最优化的具体方法或装置。因此，需要可以实现期望的输出电压值的非接触扩展插件(非接触电压转换插件)的结构和设计条件。

因此，本发明是为了解决上述问题而作出的，并且本发明的目的是提供使用磁耦合线圈和谐振电容器的非接触供电系统，其中该非接触供电系统利用一个供电装置容易地生成各种电气设备所需的负载电压。

本发明的另一目的是提供配置在供电装置和受电装置之间的非接触扩展插件，其中该非接触扩展插件根据需要容易地设置该非接触扩展插件的输出电压。

用于解决问题的方案

第一方面是一种非接触供电系统，其特征在于，包括：供电装置，其包含基于第一主电源来生成高频电流的第一高频逆变器以及被供给所述高频电流的第一送电线圈；以及受电装置，其包含与所述第一送电线圈所形成的交变磁场交链以产生感应电动势的第一受电线圈以及与所述第一受电线圈串联连接以进行串联谐振的谐振电容器，并且用于基于所述第一受电线圈和所述谐振电容器的串联电路根据施加至所述第一送电线圈的初级电压所生成的次级电压来向第一负载供给电力，其中，所述第一送电线圈和所述第一受电线圈被配置成满足以下关系式：(L₂/L₁)^1/2＝G/K，其中：L₁表示所述第一送电线圈的自感，L₂表示所述第一受电线圈的自感，K表示所述第一送电线圈与所述第一受电线圈的耦合系数，并且G表示所述次级电压相对于所述初级电压的电压转换增益。

在上述结构中，优选地，所述第一送电线圈和所述第一受电线圈除匝数以外具有彼此相同的形状、结构和大小，以及将利用所述电压转换增益G和所述耦合系数K表示的G/K的倒数设置为所述第一送电线圈的匝数和所述第一受电线圈的匝数的匝数比。

在上述结构中，优选地，将所述电压转换增益G设置为1。