无线电力馈送系统和无线电力馈送方法

摘要

根据本发明的一个实施例，提供了一种能够进行长距离和高效率的空间电力传输的无线电力馈送系统。无线电力馈送系统（100）包括电力传送器（101）、电力接收器（102）以及电力接收主体（108）。电力传送器（101）生成电磁波。通过使用磁场谐振现象从电力传送器（101）接收的电磁波来向电力接收器（102）供应电力。电力接收主体（108）被插入到由电力传送器（101）和电力接收器（102）产生的电磁场中，并且通过电磁场接收电力。

说明书

技术领域

本发明涉及用于无线地传送电力的无线电力馈送系统和无线电力 馈送方法。

背景技术

无线电力传输，还称为非接触式充电技术，如今适用于各种产品。 无线电力传输的已知形式利用电磁感应和无线电波。经由电磁感应的 无线电力传输由在1831年法拉第定律的发现而触发，之后是1836年 的变压器的发明。电磁感应型无线电力传输的传输距离是几mm或更 小，并且在很多情况下，操作频率是几百KHz或更小。电磁感应型的 特征在于，传输距离短并且不存在磁场的泄漏，但是电力传输量取决 于设计。无线电力传输不要求连接器，并且允许易于增强防水性，并 且例如，在诸如电动牙刷、剃须刀等的充电器的产品中使用。

另一方面，从1888年赫兹证明了电磁波的存在以及在1904年特 斯拉进行的无线电力传输实验设计（150kHz，1MW）开始，经由无线 电波（微波）的无线电力传输已经进行了持续的研究和开发。近年来， 无线电波（微波）型无线电力传输还被应用于无线物品管理系统 （RF-ID）等。因为无线电波（微波）型使用无线电波，所以电磁场向 外辐射，并且能量扩散。因此，该类型的特征在于，虽然能够进行长 距离电力传输（多达几十米），但是用于电力接收的传输效率为百分 之几那么低或更少。注意，传输效率是传送器所传送的电力和接收器 所接收到的电力的比率，这在空间中是电力传输速率。

对无线电力传输技术的主要需求在于，以更高的效率在更长的距 离上传送电力。在2006年，麻省理工学院（MIT）提出了经由磁谐振 的无线电力馈送技术（专利文献1）。在磁谐振系统中，通过将具有高 电感（L）的两个线圈置于传送侧和接收侧中的每一侧来产生谐振现象， 以实现以更高的效率在更长的距离上的电力传输。

在磁谐振无线电力传输中，当谐振频率是10MHz，并且线圈之间 的距离是2m时，实现约45%的传输效率（非专利文献1）。整个电力 传输系统的传输效率是约15%，这是整个系统的产物，包括电力传送 设备（主要是放大器）的效率37.5%和电力接收设备（主要是整流器） 的效率90%。因此，当对电力传送系统的输入电力是400W时，能够 点亮2m远处的60W的灯。以该方式，与电磁感应方法相比，磁谐振 方法可以以相对高的效率在更长的距离上馈送电力。

作为电磁感应系统，公开了将电力接收主体放置在由电力传送和 接收线圈产生的电磁场内的示例（专利文献2）。在该示例中，AC电 源设备连接至电力传送和接收线圈中的每一个，并且可以进行电力传 送和接收的切换。而且，在产生电磁场的能量当中，电力接收主体没 有接收到的能量是损失。注意，因为电磁场是通过电磁感应产生的， 所以电力传送和接收线圈之间的距离不能增加，并且这是磁谐振系统 中的距离的1/10的极短距离。

而且，作为磁谐振系统，公开了一种配置，该配置包括主电力传 送设备和两个或更多个电力接收设备，并且进一步包括用于电力回收 的辅助电力接收设备的（专利文献3）。该配置主要被设计用于将磁谐 振电力馈送到两个或更多个电力接收设备，并且用于接收电力的条件 与谐振频率匹配。该示例是从一个电力传送设备到多个电力接收设备 的一对多磁谐振电力馈送系统。在该配置中，当安装了多个电力接收 设备时，需要在各个电力接收设备之间保持某一距离。这是因为如果 电力接收设备接近，则包括在各个电力接收设备中的谐振器之间的耦 合过高，并且每个电力接收设备的谐振频率偏离设定值，这对电力接 收设备造成了传输效率的显著降低。虽然每个电力接收设备的谐振频 率的偏离实际上可忽略的电力接收主体之间的最小距离取决于电力传 送器和接收器以及电力接收设备的设计，但是在任何情况下，都对电 力接收设备之间的距离施加了约束。

引用列表

专利文献

PTL1：专利申请No.2009-501510的PCT国际公开的公开日文译 文

PTL2：专利申请No.2003-502992的PCT国际公开的公开日文译 文

PTL3：日本未审查专利公开No.2010-239838

非专利文献

NPL1：Marin Soljacic等人的“Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances”，SCIENCE，Vol.317,No.5834,pp.83-86。

