線圈單元、非接觸式功率發送裝置、非接觸式功率接收裝置、非接觸式供電系統以及交通工具的製作方法

2023-05-25 09:08:01

專利名稱：線圈單元、非接觸式功率發送裝置、非接觸式功率接收裝置、非接觸式供電系統以及交通工具的製作方法
技術領域：
本發明涉及線圈單元、非接觸式功率發送裝置、非接觸式功率接收裝置、非接觸式供電系統以及交通工具。更具體地，本發明涉及線圈結構，該線圈結構減小在使用電磁諧振來以非接觸方式提供電功率時出現的洩漏電磁場。
背景技術：
電驅動交通工具(如電動交通工具和混合動力交通工具)作為環境友好型交通工具而非常受關注。每個電驅動交通工具均設置有生成用於驅動交通工具的驅動功率的電機、以及存儲要提供給電機的電功率的可再充電功率存儲裝置。混合動力交通工具包括除了電機還設置有用作動力源的內燃機的交通工具、以及除了功率存儲裝置還設置有用作用於驅動交通工具的DC電源的燃料電池的交通工具。在混合動力交通工具中，已知一種設置有功率存儲裝置的、如電動交通工具的混合動力交通工具，其中功率存儲裝置用從交通工具外部的電源提供的電功率來充電。例如，已知所謂的「插入式混合動力交通工具」。在插入式混合動力交通工具中，通過使用充電電纜將設置在房屋內的電源出口連接至設置在交通工具中的充電口，來用從家用電源提供的電功率來對功率存儲裝置充電。另一方面，近來，作為不使用電源線或者功率傳輸線纜的功率傳輸方法，無線功率傳輸受到了關注。已知三種技術，作為流行的無線功率傳輸技術。這三種技術包括使用電磁感應傳輸功率的技術、使用電磁波傳輸功率的技術以及使用諧振法傳輸功率的技術。其中，諧振法是一種非接觸式功率傳輸技術，其中，成對的諧振器(例如，成對的諧振線圈)在電磁場(近場)中彼此諧振，從而經由電磁場來傳輸功率。諧振法使得能夠在相對較長的距離上(例如幾米)傳輸大的電功率，即，幾kW的電功率。日本專利申請公開2009-106136 (JP-A-2009-106136)描述了 一種充電系統，其
中，使用諧振法以非接觸方式從交通工具外部的電源向交通工具傳輸電功率，並且，設置在交通工具中的功率存儲裝置用該電功率來充電。由於在包括有諧振線圈的線圈單元周圍生成的電磁場，可能產生對其他電氣裝置的電磁噪聲。例如，由於電磁場,可能在無線電廣播設備等中產生噪聲。此外,在電磁場中布置有導體的情況下，由於由電磁場產生的電磁感應，導體可能被加熱，相應地，裝置可能由於溫度增加而發生故障。因此，在使用諧振法傳輸電功率時，期望儘可能地屏蔽在除了發送和接收電功率的方向以外的方向上生成的洩漏電磁場。為了屏蔽洩漏電磁場，可以在容置線圈單元的線圈盒周圍布置屏蔽物。在這種情況下，考慮到交通工具中用於設置線圈盒的空間，可能需要減小屏蔽物的尺寸
發明內容
本發明提供了一種用於減小在使用諧振法以非接觸方式提供電功率時出現的洩漏電磁場的線圈單元、非接觸式功率發送裝置、非接觸式功率接收裝置、非接觸式供電系統以及交通工具。本發明第一方面涉及一種線圈單元，所述線圈單元使用所述線圈單元與被布置成面對所述線圈單元的主諧振線圈之間的電磁諧振來執行電功率的發送和接收中的至少一個。所述線圈單元包括次級諧振線圈，所述次級諧振線圈包括多個線圈並且與所述主諧振線圈電磁諧振。所述多個線圈中的第一線圈相對於面對所述主諧振線圈的平面被布置為使得由所述第一線圈生成的磁場具有與由所述多個線圈中的除了所述第一線圈以外的至少一個線圈生成的磁場的相位相反的相位。在與由所述第一線圈生成的磁場的方向垂直的平面上，所述第一線圈可以被布置成與所述多個線圈中的除了所述第一線圈以外的至少一個線圈相鄰。所述第一線圈可以被布置為使得由所述第一線圈生成的磁場的相位與由所述多個線圈中的除了所述第一線圈以外的、與所述第一線圈相鄰的所述至少一個線圈生成的磁場的相位相反。所述多個線圈的數量可以為偶數。所述多個線圈的數量可以為兩個。所述多個線圈可以進一步包括第二線圈。所述第一線圈和所述第二線圈可以被布置為使得在從所述主諧振線圈來看所述第一線圈和所述第二線圈時，所述第一線圈的纏繞方向與所述第二線圈的纏繞方向相反。所述第一線圈可以連接至所述第二線圈，使得在從所述主諧振線圈來看所述第一線圈和所述第二線圈時，流經所述第一線圈的電流的方向與流經所述第二線圈的電流的方向相反。所述多個線圈可以進一步包括第二線圈。所述第一線圈和所述第二線圈可以被布置為使得在從所述主諧振線圈來看所述第一線圈和所述第二線圈時，所述第一線圈的纏繞方向與所述第二線圈的纏繞方向相同。所述第一線圈可以連接至所述第二線圈，使得在從所述主諧振線圈來看所述第一線圈和所述第二線圈時，流經所述第一線圈的電流的方向與流經所述第二線圈的電流的方向相反。所述多個線圈可以具有基本上相同的電抗。所述多個線圈可以彼此串聯連接。所述多個線圈可以彼此並聯連接。所述線圈單元可以進一步包括連接至所述次級諧振線圈的兩端的電容器。所述線圈單元可以進一步包括電磁感應線圈，所述電磁感應線圈被配置成使用電磁感應來執行以下中的至少一個向所述次級諧振線圈發送電功率和從所述次級諧振線圈接收電功率。所述電磁感應線圈可以與所述多個線圈中的至少一個磁耦合。所述多個線圈可以是彼此不連接的分離的線圈。所述線圈單元可以進一步包括電磁感應線圈，所述電磁感應線圈被配置成使用電磁感應來執行以下中的至少一個向所述次級諧振線圈發送電功率和從所述次級諧振線圈接收電功率。所述電磁感應線圈可以與所述多個線圈中的至少一個磁耦合。 所述電磁感應線圈可以被布置為使得所述電磁感應線圈與在和下述軸線的方向相同的方向上生成的磁場磁耦合所述多個線圈圍繞該軸線纏繞。所述電磁感應線圈可以被布置為使得所述電磁感應線圈與在和下述軸線的方向正交的方向上生成的磁場磁耦合所述多個線圈圍繞該軸線纏繞。
所述線圈單元可以進一步包括與所述多個線圈分別對應的多個電磁感應線圈。所述多個電磁感應線圈可以被配置成使用電磁感應來執行以下中的至少一個向對應的所述線圈發送電功率和從對應的所述線圈接收電功率。所述多個電磁感應線圈可以彼此串聯連接。所述多個電磁感應線圈可以彼此並聯連接。所述線圈單元可以進一步包括與所述多個線圈分別對應的電容器。所述電容器中的每個電容器可以連接至所述多個線圈中的對應的線圈的兩端。本發明第二方面涉及一種非接觸式功率接收裝置，所述非接觸式功率接收裝置以非接觸方式從功率發送裝置接收電功率。所述功率發送裝置面對所述非接觸式功率接收裝置。所述非接觸式功率接收裝置包括諧振線圈，所述諧振線圈包括多個線圈，並且被配置成使用所述諧振線圈與所述功率發送裝置之間的電磁諧振來從所述功率發送裝置接收電功率。所述多個線圈中的第一線圈相對於面對所述功率發送裝置的平面被布置為使得由所述第一線圈生成的磁場具有與由所述多個線圈中的除了所述第一線圈以外的至少一個線圈生成的磁場的相位相反的相位。本發明第三方面涉及一種非接觸式功率發送裝置，所述非接觸式功率發送裝置以非接觸方式向功率接收裝置發送電功率。