电磁波泄露防护设备的制作方法
【专利摘要】提供了一种电磁波泄露防护设备，其用于与第二谐振器一起执行无线功率传输的第一谐振器。在第一谐振器的第一侧提供第一导体板，第一侧是第二侧的相对侧，第一谐振器在第二侧与第二谐振器相对。第一和第二导电物体可分别在第一端连接到第一导体板，并且在第二端电连接到第二导体板。第二导体板提供在第二谐振器的第三侧。第二谐振器的第三侧是第二谐振器的第四侧的相对侧，第二谐振器在第四侧与第一谐振器相对。第一和第二导电物体与第一导体板和第二导体板一起形成导电回路。
【专利说明】电磁波泄露防护设备
【技术领域】
[0001]此处描述的实施例涉及电磁波泄露防护设备。
【背景技术】
[0002]通常，使用例如2.45GHz微波的发射/接收天线执行无接触充电的无线功率传输系统是已知的。该系统包括从输出表面输出微波的发射天线，在传输过程中设置在与输出表面相对的位置并且在输入表面上接收发射天线输出的微波的接收天线，以及将发射天线和接收天线之间的空间与外界电磁屏蔽开的屏蔽部件。屏蔽部件配置为这样的部件，通过捆绑许多线状或杆状导体而形成的刷状导电物体设置在围绕发射天线的输出表面的区域中。
[0003]此外，作为不同的无线功率传输系统，已知一种系统，其中为了更安全地防止微波泄露，用于屏蔽电波的线圈弹簧被附连以包围发射天线，而不是采用刷状导电物体。
[0004]然而，就使用例如10_200kHz长波段频率的无接触充电设备来说，即使仅用导电刷或线圈弹簧等执行屏蔽，当在车身下面存在由于凹陷和凸起产生的间隙或由塑料外壳形成的电介质层时，会发生电磁波泄漏。
[0005]在发射频率为大约10kHz并且在上下谐振器之间执行无接触供电的无接触充电设备中，还考虑分别在上谐振器之上和下谐振器之下提供金属板，并且用具有方形环横截面的金属屏蔽件包围上下谐振器的情况下的磁场分布。假设下金属板和金属屏蔽件之间不存在间隙，但是在上金属板和金属屏蔽件之间存在5mm的间隙。在这种情况下，周围的磁场分布变成与不存在方形环横截面的金属屏蔽件的情况相比具有小的差异的磁场分布。例如，在从谐振器中心向左2m的位置处，存在金属屏蔽件的情况下的磁场具有比不存在金属屏蔽件的情况下的磁场减小大约三分之一的效果，即稍小于-10dB。
[0006]以这样的方式，当车身下面存在由于凹陷和凸起产生的间隙或由于塑料外壳产生的电介质层时，常规技术具有电磁波泄漏的问题。
【发明内容】
[0007]—实施例提供一种电磁波泄露防护设备，用于与第二谐振器一起执行无线功率传输的第一谐振器，所述第二谐振器设置为与第一谐振器相对，所述第一谐振器包括第一磁材料和绕所述第一磁材料缠绕的第一线圈，所述电磁波泄露防护设备包括:在第一谐振器的第一侧设置的第一导体板，所述第一侧是所述第一谐振器的第二侧的相对侧，所述第一谐振器在所述第二侧与所述第二谐振器相对；以及第一和第二导电物体，分别配置为在第一端能电连接到所述第一导体板并且在第二端能电连接到第二导体板，所述第二导体板设置在所述第二谐振器的第三侧，所述第三侧是所述第二谐振器的第四侧的相对侧，所述第二谐振器在所述第四侧与所述第一谐振器相对，其中当所述第一端电连接到所述第一导体板并且所述第二端电连接到所述第二导体板时，所述第一和第二导电物体与所述第一导体板和第二导体板一起形成围绕所述第一和第二谐振器的周围的导电回路。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1示出了根据第一实施例的电磁泄露防护设备；
[0009]图2示出了根据第二实施例的电磁泄露防护设备；
[0010]图3示出了根据第三实施例的电磁泄露防护设备；
[0011]图4示出了第二实施例的磁场泄露防护效果的模拟结果；
[0012]图5示出了根据第四实施例的电磁泄露防护设备；
[0013]图6示出了根据第五实施例的电磁泄露防护设备；
[0014]图7A示出了根据第六实施例的电磁泄露防护设备；
[0015]图7B示出了根据第六实施例的电磁泄露防护设备；
[0016]图8A示出了根据第七实施例的电磁泄露防护设备；
[0017]图SB示出了根据第七实施例的电磁泄露防护设备；
[0018]图9A示出了根据第八实施例的电磁泄露防护设备；