发明内容

技术问题

然而，发明人发现，在上述磁谐振系统中存在缺陷。如上所述， 虽然能够在磁谐振系统中实现使用谐振现象的更长距离传输，但是电 力仅可以在电力传送和接收线圈之间的磁通量可以到达范围内进行传 送，并且该范围通常约为谐振波长的1/20。该传输距离与电力传送和 接收线圈的直径基本相同。换句话说，磁谐振系统中的有效传输距离 大约是电力传送和接收线圈的直径。例如，当谐振频率是10MHz时， 波长是30m，并且因此传输距离是1.5m，这是波长的1/20。在上述 MIT的实验中，线圈直径是小于1.5m的0.6m。因此，电力传送和接收 线圈之间的传输效率是在1m的线圈间隔时为90%，并且在2m的线圈 间隔时为45%。

磁谐振系统中的传输距离的扩大可以通过降低谐振频率或者增加 波长来实现。然而，增加波长导致线圈直径的增加。具体地，因为接 收线圈与其被安装的装置的尺寸紧密相关，所以在当前条件下，几乎 不存在用于具有几米或更大的直径的接收线圈的应用。因此，期望对 无线电力馈送技术的开发使得能够以高效率在几米或更大的馈送距离 上进行传输并且允许安装在诸如便携式装置的相对小设备上。

考虑以上情况作出本发明，并且本发明的示例性目标在于提供一 种能够进行长距离和高效率的空间电力传输的无线电力馈送系统和无 线电力馈送方法。

对问题的解决方案

根据本发明的一个示例性方面的无线电力馈送系统包括：生成电 磁波的电力传送器；电力接收器，通过使用电场或磁场谐振现象从电 力传送器接收到的电磁波来对该电力接收器供应电力；以及电力接收 主体，该电力接收主体被插入由电力传送器和电力接收器产生的电磁 场中，并且通过电磁场接收电力。

根据本发明的一个示例性方面的无线电力馈送方法包括：利用电 场或磁场谐振现象来在电力传送器和电力接收器之间产生电磁场；以 及将电力接收主体插入电磁场中，使得电力接收主体接收电力。

本发明的有益效果

根据本发明，可以提供能够进行长距离和高效率的空间电力传输 的无线电力馈送系统和无线电力馈送方法。

附图说明

图1是示意性地示出根据第一示例性实施例的无线电力馈送系统 100的配置的前视图；

图2是示出通过磁谐振的空间电磁场产生的三维仿真结果的示例 的图；

图3是示意性地示出根据第一示例性实施例的无线电力馈送系统 100的配置的框图；

图4是示意性地示出根据示例1的无线电力馈送系统1001的配置 示例的前视图；

图5是示意性地示出根据第二示例性实施例的无线电力馈送系统 200的配置的前视图；

图6是示意性地示出根据示例2的无线电力馈送系统2001的配置 示例的前视图；

图7是示意性地示出根据第三示例性实施例的无线电力馈送系统 300的配置的前视图；

图8是示意性地示出根据示例3的无线电力馈送系统3001的配置 示例的前视图；

图9是示意性地示出根据第四示例性实施例的无线电力馈送系统 400的配置的前视图；

图10是示意性地示出根据示例4的无线电力馈送系统4001的配 置示例的前视图；

图11是示意性地示出根据第五示例性实施例的无线电力馈送系 统500的配置的前视图；

图12是示意性地示出根据示例5的无线电力馈送系统5001的配 置示例的前视图；

图13是示意性地示出根据示例6的无线电力馈送系统6001的配 置示例的前视图；以及

图14是示意性地示出根据示例7的无线电力馈送系统7001的配 置示例的前视图。

具体实施方式

下文中将参考附图描述本发明的示例性实施例。在附图中，相同 元件由相同的附图标记来表示，并且将省略其冗余解释。

第一示例性实施例

首先，下文中描述根据本发明的第一示例性实施例的无线电力馈 送系统100。图1是示意性地示出根据第一示例性实施例的无线电力馈 送系统100的配置的前视图。如图1中所示，无线电力馈送系统100 包括电力传送器101和电力接收器102。电力传送器101是无线地传送 电力的设备。电力接收器102是从电力传送器101接收电力的设备。 在无线电力馈送系统100中，通过在电力传送器101和电力接收器102 之间的电力传输，来在电力传送器101和电力接收器102之间的空间 中产生电磁场。换句话说，通过电力传送器101和电力接收器102之 间的磁谐振来执行电力传输。注意，图1示意性地示出由无线电力馈 送系统100生成的磁场线110。而且，图1代表性地示出了磁场线110， 以示出在电力传送器101和电力接收器102之间传送电磁波并且产生 电磁场。因此，仅在电力传送器101和电力接收器102之间存在磁场 线110实际上是不成立的。下文中，除非另外在指出，否则磁场线110 表示上述电力传送器101和电力接收器102之间的电磁场。