所述功率接收裝置面對所述非接觸式功率發送裝置。所述非接觸式功率發送裝置包括諧振線圈，所述諧振線圈包括多個線圈，並且被配置成使用所述諧振線圈與所述功率接收裝置之間的電磁諧振來將從電源裝置提供的電功率提供給所述功率接收裝置。所述多個線圈中的第一線圈相對於面對所述功率接收裝置的平面被布置為使得由所述第一線圈生成的磁場具有與由所述多個線圈中的除了所述第一線圈以外的至少一個線圈生成的磁場的相位相反的相位。本發明第四方面涉及一種用於電功率的非接觸式傳輸的非接觸式供電系統。所述非接觸式供電系統包括功率發送裝置；以及功率接收裝置，所述功率接收裝置面對所述功率發送裝置，並且從所述功率發送裝置接收電功率。所述功率發送裝置包括諧振線圈，所述諧振線圈包括多個線圈，並且所述諧振線圈被配置成使用所述諧振線圈與所述功率接收裝置之間的電磁諧振來將從電源裝置提供的電功率提供給所述功率接收裝置。所述多個線圈中的第一線圈相對於面對所述功率接收裝置的平面被布置為使得由所述第一線圈生成的磁場具有與由所述多個線圈中的除了所述第一線圈以外的至少一個線圈生成的磁場的相位相反的相位。本發明第五方面涉及一種用於電功率的非接觸式傳輸的非接觸式供電系統。所述非接觸式供電系統包括功率發送裝置，所述功率發送裝置發送從電源裝置提供的電功率;以及功率接收裝置，所述功率接收裝置面對所述功率發送裝置。所述功率接收裝置包括諧振線圈，所述諧振線圈包括多個線圈，並且所述諧振線圈被配置成使用所述諧振線圈與所述功率發送裝置之間的電磁諧振來從所述功率發送裝置接收電功率。所述多個線圈中的第一線圈相對於面對所述功率發送裝置的平面被布置為使得由所述第一線圈生成的磁場具有與由所述多個線圈中的除了所述第一線圈以外的至少一個線圈生成的磁場的相位相反的相位。本發明第六方面涉及一種用於電功率的非接觸式傳輸的非接觸式供電系統。所述非接觸式供電系統包括功率發送裝置；以及功率接收裝置，所述功率接收裝置面對所述功率發送裝置。所述功率發送裝置包括主諧振線圈，所述主諧振線圈包括多個功率發送線圈，並且所述主諧振線圈被配置成使用所述主諧振線圈與所述功率接收裝置之間的電磁諧振來將從電源裝置提供的電功率提供給所述功率接收裝置。所述多個功率發送線圈中的第一發送線圈相對於面對所述功率接收裝置的平面被布置為使得由所述第一發送線圈生成的磁場具有與由所述多個功率發送線圈中的除了所述第一發送線圈以外的至少一個線圈生成的磁場的相位相反的相位。所述功率接收裝置包括次級諧振線圈，所述次級諧振線圈包括多個功率接收線圈，並且所述次級諧振線圈被配置成使用所述次級諧振線圈與所述主諧振線圈之間的電磁諧振來從所述功率發送裝置接收電功率。所述多個功率接收線圈中的第一接收線圈相對於面對所述功率發送裝置的平面被布置為使得由所述第一接收線圈生成的磁場具有與由所述多個功率接收線圈中的除了所述第一接收線圈以外的至少一個線圈生成的磁場的相位相反的相位。所述多個功率發送線圈和所述多個功率接收線圈可以被布置為使得由所述功率發送線圈中的每個功率發送線圈生成的磁場的相位與由所述功率接收線圈中的面對該功率發送線圈的、對應的功率接收線圈生成的磁場的相位相同。所述多個功率發送線圈和所述多個功率接收線圈具有基本上相同的形狀。本發明第七方面涉及一種非接觸式供電系統，其中以非接觸方式發送和接收電功率。所述非接觸式供電系統包括第一傳輸裝置；以及第二傳輸裝置，所述第二傳輸裝置面對所述第一傳輸裝置。所述第一傳輸裝置包括主諧振線圈，所述主諧振線圈包括多個第一功率傳輸接收線圈，並且所述主諧振線圈被配置成使用所述主諧振線圈與所述第二傳輸裝置之間的電磁諧振來從所述第二傳輸裝置接收電功率以及從所述第一傳輸裝置發送電功率。所述多個第一功率傳輸接收線圈中的第一線圈相對於面對所述第二傳輸裝置的平面被布置為使得由所述第一線圈生成的磁場具有與由所述多個第一功率傳輸接收線圈中的除了所述第一線圈以外的至少一個線圈生成的磁場的相位相反的相位。所述第二傳輸裝置包括次級諧振線圈，所述次級諧振線圈包括多個第二功率傳輸接收線圈，並且所述次級諧振線圈被配置成使用所述次級諧振線圈與所述第一傳輸裝置之間的電磁諧振來從所述第一傳輸裝置接收電功率以及從所述第二傳輸裝置發送電功率。所述多個第二功率傳輸接收線圈中的第二線圈相對於面對所述第一傳輸裝置的平面被布置為使得由所述第二線圈生成的磁場具有與由所述多個第二功率傳輸接收線圈中的除了所述第二線圈以外的至少一個線圈生成的磁場的相位相反的相位。本發明第八方面涉及一種交通工具，所述交通工具以非接觸方式從位於所述交通工具外部的、並且面對所述交通工具的功率發送裝置接收電功率。所述交通工具包括功率接收裝置；功率存儲裝置，所述功率存儲裝置由所述功率接收裝置所接收的電功率來充電；以及驅動裝置，所述驅動裝置被配置成使用從所述功率存儲裝置提供的電功率來生成用於驅動所述交通工具的驅動功率。所述功率接收裝置包括諧振線圈，所述諧振線圈包括多個線圈，並且所述諧振線圈被配置成使用所述諧振線圈與所述功率發送裝置之間的電磁諧振來從所述功率發送裝置接收電功率。所述多個線圈中的第一線圈相對於面對所述功率發送裝置的平面被布置為使得由所述第一線圈生成的磁場具有與由所述多個線圈中的除了所述第一線圈以外的至少一個線圈生成的磁場的相位相反的相位。根據本發明的上述方面，可以提供一種用於減小在使用諧振法以非接觸方式提供電功率時出現的洩漏電磁場的線圈單元、非接觸式功率發送裝置、非接觸式功率接收裝置、非接觸式供電系統以及交通工具。


參考附圖，根據對示例實施方式的以下描述，本發明的上述以及另外的目的、特徵和優點將變得明顯，附圖中，相似的附圖標記用於表示相似的元件，其中圖1是示出了非接觸式供電系統的整體配置的圖；圖2是用於說明使用諧振法的功率傳輸的原理的圖；圖3是示出了距電流源(磁流源)的距離與電磁場強度之間的關係的圖；圖4是示出了圖1所示的交通工具中的線圈單元的示意圖；圖5是示出了根據本發明實施方式的線圈單元的第一示例的示意6是示出了根據本發明實施方式的線圈單元的第二示例的示意7是示出了根據本發明實施方式的線圈單元的第三示例的示意8是示出了根據本發明實施方式的線圈單元的第四示例的示意9是示出了根據本發明實施方式的線圈單元的第五示例的示意10是示出了根據本發明實施方式的線圈單元的第六示例的示意圖；圖11是用於說明與一個點處所存在的電磁場有關的電場的大小的示例的圖，其中因為由電流流經兩個線圈而生成的電磁場而導致該電磁場存在於該點處；圖12是示出了在如下兩種情況中的每種情況下在每個點處生成的電場的大小的示例的曲線圖一種情況一流經兩個線圈的電流的相位相同；一種情況一流經兩個線圈的電流的相位彼此相反；圖13是示出了在供電裝置和功率接收裝置中都使用根據實施方式的線圈單元的示例的圖；圖14是示出了根據實施方式的線圈單元的布置的第一示例的15是示出了根據實施方式的線圈單元的布置的第二示例的16是示出了根據實施方式的線圈單元的布置的第三示例的17是示出了在交通工具和供電裝置中都使用根據實施方式的線圈單元的情況下的非接觸式供電系統的整體配置的圖；圖18是示出了在交通工具中使用根據實施方式的線圈單元的情況下的非接觸式供電系統的整體配置的圖；圖19是示出了在供電裝置中使用根據實施方式的線圈單元的情況下的非接觸式供電系統的整體配置的圖；以及圖20是示出了在交通工具與供電裝置之間在兩個方向上傳輸電功率的非接觸式供電系統的電路的示例的圖。