[0019]图9B示出了根据第八实施例的电磁泄露防护设备；
[0020]图10示出了根据第九实施例的电磁泄露防护设备；
[0021]图11示出了根据第十实施例的电磁泄露防护设备；以及
[0022]图12示出了根据第十一实施例的电磁泄露防护设备。
【具体实施方式】
[0023]根据一实施例，提供了一种电磁波泄露防护设备，其用于与第二谐振器一起执行无线功率传输的第一谐振器，第二谐振器设置为对着第一谐振器，第一谐振器包括第一磁材料和绕第一磁材料缠绕的第一线圈。所述泄露防护设备包括:第一导体板以及第一和第二导电物体。
[0024]所述第一导体板设置在第一谐振器的第一侧，所述第一侧是所述第一导体板的第二侧的相对侧，第一谐振器在所述第二侧与所述第二谐振器相对。
[0025]第一和第二导电物体可以分别在第一端电连接到第一导体板，在第二端电连接到第二导体板。第二导体板设置在第二谐振器的第三侧。所述第三侧是第二谐振器的第四侧的相对侧，第二谐振器在所述第四侧与所述第一谐振器相对。当所述第一端电连接到第一导体板并且所述第二端电连接到第二导体板时，所述第一和第二导电物体与第一导体板和第二导体板一起形成围绕第一和第二谐振器周边的导电回路。
[0026]本发明的实施例涉及一种泄露防护设备，当在初级谐振器和次级谐振器之间执行无线功率传输时，其防止电磁波泄露到外界。在例如使用安装到停车表面的初级谐振器和安装在车辆诸如电动汽车的下部的次级谐振器执行用于无接触充电的无线功率传输的情况下，该泄露防护设备适合于防止电磁波泄露到外界。除了移动体诸如电动汽车或火车之夕卜，本发明的实施例还适用于当向以蓄电池充电器操作的各种类型的电子设备执行无线功率传输时，防止电磁波的泄露。
[0027]下面将参考附图描述本发明的实施例。
[0028](第一实施例)
[0029]图1 (a)示出了包括根据第一实施例的泄露防护设备和次级谐振器的无线功率传输设备(次级传输设备)的俯视图。图1(b)示出了当使包括初级谐振器的无线功率传输设备(初级传输设备)与图1(a)的无线功率传输设备相对时的正视图。
[0030]泄露防护设备包括导体板102以及导电物体103和104。在这个例子中，导电物体103和104具有导电线的形式。
[0031]次级谐振器106包括磁芯106A和绕磁芯106A缠绕的传输线圈106B。磁芯106A具有近似平坦形状。传输线圈106B具有近似平坦的上横截面。
[0032]导体板102设置在次级谐振器106背表面上，即，在次级谐振器106与初级谐振器105相对的一侧的相对侧上。
[0033]导电线103设置为在与线圈106B的宽度方向平行的方向上远离次级谐振器106。导电线103的一端连接到导体板102，导电线103的另一端通过与导电板101的表面形成接触或不接触可以与导电板101电连接/电分离。所述另一端在末端弯曲为J形，并且在弯曲部分处与导电板101接触。在图1(b)中，示出了连接状态。
[0034]导电线104设置为在与导电线103大致相对的方向上远离次级谐振器106。次级谐振器106定位在导电线104和103之间。导电线104的一端连接到导体板102，导电线104的另一端通过与导电板101的表面形成接触或不接触可以与导电板101电连接/电分离。所述另一端在末端弯曲为J形，并且在弯曲部分处与导电板101接触。在图1(b)中，示出了连接状态。此外，导电线103和104的所述另一端处于从上侧的导电板102悬垂的形式。
[0035]然而，虽然导电线103和104的一端在图1(b)中固定连接到导电板102，但是也可以改为可连接和可分离的配置。另外，导电线103和104可设置为近似平行于导电板102，可在不使用时(当不执行无线功率传输时)调整到两端都被释放的状态，在使用时调整到所述另一端从导电板102悬垂，一端如图1(b)那样自动连接到导体板102的形式。
[0036]初级谐振器105包括磁芯105A和绕磁芯105A缠绕的接收线圈105B。磁芯105A具有近似平坦形状。接收线圈105B具有近似平坦的上横截面。通过设置在初级谐振器105和次级谐振器106的相应线圈的中心处的磁芯105A和106A，在无线功率传输过程中可以增大谐振器之间的耦合系数。