电力传送器101包括电源设备103、传送器初级线圈104、以及传 送器次级线圈105。传送器线圈用于存储磁能量，并且在传送器线圈和 接收器线圈之间产生强的电磁场。注意，传送器次级线圈105相对于 传送器初级线圈104是电隔离的，并且是电浮置的。

电力接收器102包括接收器次级线圈106和接收器初级线圈107。 由接收器初级线圈107收集的电力通过反馈回路111被反馈到电源设 备103。接收器初级线圈107与接收器次级线圈106电隔离，并且电浮 置。

注意，电力传送器101中的传送器初级线圈104和传送器次级线 圈105的谐振频率与电力接收器102中的接收器次级线圈106和接收 器初级线圈107的谐振频率相同。

从无线电力馈送系统100接收电力供应的电力接收主体108被插 入在电力传送器101和电力接收器102之间的空间120中。电力接收 主体108包括可以以及其本身期望的电力规格接收电力的接收线圈 109。因为在空间120中存在磁场线110，所以电力接收主体108可以 通过电磁感应来接收电力供应。具体地，电力接收主体108通过接收 线圈109来接收在电力传送器101和电力接收器102之间传送的电力 的一部分。在该情况下，接收线圈109确定将要接收的电力量。具体 地，所接收的电力量主要取决于接收线圈109。注意，在整流器被置放 在接收线圈109中的情况下，可以由整流器接收符合电力接收主体108 的规格的电力。

注意，电力接收主体108可以包括多个接收线圈109，并且在该 情况下，在每个线圈中所获得的电力被合并成接收电力。此外，插入 空间120中的电力接收主体108不限于一个，而是可以插入多个电力 接收主体。在该情况下，每个电力接收主体都可以使用其接收线圈109 来从电磁场接收电力。

只要电力接收主体108位于产生电磁场的空间中，不论在空间中 的位置如何，电力接收主体108可以总是接收电力。因此，即使当电 力接收主体108移动通过空间120时，也可以以与当其不移动时相同 的方式接收电力。在电力接收主体108包括内置电池的情况下，只要 电力接收主体108位于产生电磁场的空间中，电力接收主体108就可 以对电池进行充电。

而且，在很多情况下，包括在电力接收主体108中的接收线圈109 具有比电力传送器101和电力接收器102中的线圈更小的线圈直径。 从而，存在接收线圈109的接收电力没有达到直接驱动电力接收主体 108的电压和电流的情况。而且，在该情况下，电力接收主体108持续 接收电力，以避免电池的较早耗尽，由此延长了电力接收主体108或 者电力接收主体108安装在其上的装置的操作时间。

电力接收主体108没有接收到的其余电力被输入到电力接收器 102。输入到电力接收器102的电力通过反馈回路111被反馈回电力传 送器101中的电源设备103。

注意，除了电力传送器101、电力接收器102以及电力接收主体 108之外，包括在无线电力馈送系统100中的诸如放大器、整流器和控 制电路的其他元件是公知元件，并且不与根据本示例性实施例的无线 电力馈送系统100的理解直接相关，并且因此省略其说明。

下文中描述无线电力馈送系统10的操作。在无线电力馈送系统 100中，在空间中产生电磁场的功能通过电力传送器101和电力接收器 102来实现，并且接收电力的功能通过电力接收主体108来实现。因此， 通过电力传送器101和电力接收器102来在空间120中产生具有磁场 线110的磁场。电力接收主体被插入到所产生的磁场中，并且可以使 用磁场线110通过磁谐振来接收电力。

而且，电力接收主体108没有接收到的电力由电力接收器102接 收，并且被反馈回电力传送器101中的电源设备103。因此，电力接收 主体108没有接收到的电力被回收，以最小化用于电磁场产生的能量 消耗。因此，当集中于电力接收主体108上时，实现高效率电力传输。

图2是示出通过磁谐振的空间电磁场产生的三维仿真结果的一个 示例的图。图2示出了在谐振频率是1MHz（300m的波长），电力传 送器和电力接收器中的线圈的直径是15m，并且线圈之间的距离是17m 的情况下，在电力传送器和电力接收器之间的传输效率和磁场强度分 布。如图2中所示，通过谐振频率的适当选择和线圈直径的设计（图2 中的点A），即使在约15m的长距离传输中，高效率电力传输是可能 的。而且，甚至在电力传送器和距电力传送器5m距离的位置（图2中 的点B）之间，获得90%的传输电力。

图2中的点B是具有15m直径的线圈的电力接收主体被放置在距 电力传送器5m距离的位置处的情况下，并且当任意电力接收主体位于 该位置时，根据包括在电力接收主体中的接收线圈的特性来确定电力 接收主体中的接收电力量的示例。而且，电力传送器和电力接收器之 间的距离越短，它们之间的空间中的磁场强度就越高，并且换句话说， 在点B的位置处的电力接收主体可以获得更大的接收电力量。