具體實施例方式下文中，將參考附圖對本發明的實施方式進行詳細描述。用相同的附圖標記表示附圖中的相同和相應的部分，並且將不重複其描述。圖1是示出了基本的非接觸式供電系統的整體配置的圖。如圖1所示，非接觸式供電系統包括交通工具100和供電裝置200。交通工具100包括次級諧振線圈110、次級電磁感應線圈120、整流器130、DC-DC變換器140、功率存儲裝置150、功率控制單元(下文中稱為「P⑶」)160、電機170和交通工具電子控制單元(ECT) 180。交通工具100的配置不限於圖1所示的配置，只要交通工具100為由電機驅動的交通工具即可。交通工具100的示例包括包括有電機和內燃機的混合動力交通工具、包括有燃料電池的燃料電池交通工具、以及電動交通工具。次級諧振線圈110設置在例如交通工具主體的下部。次級諧振線圈110是兩端都沒有連接任何器件的LC諧振器。當次級諧振線圈110經由電磁場與供電裝置200的主諧振線圈240諧振時，次級諧振線圈110從供電裝置200接收電功率。次級諧振線圈110的電容分量是線圈的寄生電容。可以在次級諧振線圈110的兩端另外連接電容器(未示出)，以獲得預定的靜電電容。基於例如供電裝置200的主諧振線圈240與次級諧振線圈110之間的距離以及主諧振線圈240與次級諧振線圈110的諧振頻率，適當地設置次級諧振線圈110的匝數，使得例如，表示主諧振線圈240與次級諧振線圈110之間的諧振強度的Q值變大(例如，Q值變為大於100)，並且，表示主諧振線圈240與次級諧振線圈110之間的耦合度的k變大。次級電磁感應線圈120與次級諧振線圈110同軸地安裝。次級電磁感應線圈120通過電磁感應與次級諧振線圈110磁稱合。次級電磁感應線圈120使用電磁感應取出通過次級感應線圈110接收的電功率，並且將該電功率輸出給整流器130。整流器130對通過次級電磁感應線圈120取出的交流功率(AC功率)進行整流，並且向DC-DC變換器140輸出直流功率(DC功率)。DC-DC變換器140將通過整流器130整流的電功率的電壓水平變換成功率存儲裝置150的電壓水平，並且將電壓水平已經變換了的電功率輸出給功率存儲裝置150。當在交通工具100行駛的同時從供電裝置200接收電功率時，DC-DC變換器140可以將通過整流器130整流的電功率的電壓水平變換成系統電壓水平，並且可以將電壓水平已經變換了的電功率直接提供給POT 160。並不是必須設置DC-DC變換器140。可以在通過整流器130對由次級電磁感應線圈120取出的AC功率進行整流之後，將DC功率直接提供給功率存儲裝置150。功率存儲裝置150是可再充電DC電源。功率存儲裝置150被配置成包括二次電池，如鋰離子二次電池或鎳氫二次電池。功率存儲裝置150存儲從DC-DC變換器140提供的電功率和由電機170生成的再生電功率。功率存儲裝置150將所存儲的電功率提供給PCU160。可以採用電容很大的電容器作為功率存儲裝置150。可以採用任何裝置作為功率存儲裝置150，只要該裝置用作暫時存儲從供電裝置200提供的電功率和從電機170提供的再生電功率的電功率緩衝器並且將所存儲的電功率提供給PCU160即可。P⑶160使用從功率存儲裝置150輸出的電功率或者從DC-DC變換器140直接提供的電功率來驅動電機170。P⑶160將由電機170生成的再生電功率(AC功率)變換成DC功率，並且將DC功率輸出給功率存儲裝置150以對功率存儲裝置150進行充電。電機170由P⑶160來驅動，因此，電機170生成用於驅動交通工具100的驅動功率，並且將驅動功率輸出給驅動輪。電機170使用從驅動輪接收(以及在交通工具100為混合動力交通工具時從引擎(未示出)接收)的動能來生成電功率。電機170將所生成的再生電功率輸出給PCU160。儘管圖1中未示出，但是交通工具ECU 180包括中央處理單元(CPU)、存儲器裝置和輸入/輸出緩衝器。交通工具E⑶180接收來自傳感器等的信號，並且向裝置輸出控制信號。此外，交通工具E⑶180執行對交通工具100和裝置的控制。這些控制不限於通過軟體來執行的控制，並且這些控制可以通過專用的硬體(電子電路)來執行。在圖1中，交通工具E⑶180被配置成對交通工具100的行駛和從供電裝置200接收電功率進行控制。然而，本發明實施方式中的控制裝置的配置不限於該配置。也就是說，交通工具100可以包括針對各個裝置或各個功能單獨設置的控制裝置。例如，交通工具100可以包括用於主要對電功率的接收進行控制的功率接收ECU。當從供電裝置200向交通工具100提供電功率時，交通工具ECU 180對DC-DC變換器140進行控制。例如，交通工具E⑶180通過控制DC-DC變換器140而將從整流器130輸入給DC-DC變換器140的電壓控制為預定的目標電壓。此外，當交通工具100在行駛中時，交通工具E⑶180基於交通工具的行駛狀態和功率存儲裝置150的荷電狀態(SOC)對PCU 160進行控制。供電裝置200包括AC電源210、高頻功率驅動器220、主電磁感應線圈230和主諧振線圈240。AC電源210是交通工具外部的電源。例如，AC電源210是商用電源。高頻功率驅動器220將從AC電源210接收的電功率變換成高頻電功率，並且將高頻電功率提供給主電磁感應線圈230。由高頻功率驅動器220生成的高頻電功率的頻率例如為IMHz至幾十MHz。主電磁感應線圈230與主諧振線圈240同軸地安裝。主電磁感應線圈230通過電磁感應與主諧振線圈240磁耦合。主電磁感應線圈230將從高頻功率驅動器220提供的高頻電功率 提供給主諧振線圈240。主諧振線圈240安裝在例如地表面附近的位置處。與次級諧振線圈110相同，主諧振線圈240也是兩端沒有連接任何器件的LC諧振器。當主諧振線圈240經由電磁場與交通工具100的次級諧振線圈110諧振時，主諧振線圈240向交通工具100發送電功率。主諧振線圈240的電容分量為線圈的寄生電容。此外，如在次級諧振線圈IlOA的情況下那樣，可以在主諧振線圈240的兩端另外連接電容器(未示出)。基於例如主諧振線圈240與交通工具100的次級諧振線圈110之間的距離以及主諧振線圈240與次級諧振線圈110的諧振頻率，適當地設置主諧振線圈240的匝數，使得例如Q值變大(例如，Q值變為大於100)並且耦合度k變大。圖2示出了用於說明使用諧振法的電功率傳輸的原理的圖。如圖2所示，在諧振法中，當特徵頻率相同的兩個LC諧振器以與兩個音叉彼此諧振的方式相同的方式在電磁場(近場)中彼此諧振時，經由電磁場將電功率從一個線圈傳輸至另一個線圈。更具體地，主電磁感應線圈320連接至高頻電源310，並且IMHz至幾十MHz的高頻電功率被提供給通過電磁感應與主電磁感應線圈320磁耦合的主諧振線圈330。主諧振線圈330是由於線圈本身的寄生電容和電感(以及當線圈連接有電容器時電容器的電容)而諧振的LC諧振器。主諧振線圈330經由電磁場(近場)與諧振頻率與主諧振線圈330的諧振頻率相同的次級諧振線圈340諧振。因此，經由電磁場將能量(電功率)從主諧振線圈330轉移至次級諧振線圈340。轉移至次級諧振線圈340的能量(電功率)通過經由電磁感應與次級諧振線圈340磁耦合的次級電磁感應線圈350來取出，並且該能量(電功率)被提供給負載360。在諧振法中，當表示主諧振線圈330與次級諧振線圈340之間的諧振強度的Q值大於100時，傳輸電功率。將對圖1和圖2之間的對應關係進行描述。AC電源210和高頻功率驅動器220與圖2中的高頻電源310對應。圖1中的主電磁感應線圈230和主諧振線圈240分別與圖2中的主電磁感應線圈320和主諧振線圈330對應。圖1中的次級諧振線圈110和次級電磁感應線圈120分別與圖2中的次級諧振線圈340和次級電磁感應線圈350對應。圖1中的整流器130至電機170共同對應於圖2中的負載360。圖3是示出了距電流源(磁流源)的距離與電磁場強度之間的關係的圖。如圖3所示，電磁場包括三個分量。曲線kl表示與距波源的距離成反比的、並且稱為「輻射磁場」的分量。曲線k2表示與距波源的距離的平方成反比的、並且稱為「感應電磁場」的分量。曲線k3表示與距波源的距離的三次方成反比的、並且稱為「靜態電磁場」的分量。「靜態電磁場」是電磁場強度隨著距波源的距離的增加而急劇減小的區域。在諧振法中，使用「靜態電磁場」為主導的近場(漸逝場)來傳輸能量(電功率)。也就是說，特徵頻率相同的成對的諧振器(例如，成對的LC諧振器)在「靜態電磁場」為主導的近場中彼此諧振。因此，能量(電功率)從一個諧振器(主諧振線圈)傳輸至另一個諧振器(次級諧振線圈)。「靜態電磁場」不向遠區發送能量。因此，與通過向遠區發送能量的「輻射電磁場」來傳輸能量(電能)的使用電磁場的情況相比，在諧振法中，以較少的能量損失來傳輸能量。圖4是示出了圖1中的交通工具100中的線圈單元的示意圖。供電裝置200中的線圈單元的配置與交通工具100中的線圈單元的配置相同，因此，將不重複其描述。如圖4所示,線圈單元125包括線軸115、電容器116以及如圖1所示的次級諧振線圈110和次級電磁感應線圈120。次級諧振線圈110的線圈材料圍繞線軸115纏繞。次級諧振線圈110的兩端連接至電容器116，因此，配置了 LC諧振器。電容器116可以設置在線軸115的內部，以減小線圈單元125的尺寸。並不是必須設置電容器116。在使用次級諧振線圈110的寄生電容獲取了期望的電容分量的情況下，次級諧振線圈110的兩端不連接任何器件。次級電磁感應線圈120的線圈材料圍繞著為柱狀並且具有絕緣屬性的線軸115纏繞。次級電磁感應線圈120與次級諧振線圈110同軸地布置。次級電磁感應線圈120的兩端形成為例如盒子狀，並且布置在容置線圈單元125的線圈盒(未示出)外部。因此，次級電磁感應線圈120的兩端連接至負載。次級電磁感應線圈120使用電磁感應來取出通過次級諧振線圈110接收的電功率。當次級諧振線圈110與供電裝置200的、面對次級諧振線圈110的主諧振線圈240(參考圖1)諧振時，次級諧振線圈110從供電裝置200接收電功率。通過電磁感應在次級諧振線圈110與次級電磁感應線圈120之間傳輸電功率。在使用諧振法的電功率傳輸中，如上所述經由電磁場來傳輸能量(電功率)。因此，在提供電功率時，在線圈單元的周圍形成了電磁場。由於線圈單元周圍生成的電磁場，可能產生對其他電氣裝置的電磁噪聲。例如，由於電磁場，可能在無線電廣播設備等中產生噪聲。此外，在電磁場中布置有導體的情況下，由於由電磁場產生的電磁感應，導體可能被加熱。在這種情況下，由於由電磁感應導致的溫度增加，裝置可能發生故障。特別地，在如圖1所示向交通工具提供電功率的情況下，供電裝置通常安裝在戶夕卜，因此，上述對周圍區域的影響可能會成為問題。此外，因為傳輸大的電功率，所以有大的電流流經線圈，因此，所生成的電磁場的強度很大。因此，為了減小上述影響，期望儘可能地屏蔽在除以下方向之外的方向上產生的所謂的洩漏電磁場在該方向上在供電裝置200與交通工具100之間發送和接收電功率。為了實現該目的，除了面對發送和接收電功率的方向的那個表面以外，可以在容置線圈單元的線圈盒(未示出)的各表面上安裝使用電磁屏蔽材料製造的屏蔽物。然而，在線圈單元被設置在交通工具中的情況下，如圖1所示，線圈單元布置在例如交通工具主體的下部，並且當要用屏蔽物完全屏蔽洩漏電磁場時，安裝屏蔽物增加了線圈盒的大小。因而，在諸如小型汽車的小型交通工具中，可能難以確保用於安裝線圈單元的安裝位置。因而，在本實施方式中的線圈單元中，佔據線圈單元的大部分的諧振線圈包括彼此串聯連接的多個線圈。此外，在與發送和接收電功率的表面平行的平面上，所述多個線圈彼此相鄰地布置。此外，線圈被定向成使得由彼此相鄰的線圈生成的電磁場的相位彼此相反。諧振線圈可以包括彼此並聯連接的多個線圈。通過按照上述方式配置線圈單元，減小了每個線圈的尺寸(更具體地，減小了線圈所圍繞纏繞的中心軸線的方向上的每個線圈的長度)，因此，減小了整個線圈單元的高度。也就是說，提供了厚度減小的線圈單元。此外，通過將線圈布置為使得由彼此相鄰的線圈生成的電磁場的相位彼此相反，可以減小洩漏至周圍區域的電磁場的至少一部分。因此，可以減小在傳輸電功率時在周圍區域中生成的電磁場。因此，預期減小對於要安裝線圈單元的位置的限制。圖5是示出了根據本發明實施方式的線圈單元的示意圖。除了圖4以外，圖5也示出了交通工具中的線圈單元的示例，並且圖5示出了諧振線圈包括兩個線圈的情況。供電裝置中的線圈單元的配置可以與交通工具中的線圈單元的配置相同。如圖5所示，線圈單元125A包括次級諧振線圈IlOA和110B、線軸115A和115B、電容器116和次級電磁感應線圈120。次級諧振線圈IlOA和IlOB分別圍繞線軸115A和115B纏繞。次級諧振線圈IlOA的一端和次級諧振線圈IlOB的一端彼此連接。次級諧振線圈IlOA的另一端和次級諧振線圈IlOB的另一端連接至電容器116的相應端子。由於次級諧振線圈IlOA的一端和次級諧振線圈IlOB的一端彼此連接，因此次級諧振線圈IlOA的另一端和次級諧振線圈IlOB的另一端可以被視作次級諧振線圈IlOA和IlOB的兩端。因此，電容器116連接至次級諧振線圈IlOA和IlOB的兩端。電容器116可以設置在線軸115A和115B中的一個的內部。