因此，根据无线电力馈送系统100，将空间电磁场产生功能（电 力传送器101和电力接收器102）和电力接收功能（电力接收主体108） 分离，以由此实现长距离和高效率的空间电力传输。

而且，在磁谐振系统中，电力传送线圈和电力接收线圈的谐振频 率需要相同。从而，必须设计和制造每个线圈，使得电力传送线圈和 电力接收线圈的谐振频率相同。替代地，电力传送线圈和电力接收线 圈中的至少一个需要具有与谐振频率匹配的调节机构。在该情况下， 存在仅当通过调节机构使电力传送线圈和电力接收线圈的谐振频率相 同时才可以进行高传输效率的电力馈送的约束。另一方面，在无线电 力馈送系统100中，将空间电磁场产生功能和电力接收功能分离，并 且电力接收主体通过电磁感应接收电力。因此，能够在不考虑谐振频 率的情况下，在每个电力接收主体中高效率地接收电力，由此克服上 述磁谐振系统中的问题。

注意，根据本示例性实施例的无线电力馈送系统100的配置可以 被划分为以下描述的块。图3是示意性地示出根据第一示例性实施例 的无线电力馈送系统100的配置的框图。具体地，无线电力馈送系统 100包括电力传送器101和电力接收器102，并且通过在电力传送器101 和电力接收器102之间的电力传输来在电力传送器101和电力接收器 102之间的空间120中产生电磁场。因此，通过在电力传送器101和电 力接收器102之间的磁谐振来执行电力传输。注意，在图3中，如在 图1中示意性地示出了由无线电力馈送系统100生成的磁场线110。

电力传送器101和电力接收器102的谐振频率相同。电力接收主 体108被插入到在电力传送器101和电力接收器102之间的空间120 中。因为磁场线110存在于空间120中，所以电力接收主体108可以 通过电磁感应来接收电力供应。因此，电力接收主体108可以接收在 电力传送器101和电力接收器102之间传送的电力的一部分作为符合 电力接收主体108的规格的电力。

电力接收主体108没有接收到的电力由电力接收器102接收并且 被反馈回电力传送器101。因此，未由电力接收主体108没有接收到的 电力被回收，以最小化用于电磁场产生的能量消耗。因此，当集中于 电力接收主体108上时，实现了高效率的电力传输。

示例1

下文中描述根据本发明的示例1的无线电力馈送系统。示例1涉 及无线电力馈送系统1001，这是无线电力馈送系统100被应用于建筑 物中的房间的情况的示例。图4是示意性地示出根据示例1的无线电 力馈送系统1001的配置示例的前视图。如图4中所示，电力传送器101 被安装在房间201的天花板的背面，并且电力接收器102被安装在房 间201的地板下方。为了简化附图，在图4中，磁场线110用虚线示 出。在该示例中，电力传送器101和电力接收器102的线圈的直径是 15m，并且线圈之间的距离是5m。而且，谐振频率是1MHz。传送器 初级线圈104和接收器初级线圈107是环形单层线圈，并且传送器次 级线圈105和接收器次级线圈106是具有5.75圈的环形螺旋线圈。在 传送器初级线圈104和传送器次级线圈105之间以及在接收器初级线 圈106和接收器次级线圈107之间，给出最大谐振状态的距离是固定 的。施加至电力传送器101的电力是100W。在示例1中，因为线圈之 间的距离是5m，所以线圈之间的磁场能量大于在线圈之间的距离是 17m时的能量，如从图2中所示的结果明显看出。

在图4中，笔记本电脑112和移动电话113位于房间201内。笔 记本电脑112被放置在桌子202上。移动电话113被放置在包203内。 笔记本电脑112在其显示器的背面设置直径为15cm的接收线圈。移动 电话113设置有直径为3cm的接收线圈。笔记本电脑112和移动电话 113可以使用其接收线圈来从在房间201内产生的磁场线110接收电 力。在这样的情况下，在笔记本电脑112中获得8mW的接收电力。另 一方面，在移动电话113中获得1mW的接收电力。

第二示例性实施例

接下来，此后描述根据本发明的第二示例性实施例的无线电力馈 送系统200。无线电力馈送系统200是无线电力馈送系统100的修改示 例。图5是示意性地示出根据第二示例性实施例的无线电力馈送系统 200的配置的前视图。如图5中所示，电力传送器101被放置在空间 120周围。无线电力馈送系统200的其他配置与无线电力馈送系统100 的配置相同，并且不再过多地描述。

在无线电力馈送系统200中，就像在无线电力馈送系统100中， 可以增强在电力传送器101和电力接收器102之间的空间中的电磁场， 但是电力传送器101的位置不同。插入到空间120中的电力接收主体 108由此可以以高效率接收电力。