次級諧振線圈IlOA和IlOB在與次級諧振線圈IlOA和IlOB所圍繞纏繞的中心軸線的方向垂直的平面上布置成彼此相鄰。也就是說，次級諧振線圈IlOA和IlOB在與由次級諧振線圈IlOA和IlOB中的每個在中心軸線處生成的磁場的方向垂直的平面上布置成彼此相鄰。在這種情況下，次級諧振線圈IlOA和IlOB的纏繞方向以及次級諧振線圈IlOA和IlOB彼此連接的方式被設置成使得由次級諧振線圈IlOA和IlOB生成的電磁場的相位彼此相反。更具體地，次級諧振線圈IlOA和IlOB相對於面對主諧振線圈的平面被布置為使得由次級諧振線圈IlOA和IlOB生成的電磁場的相位彼此相反。例如，圖4中的次級諧振線圈110在次級線圈110的基本上為中心的部分附近的位置處被分成兩個線圈(也就是說，次級諧振線圈IlOA和110B)，使得這兩個線圈的諧振基本上彼此相等，並且，這兩個線圈被布置成使得在從供電裝置來看這兩個線圈時，這兩個線圈的纏繞方向相同。次級諧振線圈IlOA和IlOB的、比次級諧振線圈IlOA和IlOB的其他端部更靠近供電裝置的端部彼此連接，並且，次級諧振線圈IlOA和IlOB的、比次級諧振線圈IlOA和IlOB的其他端部更遠離供電裝置的端部通過電容器彼此連接，使得在從供電裝置來看次級諧振線圈IIOA和IlOB時,流經次級諧振線圈IlOA的電流的方向與流經次級諧振線圈IlOB的電流的方向相反。通過以上述方式布置和連接次級諧振線圈IlOA和110B，產生了圖5中的次級諧振線圈IlOA和110B。接著將假定電流沿著例如圖5中的實線箭頭ARO所示的方向流經線圈的情況。在這種情況下，在次級諧振線圈IlOA中，在虛線ARl所示的方向上生成了電磁場，也就是說，在線圈所圍繞纏繞的中心軸線處，在從圖5中的下部位置到上部位置的方向上生成了電磁場。次級諧振線圈IIOB被布置成與次級諧振線圈IIOA相鄰，使得在次級諧振線圈IlOB中，在虛線AR2所示的方向上生成了電磁場，也就是說，在線圈所圍繞纏繞的中心軸線處，在從圖5中的上部位置到下部位置的方向上生成了電磁場。次級電磁感應線圈120與次級諧振線圈IlOA和IlOB中的一個同心地布置。圖5示出了次級電磁感應線圈120與次級諧振線圈IlOB同心地布置的示例。根據該配置，圖5中的線圈的高度H2小於圖4中的線圈的高度H1，只要線圈是諧振頻率相同的諧振線圈即可。因此，可以提供厚度減小的線圈單元。在諧振頻率很高的情況下，諧振線圈的匝數很小，並且使得線圈的厚度與線圈的直徑相比很小。因此，在這種情況下，線圈單元的厚度的很大一部分由用於防止電磁場洩漏到周圍區域的屏蔽盒(未示出)的厚度構成。屏蔽盒被設計成包圍由線圈生成的電磁場。因此，當線圈的直徑變大時，屏蔽盒的厚度變大。因此，通過在如圖5所示那樣劃分線圈的情況下減小每個線圈的纏繞半徑，可以進一步減小線圈單元的厚度。在圖5中，次級諧振線圈IlOA和IlOB被布置為使得在從供電裝置來看次級諧振線圈IlOA和IlOB時，次級諧振線圈IlOA和IlOB的纏繞方向相同。然而，次級諧振線圈可以被布置為使得如在圖6中的線圈單元125B中那樣，次級諧振線圈的纏繞方向彼此相反，在線圈單元125B中中，次級諧振線圈IlOA和IlOC被布置為使得次級諧振線圈IlOA和IlOC的纏繞方向彼此相反。在這種情況下，次級諧振線圈IlOA的更靠近供電裝置的端部連接至次級諧振線圈IlOC的遠離供電裝置的端部，並且，次級諧振線圈IlOA的遠離供電裝置的端部通過電容器116連接至次級諧振線圈IlOC的更靠近供電裝置的端部。通過以上述方式連接次級諧振線圈IlOA和110C，在從供電裝置來看次級諧振線圈IlOA和IlOC時，流經次級諧振線圈IlOA的電流的方向與流經次級諧振線圈IlOC的電流的方向相反。因此，與圖5所示的情況相同，由次級諧振線圈IlOA和IlOC生成的電磁場的相位相反。圖5中的次級諧振線圈IlOA和IlOB可以如在圖7所示的線圈單元125C中那樣是彼此不連接的分離的線圈。在這種情況下，為了調整諧振頻率，次級諧振線圈IlOA和IlOB分別設置有電容器117A和117B。可以用與布置圖7中的次級電磁感應線圈120A的方式相同的方式來布置用於從次級諧振線圈IlOA和IlOB取出電功率的次級電磁感應線圈，也就是說，次級電磁感應線圈可以被布置為使得次級電磁感應線圈與在和下述軸線的方向相同的方向上延伸的電磁場耦合次級諧振線圈IlOA和IlOB圍繞所述軸線纏繞。此外，次級電磁感應線圈可以按照與布置圖8中的線圈單元12 中的次級電磁感應線圈120B的方式相同的方式布置，也就是說，次級電磁感應線圈可以被布置為使得次級電磁感應線圈與在和下述軸線正交的方向上延伸的電磁場耦合次級諧振線圈IlOA和IlOB圍繞所述軸線纏繞。此外，可以設置與次級諧振線圈IlOA和IlOB對應的多個次級電磁感應線圈。多個次級電磁感應線圈可以如在圖9中的線圈單元125E中那樣彼此串聯連接，在線圈單元125E中，次級電磁感應線圈120C彼此串聯連接。此外，多個次級電磁感應線圈可以如在圖10中的線圈單元125F中那樣彼此並聯連接，在線圈單元125F中，次級電磁感應線圈120D彼此並聯連接。圖5至圖10中的每個均示出了每個線圈的匝數多於I的示例，以說明線圈的纏繞方向。然而，每個線圈可以是匝數為I的單匝線圈，只要獲得期望的諧振頻率即可。接著，將參考圖11和圖12對具有上述配置的線圈單元周圍生成的電磁場進行描述。 圖11是示出了在計算與一個點處所存在的電磁場有關的電場的大小時用作基本配置的配置的圖，其中因為由電流流經兩個線圈而生成的電磁場而導致該電磁場存在於該點處。如圖11所示，線圈Cl和C2被布置在X-Y平面上，使得線圈Cl的中心在X軸正方向上的距原點距離β處位於X軸上，並且線圈C2的中心在X軸負方向上的距原點距離β處位於X軸上。線圈Cl的規格與線圈C2相同。例如，線圈Cl的匝數與線圈C2相同，線圈Cl的直徑與線圈C2相同，線圈Cl的纏繞方向與線圈C2相同，並且線圈Cl的材料與線圈C2相同。當電流Il和12分別流經線圈Cl和C2時，計算X軸上的點Rl處的電場強度E Φ。圖11中的箭頭示出了電流Il和12的正方向。圖12示出了在如下情況下的計算結果的示例一種情況一電流Il和12的值均為+α (也就是說，生成了相位相同的電磁場)，一種情況一電流Il的值為+α，而電流12的值為-α (也就是說，生成了相位彼此相反的電磁場)。在圖12中，橫軸以對數形式表示X軸上的測量點Rl與原點之間的距離，而縱軸以對數形式表示測量點Rl處的電場強度ΕΦ。在圖12中，虛線WlO表示當線圈Cl和C2生成了相位相同的電磁場時的電場強度ΕΦ。實線W20表示當線圈Cl和C2生成了相位彼此相反的電磁場時的電場強度E Φ。可知，在圖12所示的示例中，在生成相位彼此相反的電磁場時的電場強度ΕΦ的值近似為在生成相位相同的電磁場時的電場強度ΕΦ的值的十分之一。因電場強度而生成的電功率與電場強度的平方成正比。因此，在生成相位彼此相反的電磁場時的電功率的值近似為在生成相位相同的電磁場時的電功率的值的百分之一。特別地，在線圈Cl與C2之間的距離2β可以忽略不計的、足夠遠的點處，可以認為從基本上相同的位置處發出了相位彼此相反的電磁場，因此，該點處的電場強度EΦ基本上為零。在圖11中，Y軸上的每個點與線圈Cl之間的距離等於Y軸上的該點與線圈C2之間的距離。因此，由於相位彼此相反的電磁場而在Y軸上的每個點處產生的電場強度ΕΦ在理論上恆定地為零。因此，可以通過適當地調整線圈Cl和C2的位置來在特定方向上特別地減小電磁場。因此，通過使用包括有生成相位彼此相反的電磁場的多個諧振線圈的線圈單元，可以減小線圈單元周圍的洩漏電磁場。因此，可以減小需要屏蔽物提供的電磁屏蔽能力。這使得可以減小屏蔽物的厚度並減小線圈盒的大小。因此，可以進一步減小對要安裝線圈單元的位置的限制，並且減小線圈單元的成本和線圈盒的成本。圖13是示出了在供電裝置200和用作功率接收裝置的交通工具100中都使用圖5所示的線圈單元的示例的圖。交通工具100中的線圈單元125A與圖5所示的線圈單元125A相同。由次級電磁感應線圈120取出的電功率被輸出給負載105，負載105包括整流器130和功率存儲裝置150。供電裝置200中的線圈單元245A包括主電磁感應線圈230、線軸235A和235B、主諧振線圈240A和240B、以及電容器236。這些元件的規格(諸如這些元件的形狀、布置、大小和連接配置)可以與設置在交通工具100中的線圈單元125A中的那些元件相同。此外，諧振線圈可以被安裝為使得主諧振線圈240A面對次級諧振線圈IIOA並且主諧振線圈240B面對次級諧振線圈110B。當在這種情況下從高頻電源205向主電磁感應線圈230提供電功率時，例如，生成了圖13中箭頭所示的方向上的電磁場，並且，在主諧振線圈240A與次級諧振線圈IlOA之間以及主諧振線圈240B與次級諧振線圈IlOB之間傳輸電功率。由主諧振線圈240A和次級諧振線圈IlOA生成的電磁場的相位相同，並且，由主諧振線圈240B和次級諧振線圈IlOB生成的電磁場的相位相同。雖然描述了每個線圈單元中設置有兩個諧振線圈的情況，但是諧振線圈的數量不限於兩個。圖14示出了設置有四個諧振線圈IllA至IllD的示例。在以下描述的圖14以及圖15和圖16中的每個中，沒有詳細示出諧振線圈之間的連接的配置以及每個諧振線圈的纏繞方向。然而，在整個線圈單元中，多個諧振線圈彼此串聯連接，並且，彼此面對的諧振線圈彼此電磁諧振。在圖14中，四個諧振線圈IllA至IllD例如布置成Z字型布置。也就是說，四個諧振線圈IllA至IllD所圍繞纏繞的各中心被定位成四邊形。由布置在正方形的一條對角線上的線圈(例如，諧振線圈IllA和111D)生成的電磁場的相位相同。由布置在正方形的另一條對角線上的線圈(例如，諧振線圈IllB和111C)生成的電磁場的相位與由諧振線圈11IA和11ID生成的電磁場的相位相反。由諧振線圈11IA和11IB生成的電磁場的相位可以相同，並且由諧振線圈11IC和IllD生成的電磁場的相位可以與由諧振線圈IllA和IllB生成的電磁場的相位相反。此夕卜，四個諧振線圈IllA至IllD可以以如下方式被布置成直線該方式使得由彼此相鄰的每對諧振線圈生成的電磁場的相位彼此相反。圖15示出了線圈單元包括有六個諧振線圈IllA至IllF的示例。在這種情況下，例如，諧振線圈也布置成Z字型布置。當如圖14和圖15所示布置偶數個諧振線圈時，生成相位相同的電磁場的線圈的數量可以等於生成相位相反的電磁場的線圈的數量。在這種情況下，可以將形狀相同的多個線圈布置成均衡的布置。如在圖16中的示例中那樣，可以布置奇數個諧振線圈(圖16中為三個線圈)。圖16示出了線圈單元包括有諧振線圈112A至112C的示例。在本示例中，諧振線圈112A被布置在中心處，諧振線圈112B和112C被布置在諧振線圈112A的兩側。適當地確定每個線圈的電抗、每個線圈的匝數、每個線圈的纏繞方向、以及線圈之間的連接的配置，使得由諧振線圈112B和112C生成的電磁場的相位與由諧振線圈112A生成的電磁場的相位相反，並且由諧振線圈112B和112C生成的電磁場的大小之和等於由諧振線圈112A生成的電磁場的大小。例如，在諧振線圈被劃分成「η」個諧振線圈的情況下，如果每單位面積的平均功率強度是恆定的，則每個線圈的直徑變為近似I/^。因為也減小了磁場的分布輪廓，所以，屏蔽物的高度，也就是線圈單元的高度也變為I/^。因此，可以提供厚度減小的線圈單元。然而，功率傳輸效率的空間分布也變為I/Λ。因此，也減小了能夠傳輸電功率的距離(即，功率發送裝置與功率接收裝置之間的距離)。因此，線圈的數量受到功率發送裝置與功率接收裝置之間的距離的設計的限制。圖17是示出了在交通工具和供電裝置中都使用圖13所示的線圈單元的情況下的圖1中的非接觸式供電系統的整體配置的圖。在圖17中，在交通工具100Α中，使用圖13中的次級諧振線圈IlOA和IlOB代替圖1中的交通工具100中的次級諧振線圈110。在供電裝置200Α中，使用圖13中的主諧振線圈240Α和240Β代替圖1中的供電裝置200中的主諧振線圈240。圖18是示出了在交通工具中使用圖13中的線圈單元125Α而在供電裝置中沒有使用圖13中的線圈單元245Α的情況下的非接觸式供電系統的整體配置的圖。圖19是示出了在供電裝置中使用圖13中的線圈單元245Α而在交通工具中沒有使用圖13中的線圈單元125Α的情況下的非接觸 式供電系統的整體配置的圖。將不重複對圖17至圖19中的那些已在圖1至圖13中示出的元件的描述。在圖18和圖19中，交通工具和供電裝置中的一個包括一個諧振線圈，並且交通工具和供電裝置中的另一個包括兩個諧振線圈。在這些情況下，通過使得包括有電容器和兩個諧振線圈的整個線圈單元的諧振頻率基本上等於包括有與兩個諧振線圈面對的一個諧振線圈的線圈單元的諧振頻率，同樣可以使用電磁諧振來傳輸電功率。此外，近來，已經檢驗了所謂的智能電網系統。在智能電網系統中，交通工具被視作用於家用的一種供電裝置；利用使用太陽能電池等在家裡生成的電功率來對設置在交通工具中的功率儲存裝置充電；並且，在家裡使用交通工具中的功率存儲裝置中所存儲的電功率，或者將該電功率提供給商用電源的系統以用於銷售。當能在交通工具與供電裝置之間在兩個方向上傳輸電功率時，也就是說，當在實施方式中的非接觸式供電系統中，能從交通工具向供電裝置傳輸電功率並且能從供電裝置向交通工具傳輸電功率的時候，實施方式中的非接觸式供電系統可以用在智能電網系統中。圖20是示出了能在交通工具與供電裝置之間在兩個方向上傳輸電功率的非接觸式供電系統的電路的示例的圖。將不重複對圖20中的那些已在圖17至圖19中示出的元件的描述。如圖20所示，能在兩個方向上傳輸電功率的非接觸式供電系統包括交通工具100B和供電裝置200B。