示例2

下文中描述根据本发明的示例2的无线电力馈送系统。示例2与 无线电力馈送系统2001相关，这是在无线电力馈送系统200被应用于 建筑物中的房间的情况的示例。图6是示意性地示出根据示例2的无 线电力馈送系统2001的配置示例的前视图。如图6中所示，电力传送 器101被安装在房间201的侧壁周围，并且电力接收器102被安装在 房间201的地板下方。如在示例1中，谐振频率是1MHz，并且电力传 送器101和电力接收器102的线圈的直径在图2中是15m。电力传送 器101和电力接收器102的线圈之间的距离是1.5m，并且磁场能量大 于示例1中的磁场能量。注意，包括在电力传送器101和电力接收器 102中的线圈的形式与示例1中的那些相同。施加到电力传送器101的 电力是100W。在示例2中，就像示例1中，可以增强在电力传送器101 和电力接收器102之间的房间201中的电磁场。位于房间201内的电 力接收主体可以由此以高效率接收电力。

在图6中，就像在示例1中，笔记本电脑112和移动电话113被 放置在房间201内。笔记本电脑112被放置在桌子202上。移动电话 113被放置在包203内。那些电力接收主体可以以与示例1中相同的方 式使用其线圈来从在空间中（在房间201内）产生的电磁场接收电力。 由包括在每个电力接收主体中的线圈来确定将要接收的电力量，并且 每个电力接收主体可以通过整流器接收符合其规格的电力。

笔记本电脑112和移动电话113中的接收线圈与示例1中的那些 相同，并且不再赘述。在这样的条件下，在笔记本电脑112中获得9mW 的接收电力。另一方面，在移动电话113中获得1.2mW的接收电力。

第三示例性实施例

下文中描述根据本发明的第三示例性实施例的无线电力馈送系统 300。无线电力馈送系统300是无线电力馈送系统100的修改示例。图 7是示意性地示出根据第三示例性实施例的无线电力馈送系统300的配 置的前视图。如图7中所示，在无线电力馈送系统300中，对无线电 力馈送系统100的配置添加中继器线圈114。中继器线圈114电浮置。

中继器线圈114与电力传送器101和电力接收器102并行放置并 且在空间120的周围。换句话说，沿着垂直于磁场线110的平面放置 中继器线圈114。然而，中继器线圈114不必沿着严格垂直于磁场线 110的平面放置。中继器线圈114可以关于磁场线110倾斜，只要磁场 线可以穿过中继器线圈114的回路。无线电力馈送系统300的其他配 置与无线电力馈送系统100的配置相同，并且不再赘述。

在无线电力馈送系统300中，中继器线圈114附近的磁场能量可 以通过中继器线圈114来增强。插入空间120中的电力接收主体108 由此可以高效率地接收电力。具体地，如果中继器线圈114被放置在 电力接收主体108很可能存在的区域周围，则可以最有效地接收电力。

示例3

下文中描述根据本发明的示例3的无线电力馈送系统。示例3与 无线电力馈送系统3001相关，这是无线电力馈送系统300被应用至建 筑物中的房间的情况的示例。图8是示意性地示出根据示例3的无线 电力馈送系统3001的配置示例的前视图。如图8中所示，在示例3中， 中继器线圈114被放置在电力接收主体的位置附近的房间的侧表面 （壁）上。中继器线圈114和电力接收器102之间的距离是1m。如在 示例1中，在示例3中，谐振频率是1MHz。电力传送器101和电力接 收器102的线圈的直径是15m，并且电力传送器101和电力接收器102 的线圈之间的距离是5m。包括在电力传送器101和电力接收器102中 的线圈的形式和尺寸与示例1中的那些相同。施加到电力传送器101 的电力是100W。在示例3中，就像在示例1中，可以增强在电力传送 器101和电力接收器102之间的房间201中的电磁场。位于房间201 内的电力接收主体可以由此高效率地接收电力。

在示例3中，就像在示例1中，笔记本电脑112和移动电话113 被放置在房间201内。笔记本电脑112被放置在桌子202上。移动电 话113被放置在包203内。那些电力接收主体可以以与示例1中相同 的方式使用其线圈从在空间中（在房间201内）产生的电磁场接收电 力。要接收的电力量由包括在每个电力接收主体中的线圈确定，并且 就像在示例1中，每个电力接收主体可以通过整流器来接收符合其规 格的电力。

在示例3中，作为添加中继器线圈114的结果，可以增强中继器 线圈114附近的磁场能量。由此可以更有效地将电力馈送到位于中继 器线圈114附近的电力接收主体。具体地，将中继器线圈114有效地 放置在很可能使用作为电力接收主体的笔记本电脑和移动电话的位置 处。通常，笔记本电脑通过放置在桌子等上进行使用，并且移动电话 通过被保持在站立或坐下的用户的头部附近进行使用。在该示例中， 中继器线圈114位于距地板1m距离处。因此，当在以上事物中使用笔 记本电脑和移动电话时，还实现有效的电力馈送。

笔记本电脑112和移动电话113中的接收线圈与示例1中的那些 相同，并且不再赘述。在这样的条件下，在笔记本电脑112中获得9mW 的接收电力。另一方面，在移动电话113中获得1.2mW的接收电力。