基本上，交通工具100B與圖17的交通工具100A的配置相同。然而，在交通工具100B中，使用可將AC功率轉換成DC功率並且可將DC功率轉換成AC功率的逆變器130A來代替圖17中的整流器130，並且使用DC-DC變換器140A來代替圖17中的DC-DC變換器14。例如，逆變器130A是全橋型逆變器，並且包括開關元件Qll至Q14、二極體Dll至D14、以及電容器131。當對功率存儲裝置150充電時，逆變器130A將通過電磁諧振從供電裝置200B傳輸的AC功率變換成DC功率。當存儲在功率存儲裝置150中的電功率被提供給供電裝置200B時，逆變器130A將從功率存儲裝置150提供的DC功率變換成AC功率。例如，DC-DC變換器140A被配置成包括用於逐步增加和逐步減小電壓的斬波器電路。DC-DC變換器140A布置在功率存儲裝置150與逆變器130A之間，以對電壓進行變換。供電裝置200B包括功率調節器(power conditioner) 215和逆變器220A。功率調節器215將由安裝在例如屋頂的太陽能電池216生成的DC電壓調節成預定電壓，然後提供DC電壓。功率調節器215將從商用電源210A提供的AC功率變換成DC功率，並且將DC功率提供給逆變器220A。此外，功率調節器215將由太陽能電池216生成的DC功率或者經由逆變器220A從設置在交通工具100B中的功率存儲裝置150提供的DC功率轉換成AC功率，並且將AC功率提供給商用電源210A的系統。例如，與交通工具100B中的逆變器130A—樣，逆變器220A是全橋型逆變器。因此，逆變器220A包括開關元件Ql至Q4、二極體Dl至D4、以及電容器221。逆變器220A將從功率調節器215提供的DC功率變換成AC功率，並且將AC功率提供給主電磁感應線圈230。逆變器220A將通過電磁諧振從交通工具100B傳輸的AC功率變換成DC功率，並且將DC功率提供給功率調節器215。通過形成該電路，可以通過電磁諧振來傳輸從商用電源提供的電功率或者使用太陽能電池生成的電功率，以對設置在交通工具中的功率存儲裝置進行充電，此外，可以通過電磁諧振來傳輸交通工具中的功率存儲裝置中所存儲的電功率，以在家裡使用或者提供給商用電源的系統。因此，應當在各個方面將在本說明書中公開的本發明的實施方式理解為示意性的而非限制性的。本發明的技術範圍由權利要求限定，因此，旨在將落入權利要求的等同方案的含義和範圍內的所有改變包括在本發明的技術範圍中。
權利要求
1.一種線圈單元，所述線圈單元使用所述線圈單元與被布置成面對所述線圈單元的主諧振線圈之間的電磁諧振來執行電功率的發送和接收中的至少一個，所述線圈單元包括 次級諧振線圈，所述次級諧振線圈包括多個線圈並且與所述主諧振線圈電磁諧振，其中， 所述多個線圈中的第一線圈相對於面對所述主諧振線圈的平面被布置為使得由所述第一線圈生成的磁場具有與由所述多個線圈中的除了所述第一線圈以外的至少一個線圈生成的磁場的相位相反的相位。
2.根據權利要求1所述的線圈單元，其中， 在與由所述第一線圈生成的磁場的方向垂直的平面上，所述第一線圈被布置成與所述多個線圈中的除了所述第一線圈以外的至少一個線圈相鄰。
3.根據權利要求2所述的線圈單元，其中， 所述第一線圈被布置為使得由所述第一線圈生成的磁場的相位與由所述多個線圈中的除了所述第一線圈以外的、與所述第一線圈相鄰的所述至少一個線圈生成的磁場的相位相反。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的線圈單元，其中， 所述多個線圈的數量為偶數。
5.根據權利要求4所述的線圈單元，其中， 所述多個線圈的數量為兩個。
6.根據權利要求5所述的線圈單元，其中， 所述多個線圈還包括第二線圈； 所述第一線圈和所述第二線圈被布置為使得在從所述主諧振線圈來看所述第一線圈和所述第二線圈時，所述第一線圈的纏繞方向與所述第二線圈的纏繞方向相反；以及 所述第一線圈連接至所述第二線圈，使得在從所述主諧振線圈來看所述第一線圈和所述第二線圈時，流經所述第一線圈的電流的方向與流經所述第二線圈的電流的方向相反。
7.根據權利要求5所述的線圈單元，其中， 所述多個線圈還包括第二線圈； 所述第一線圈和所述第二線圈被布置為使得在從所述主諧振線圈來看所述第一線圈和所述第二線圈時，所述第一線圈的纏繞方向與所述第二線圈的纏繞方向相同；以及 所述第一線圈連接至所述第二線圈，使得在從所述主諧振線圈來看所述第一線圈和所述第二線圈時，流經所述第一線圈的電流的方向與流經所述第二線圈的電流的方向相反。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的線圈單元，其中， 所述多個線圈具有基本上相同的電抗。
9.根據權利要求1至7中任一項所述的線圈單元，其中， 所述多個線圈彼此串聯連接。
10.根據權利要求1至7中任一項所述的線圈單元，其中， 所述多個線圈彼此並聯連接。
11.根據權利要求1至10中任一項所述的線圈單元，還包括 連接至所述次級諧振線圈的兩端的電容器。
12.根據權利要求1至11中任一項所述的線圈單元，還包括電磁感應線圈，所述電磁感應線圈被配置成使用電磁感應來執行以下中的至少一個向所述次級諧振線圈發送電功率和從所述次級諧振線圈接收電功率，其中， 所述電磁感應線圈與所述多個線圈中的至少一個磁耦合。
13.根據權利要求1所述的線圈單元，其中， 所述多個線圈是彼此不連接的分離的線圈。
14.根據權利要求13所述的線圈單元，還包括 電磁感應線圈，所述電磁感應線圈被配置成使用電磁感應來執行以下中的至少一個向所述次級諧振線圈發送電功率和從所述次級諧振線圈接收電功率，其中， 所述電磁感應線圈與所述多個線圈中的至少一個磁耦合。
15.根據權利要求14所述的線圈單元，其中， 所述電磁感應線圈被布置為使得所述電磁感應線圈與在和下述軸線的方向相同的方向上生成的磁場磁耦合所述多個線圈圍繞該軸線纏繞。
16.根據權利要求14所述的線圈單元，其中， 所述電磁感應線圈被布置為使得所述電磁感應線圈與在和下述軸線的方向正交的方向上生成的磁場磁耦合所述多個線圈圍繞該軸線纏繞。
17.根據權利要求13所述的線圈單元，還包括 與所述多個線圈分別對應的多個電磁感應線圈，其中， 所述多個電磁感應線圈被配置成使用電磁感應來執行以下中的至少一個向對應的所述線圈發送電功率和從對應的所述線圈接收電功率。
18.根據權利要求17所述的線圈單元，其中， 所述多個電磁感應線圈彼此串聯連接。
19.根據權利要求17所述的線圈單元，其中， 所述多個電磁感應線圈彼此並聯連接。
20.根據11至19中任一項所述的線圈單元，還包括 與所述多個線圈分別對應的電容器，其中，所述電容器中的每個電容器連接至所述多個線圈中的對應的線圈的兩端。
21.一種非接觸式功率接收裝置，所述非接觸式功率接收裝置以非接觸方式從功率發送裝置接收電功率，其中，所述功率發送裝置面對所述非接觸式功率接收裝置，所述非接觸式功率接收裝置包括 諧振線圈，所述諧振線圈包括多個線圈，並且被配置成使用所述諧振線圈與所述功率發送裝置之間的電磁諧振來從所述功率發送裝置接收電功率，其中， 所述多個線圈中的第一線圈相對於面對所述功率發送裝置的平面被布置為使得由所述第一線圈生成的磁場具有與由所述多個線圈中的除了所述第一線圈以外的至少一個線圈生成的磁場的相位相反的相位。
22.一種非接觸式功率發送裝置，所述非接觸式功率發送裝置以非接觸方式向功率接收裝置發送電功率，其中，所述功率接收裝置面對所述非接觸式功率發送裝置，所述非接觸式功率發送裝置包括 諧振線圈，所述諧振線圈包括多個線圈，並且被配置成使用所述諧振線圈與所述功率接收裝置之間的電磁諧振來將從電源裝置提供的電功率提供給所述功率接收裝置，其中，所述多個線圈中的第一線圈相對於面對所述功率接收裝置的平面被布置為使得由所述第一線圈生成的磁場具有與由所述多個線圈中的除了所述第一線圈以外的至少一個線圈生成的磁場的相位相反的相位。
23.一種用於電功率的非接觸式傳輸的非接觸式供電系統，所述非接觸式供電系統包括 功率發送裝置；以及 功率接收裝置，所述功率接收裝置面對所述功率發送裝置，並且從所述功率發送裝置接收電功率，其中， 所述功率發送裝置包括諧振線圈，所述諧振線圈包括多個線圈，並且所述諧振線圈被配置成使用所述諧振線圈與所述功率接收裝置之間的電磁諧振來將從電源裝置提供的電功率提供給所述功率接收裝置；以及 所述多個線圈中的第一線圈相對於面對所述功率接收裝置的平面被布置為使得由所述第一線圈生成的磁場具有與由所述多個線圈中的除了所述第一線圈以外的至少一個線圈生成的磁場的相位相反的相位。
24.一種用於電功率的非接觸式傳輸的非接觸式供電系統，所述非接觸式供電系統包括 功率發送裝置，所述功率發送裝置發送從電源裝置提供的電功率；以及 功率接收裝置，所述功率接收裝置面對所述功率發送裝置，其中， 所述功率接收裝置包括諧振線圈，所述諧振線圈包括多個線圈，並且所述諧振線圈被配置成使用所述諧振線圈與所述功率發送裝置之間的電磁諧振來從所述功率發送裝置接收電功率；以及 所述多個線圈中的第一線圈相對於面對所述功率發送裝置的平面被布置為使得由所述第一線圈生成的磁場具有與由所述多個線圈中的除了所述第一線圈以外的至少一個線圈生成的磁場的相位相反的相位。
25.一種用於電功率的非接觸式傳輸的非接觸式供電系統，所述非接觸式供電系統包 括 功率發送裝置；以及 功率接收裝置，所述功率接收裝置面對所述功率發送裝置，其中， 所述功率發送裝置包括主諧振線圈，所述主諧振線圈包括多個功率發送線圈，並且所述主諧振線圈被配置成使用所述主諧振線圈與所述功率接收裝置之間的電磁諧振來將從電源裝置提供的電功率提供給所述功率接收裝置； 所述多個功率發送線圈中的第一發送線圈相對於面對所述功率接收裝置的平面被布置為使得由所述第一發送線圈生成的磁場具有與由所述多個功率發送線圈中的除了所述第一發送線圈以外的至少一個線圈生成的磁場的相位相反的相位； 所述功率接收裝置包括次級諧振線圈，所述次級諧振線圈包括多個功率接收線圈，並且所述次級諧振線圈被配置成使用所述次級諧振線圈與所述主諧振線圈之間的電磁諧振來從所述功率發送裝置接收電功率；以及 所述多個功率接收線圈中的第一接收線圈相對於面對所述功率發送裝置的平面被布置為使得由所述第一接收線圈生成的磁場具有與由所述多個功率接收線圈中的除了所述第一接收線圈以外的至少一個線圈生成的磁場的相位相反的相位。
26.根據權利要求25所述的非接觸式供電系統，其中， 所述多個功率發送線圈和所述多個功率接收線圈被布置為使得由所述功率發送線圈中的每個功率發送線圈生成的磁場的相位與由所述功率接收線圈中的面對該功率發送線圈的、對應的功率接收線圈生成的磁場的相位相同。
27.根據權利要求25所述的非接觸式供電系統，其中， 所述多個功率接收線圈和所述多個功率接收線圈具有基本上相同的形狀。
28.一種非接觸式供電系統，其中以非接觸方式發送和接收電功率，所述非接觸式供電系統包括 第一傳輸裝置；以及 第二傳輸裝置，所述第二傳輸裝置面對所述第一傳輸裝置，其中， 所述第一傳輸裝置包括主諧振線圈，所述主諧振線圈包括多個第一功率傳輸接收線圈，並且所述主諧振線圈被配置成使用所述主諧振線圈與所述第二傳輸裝置之間的電磁諧振來從所述第二傳輸裝置接收電功率以及從所述第一傳輸裝置發送電功率； 所述多個第一功率傳輸接收線圈中的第一線圈相對於面對所述第二傳輸裝置的平面被布置為使得由所述第一線圈生成的磁場具有與由所述多個第一功率傳輸接收線圈中的除了所述第一線圈以外的至少一個線圈生成的磁場的相位相反的相位； 所述第二傳輸裝置包括次級諧振線圈，所述次級諧振線圈包括多個第二功率傳輸接收線圈，並且所述次級諧振線圈被配置成使用所述次級諧振線圈與所述第一傳輸裝置之間的電磁諧振來從所述第一傳輸裝置接收電功率以及從所述第二傳輸裝置發送電功率；以及 所述多個第二功率傳輸接收線圈中的第二線圈相對於面對所述第一傳輸裝置的平面被布置為使得由所述第二線圈生成的磁場具有與由所述多個第二功率傳輸接收線圈中的除了所述第二線圈以外的至少一個線圈生成的磁場的相位相反的相位。
29.—種交通工具，所述交通工具以非接觸方式從位於所述交通工具外部的、並且面對所述交通工具的功率發送裝置接收電功率，所述交通工具包括 功率接收裝置； 功率存儲裝置，所述功率存儲裝置由所述功率接收裝置所接收的電功率來充電；以及 驅動裝置，所述驅動裝置被配置成使用從所述功率存儲裝置提供的電功率來生成用於驅動所述交通工具的驅動功率，其中， 所述功率接收裝置包括諧振線圈，所述諧振線圈包括多個線圈，並且所述諧振線圈被配置成使用所述諧振線圈與所述功率發送裝置之間的電磁諧振來從所述功率發送裝置接收電功率，其中， 所述多個線圈中的第一線圈相對於面對所述功率發送裝置的平面被布置為使得由所述第一線圈生成的磁場具有與由所述多個線圈中的除了所述第一線圈以外的至少一個線圈生成的磁場的相位相反的相位。
全文摘要
線圈單元使用所述線圈單元與被布置成面對所述線圈單元的主諧振線圈之間的電磁諧振來執行電功率的發送和接收中的至少一個。所述線圈單元包括次級諧振線圈(110A，110B)，所述次級諧振線圈(110A，110B)包括多個線圈並且與所述主諧振線圈電磁諧振。所述多個線圈中的第一線圈相對於面對所述主諧振線圈的平面被布置為使得由所述第一線圈生成的磁場具有與由所述多個線圈中的除了所述第一線圈以外的至少一個線圈生成的磁場的相位相反的相位。
文檔編號H01F38/14GK103038087SQ201180021343
公開日2013年4月10日 申請日期2011年4月21日 優先權日2010年4月27日
發明者榊原啟之, 市川真士 申請人:豐田自動車株式會社