第四示例性实施例

此后描述根据本发明的第四示例性实施例的无线电力馈送系统 400。无线电力馈送系统400是无线电力馈送系统100的修改示例。图 9是示意性地示出根据第四示例性实施例的无线电力馈送系统400的结 构的前视图。如图9中所示，在无线电力馈送系统400中，电力传送 器101和电力接收器102被并排而不是面对面地安装。通常，在磁谐 振系统中，当线圈被并排布置时，可以以与在线圈被面对面布置时相 同的方式产生电磁场。

电力传送器101和电力接收器102二者被并排布置在空间120下 方。磁场线110从电力传送器101向上引导，然后在水平方向上传播， 并且最后被向下引导以到达电力接收器102。无线电力馈送系统400的 其他配置与无线电力馈送系统100的配置相同，并且不再赘述。

在无线电力馈送系统400中，电力传送器101和电力接收器102 被并排布置在空间120下方，使得电磁场产生范围被限制为空间120 的下面区域。具体地，通过使用从电力传送器101传送的电磁波的相 位差来传送电力，能够在空间120的特定区域中产生强电磁场。利用 在无线电力馈送系统400中产生的强电磁场，实现了对电力接收主体 108的有效电力馈送。

示例4

下文中描述根据本发明的示例4的无线电力馈送系统。示例4与 无线电力馈送系统4001相关，这是在无线电力馈送系统400被应用于 建筑物中的房间的情况下的示例。图10是示意性地示出根据示例4的 无线电力馈送系统4001的配置示例的前视图。如图10中所示，电力 传送器101和电力接收器102被并排安装在房间201的地板下方。如 在示例1中，示例4中的电力传送器101和电力接收器102的谐振频 率是1MHz。电力传送器101和电力接收器102的线圈的直径是15m。 并排布置的电力传送器101和电力接收器102的线圈在水平方向上位 于5m距离处。在线圈之间的距离是5m的情况下，在如图2中所示的 电力传送器101和电力接收器102之间的空间中实现90%或更大的传 输效率，并且当两个线圈如图6中所示被并排安装时，而不限于当它 们相互面对面地被安装时，这是相同的。

注意，包括在电力传送器101和电力接收器102中的线圈的形式 与示例1中的相同。施加到电力传送器101的电力是100W。在示例4 中，就像在示例1中，可以增强电力传送器101和电力接收器102之 间的空间中的电磁场。放置在房间201内的电力接收主体由此可以高 效率地接收电力。

在示例4中，通过利用并排安装在地板下方的电力传送器101和 电力接收器102而使用相位差来传送电力，可以仅在地板上方多达约 1m的区域中产生电磁场。因此，可以在该区域中保持强电磁场。

在示例4中，就像在示例1中，笔记本电脑112和移动电话113 被放置在房间201内。笔记本电脑112被放置在桌子202上。移动电 话113被放置在包203内。那些电力接收主体可以以与示例1相同的 方式使用其线圈来从在空间中（在房间201内）产生的电磁场接收电 力。将接收的电力量通过包括在每个电力接收主体中的线圈来确定， 并且就像在示例1中，每个电力接收主体都可以通过整流器接收符合 其规格的电力。

笔记本电脑112和移动电话113中的接收线圈与示例1中的那些 相同，并且不再赘述。在这样的条件下，在笔记本电脑112中获得7mW 的接收电力。另一方面，在移动电话113中获得0.9mW的接收电力。

第五示例性实施例

下文中描述根据本发明的第五示例性实施例的无线电力馈送系统 500。无线电力馈送系统500是无线电力馈送系统100的修改示例。图 11是示意性地示出根据第五示例性实施例的无线电力馈送系统500的 配置的前视图。如图11中所示，电力传送器101包括多个传送器初级 线圈104和多个传送器次级线圈105。电力接收器102包括多个接收器 次级线圈106和多个接收器初级线圈107。在图11中，具体地描述了 电力传送器101和电力接收器102包括每种类型线圈中的两个线圈的 示例。

在无线电力馈送系统500中，电力传送器101被放置在空间120 上方，并且电力接收器102被放置在空间120下方。无线电力馈送系 统500的其他配置与无线电力馈送系统100的配置相同，并且不再赘 述。

在无线电力馈送系统500中，在电力传送器101和电力接收器102 中存在多个每种类型的线圈，并且电力接收主体108中的线圈可以从 由电力传送器101的每个线圈传送的电磁波接收电力。然而，在电力 传送器101和电力接收器102中的相应线圈之间的距离不同的情况下， 当传送同相电磁波时，在电力接收主体108的一些位置处，电磁波的 相位相互移位，导致接收电力量的减少，在一些情况下这是电磁波的 总和。因此，通过在考虑到电力接收主体108的距离的差的情况下执 行相位差馈送来最大化电力接收主体108中的接收电力。换句话说， 可以通过适当的相位差馈送来产生电场集中区域。

而且，通过相位差馈送，能够通过设计来设定接收电力为高的区 域和接收电力为低的区域。例如，在将无线电力馈送系统500并入到 建筑物的整个地板的情况下，当建筑物在地板的中心处具有双倍高度 大厅时，在双倍高度大厅中不太可能存在电力接收主体108。在该情况 下，可以通过进行设定来构造有效电力馈送到环境，使得电磁场在双 倍高度大厅中弱，而电磁场在大厅周围的区域中强。

示例5

下文中描述根据本发明的示例5的无线电力馈送系统。示例5与 无线电力馈送系统5001相关，这是无线电力馈送系统500应用于建筑 物中的房间的情况下的示例。图12是示意性地示出根据示例5的无线 电力馈送系统5001的配置示例的前视图。如图12中所示，在电力传 送器101中，传送器初级线圈104和传送器次级线圈105的两个集合 被并排布置在房间201的天花板的背面。在电力接收器102中，接收 器次级线圈106和接收器初级线圈107的两个集合被并排安装在房间 201的地板下方。如在示例1中，示例5中的谐振频率是1MHz。电力 传送器101和电力接收器102的线圈的直径是15m。注意，相互面对 的电力传送器101和电力接收器102之间的距离是5m。而且，并排布 置在水平方向上的电力传送器101的线圈和电力接收器102的线圈之 间的距离是5m。包括在电力传送器101和电力接收器102中的线圈的 形式与示例1中的那些相同。施加到电力传送器101的电力为50W。

在示例5中，笔记本电脑112被放置在房间201内。笔记本电脑 112被放置在桌子202上。注意，如图12中所示，笔记本电脑112被 放置在房间201中的磁场线110集中的区域中。笔记本电脑112可以 以与示例1中相同的方式使用其线圈从在空间中（在房间201内）产 生的电磁场接收电力。将接收的电力量由包括在每个电力接收主体中 的线圈来确定，并且就像示例1中，每个电力接收主体可以通过整流 器来接收符合其规格的电力。

笔记本电脑112中的接收线圈与示例1中的相同，并且不再赘述。 在这样的条件下，在笔记本电脑112中获得8mW的接收电力。

其他示例

示例6

下文中描述根据本发明的示例6的无线电力馈送系统。根据该示 例的无线电力馈送系统6001是无线电力馈送系统100的应用。具体地， 无线电力馈送系统6001将电力一并地馈送到多个电动车辆。图13是 示意性地示出根据示例6的无线电力馈送系统6001的配置示例的前视 图。如图13中所示，在无线电力馈送系统6001中，多个电动车辆205 被容纳在对应于空间120的车库204中。那些电动车辆205对应于电 力接收主体108，并且在电动车辆205的每一个中内置接收线圈（未示 出）。

如在示例1中，示例6中的谐振频率是1MHz。电力传送器101 和电力接收器102的线圈的直径是25m。电力传送器101和电力接收 器102之间的距离是3m。包括在电力传送器101和电力接收器102中 的线圈的形式与示例1中的那些相同。

在示例6中，将电力一并地馈送到多个电动车辆205。此时，通 过保持车库无人值守并且产生强电磁场，可以进行对电动车辆205的 有效电力馈送。通过在无人值守的状态下使用强电磁场，可以减少完 成电动车辆的充电所需要的时间。具体地，通过将超导线圈用于电力 传送器101和电力接收器102中的线圈，可以在车库204中产生强电 磁场。

因此，例如，无线电力馈送系统6001可以被应用于对诸如大型车 库中的出租汽车的商业电动车辆（EV）的批量电力馈送、对保管车库 中的租用电动自行车的批量电力馈送等。注意，该示例还可以应用于 对由电池和电动机驱动的诸如电动自行车的其他运输设备的电力馈 送，而不限于电动车辆。

示例7

下文中描述根据本发明的示例7的无线电力馈送系统。根据该示 例的无线电力馈送系统7001是无线电力馈送系统100的应用。具体地， 无线电力馈送系统7001将电力一并地馈送到诸如RF-ID标签的便携式 装置。图14是示意性地示出根据示例7的无线电力馈送系统7001的 结构示例的前视图。如图14中所示，在无线电力馈送系统7001中， 多个RF-ID标签207被存储在对应于空间120的送电箱206中。那些 RF-ID标签207对应于电力接收主体108，并且接收线圈（未示出）被 内置在每个RF-ID标签207中。

示例7中的谐振频率是1MHz。电力传送器101和电力接收器102 的线圈的直径是20cm。电力传送器101和电力接收器102之间的距离 是15cm。包括在电力传送器101和电力接收器102中的线圈的形式与 示例1中的那些相同。

在示例7中，可以将电力一并地馈送到多个RF-ID标签207。因 此，当不使用RF-ID标签207时，可以简单地通过将RF-ID标签207 存储在送电箱206中来对RF-ID标签207自动充电。

而且，因为电力传送器101和电力接收器102的线圈的直径是 20cm，并且电力传送器101和电力接收器102之间的距离是15cm，所 以送电箱的尺寸可以约为20cm。因此，无线电力馈送系统7001可以 被配置为可以由人携带的系统。由此，能够通过移动其或者将其放置 在室内的适当位置来使用无线电力馈送系统7001，而不对位置进行限 制。

注意，无线电力馈送系统7001可以应用于这样的用途，其对于具 有可充电电池的装置一并地进行充电，所述装置诸如可以存储在送电 箱206中的移动电话、便携式音乐播放器、以及数码相机，而不限于 RF-ID标签207。而且，例如，无线电力馈送系统100还可以应用于在 放学后的时间期间将电力一并地馈送给在学校的教室中使用的多个教 育终端等的情况。

其他示例性实施例

本发明不限于上述示例性实施例，并且在不脱离本发明的范围的 情况下，可以作出多种改变和修改。例如，电力传送器101和电力接 收器102的数目在第一至第四示例性实施例中是两个或更多个。而且， 在第五示例性实施例中，电力传送器101和电力接收器102的数目可 以为三个或更多个。而且，在第一至第五示例性实施例中，电力传送 器101和电力接收器102的数目不必相同。类似地，多个线圈可以被 包括在电力传送器101和电力接收器102中。而且，相应的电力传送 器101和电力接收器102中的线圈的数目不必相同。

电力传送器101中的传送器初级线圈104和传送器次级线圈105 以及电力接收器102中的接收器次级线圈106和接收器初级线圈107 可以是直线导体、曲线导体、或由直线和曲线组成的导体。而且，不 仅典型螺旋线圈，诸如平板线圈或密封线圈的多种形式的线圈也可以 用作那些线圈。

而且，电力传送器101中的传送器初级线圈104和传送器次级线 圈105以及电力接收器102中的接收器次级线圈106和接收器初级线 圈107可以由电感器和电容器组成。

两个或更多个电力接收主体108可以存在于所产生的电磁场中。 而且，多个接收线圈109可以被包括在电力接收主体108中。在多个 接收线圈被放置在电力接收主体中的情况下，在接收线圈的每一个中 所获得的电力可以被组合，并且被用作电力接收主体的驱动电力。

虽然在上述示例性实施例和示例中，笔记本电脑、移动电话、电 动车辆和RF-ID标签用作电力接收主体的示例，但是电力接收主体不 限于那些设备和装置。例如，可以产生包括线圈的具有电力接收功能 的设备作为电力接收单元，并且在诸如笔记本电脑、移动电话、电动 车辆和RF-ID标签的设备或装置上使用该电力接收单元。以该方式产 生的电力接收单元可以被安装在各种设备和装置上。而且，电力接收 单元可以附加地被安装在现有设备和装置上。

虽然在示例1至6中，电力传送器和电力接收器被安装在地板下 方和天花板背面，但是这仅是示例。例如，电力传送器和电力接收器 可以被安装在地板上或者天花板下面。在该情况下，无线电力馈送系 统可以通过构造被安装在现有房间中。而且，电力传送器和电力接收 器可以被安装在房间或车库的侧壁的内侧或外侧。类似地，在示例7 中，电力传送器和电力接收器还可以被安装在送电箱内侧或送电箱的 侧壁的内侧或外侧。而且，电力传送器和电力接收器可以被安装在多 个房间上或者建筑物中的整个地板上。

在上述示例性实施例中，填充空间120的介质没有被具体限制。 例如，空间120可以是真空或者填充有特定气体，诸如，空气或氮。 而且，空间120可以被填充有液体，诸如淡水或海水。具体地，空间 120可以被填充有介质，只要电力接收主体108可以被插入到空间120 中即可。

虽然在上述示例性实施例中描述了对应于空间120的房间201、 车库204以及送电箱206，但是那些仅是示例。根据上述示例性实施例 的无线电力馈送系统可以应用于对应于空间120的诸如建筑物和盒式 结构的任意封闭结构。

虽然参考本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明，但是 本发明不限于这些实施例。本领域普通技术人员将理解，在不脱离如 由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，在此可以作出形式 和细节的各种改变。

本申请基于并且要求2011年9月21日提交的日本专利申请 No.2011-205893的优先权的权益，其全部内容通过引用合并于此。

附图标记列表

100、200、300、400、500无线电力馈送系统

101电力传送器

102电力接收器

103电力供应设备

104传送器初级线圈

105传送器次级线圈

106接收器次级线圈

107接收器初级线圈

108电力接收主体

109接收线圈

110磁场线

111反馈回路

112笔记本电脑

113移动电话

114中继器线圈

115电场集中区域

120空间

201房间

202桌子

203包

204车库

205电动车辆

205电动车辆

206送电箱

207RF-ID标签

1001、2001、3001、4001、5001、6001、7001无线电力馈送系统