[0037]因为导电线103和104的另一端连接到初级侧的导电板101，所以通过导电线103和104以及导电板101和102形成了导电回路以围绕谐振器对。导电回路围绕整个谐振器对，以便沿图1(b)的纸张表面绕谐振器对的上下左右延伸。在所示的例子中，导电回路近似平行于线圈106B和105B的缠绕方向。然而，平行不是必需的。通过导电回路，在从初级侧向次级侧的无线功率传输过程中减小了电磁波到外界的泄露。
[0038]其理由是在无线功率传输过程中，主要在上下谐振器之间纵向和垂直地产生磁通，并且当磁通以失衡方式在上下谐振器之间来回移动时，与失衡的磁通密度对应的感应电流流到导电回路，并且起到抵消失衡磁通的作用。
[0039]一般说来不存在针对10-200kHz长波段频率的有效吸收体。在这种低频磁区域(近场)，通常两个重要的磁屏蔽方法是使用改变磁通流动的高磁导率铁磁材料(铁氧体等)和使用产生相反方向磁场的短路回路。在这个实施例中，特别关注短路回路，并且容易将短路回路配置在远离谐振器对的对无线功率传输具有很少影响的部分处。因此，使得有效磁屏蔽成为可能，并且防止了电磁波向外界的泄露。
[0040]虽然在图1(a)和图1(b)中导电线安装到次级导体板102，但是如图1(c)所示，导电线103A和104A可安装到初级导体板101。
[0041]在这种情况下，导电线103A和104A的一端连接到导体板101，另一端可与导体板102电连接/电分离。特别地，当次级传输设备在无线功率传输过程中相对地设置时，导电线103A和104A的另一端电连接到次级导电板102。图1 (c)示出了此时的状态。导电线103A和104A处于从下侧的导电板101升起的形式。以这样的方式，即使当导电线形成在初级导电板上时，因为绕谐振器对形成了导电回路，所以仍然有效地形成了磁屏蔽，并且防止了电磁波向外界的泄露。
[0042]虽然在图1(b)所示的例子中，导电线103的一端连接到导体板101的与导体板102相对的一侧的表面，但是连接到相对侧的表面的配置也是可行的。例如，可以在导体板101上形成小孔，可以使导电线103的一端穿过该孔，并且可以使J形的一端接触相对侧的表面。可以根据J形的宽度和导线的粗度形成长方形孔，并且可以使导线穿过该孔，然后绕轴旋转90度等，从而防止导线容易松脱。可以与导电线103类似地配置导电线104。
[0043](第二实施例)
[0044]图2示出了包括根据第二实施例的泄露防护设备和谐振器的无线功率传输设备。该谐振器可以是初级谐振器或次级谐振器。
[0045]针对包括磁芯205A和线圈205B的谐振器205，设置泄露防护设备。泄露防护设备包括导体板201和一组多个导电线203和204，导电线203和204的一端连接到导体板201。它们的另一端与在功率传输期间相对布置的谐振器的背表面上的导体板形成接触，并且与该导体板电连接。因此，在功率传输期间，在纵向方向上的不同部分处形成多个短路回路。因此，有在纵向方向上的不同位置处抵消失衡磁通的功能，并且可以进一步减小向外界泄露的磁场。
[0046]使用图4，将描述表明第二实施例的磁场泄露防护效果的模拟结果。图4(a)示出了第二实施例的配置的模拟结果。以1cm的间隔设置5个回路。图4(b)示出了从图2去除所有导电线203和204的一种配置(常规配置)的模拟结果。在常规配置中，不形成导电回路。
[0047]如图4(a)所示，当以1cm的间隔设置5个回路时，可以大大减小环绕磁场。例如，在从谐振器的中心向左2m的位置处，图4(a)中的磁场可以获得是图4(b)的磁场的大约1/20的减小效果，即-26dB。
[0048]此外，作为相关技术，稠密地设置导电刷和线圈弹簧以围绕谐振器对的配置是已知的。通过配置导电刷和相应的线圈弹簧的相应金属导线形成围绕谐振器对的密封空间，并且防止电磁波的泄露。仅当相应的金属导线和相应的线圈弹簧与设置在谐振器对之上和之下的两个金属板都形成电接触的条件得到满足时，产生磁屏蔽效果。在该配置中，必须稠密地设置导电刷和线圈弹簧，引发了重量增加和成本增大的问题。此外，就该配置而言，易于产生相对于金属板的间隙。相反，在本实施例中，不必稠密地设置导电回路，并且不容易产生相对于导电板的间隙。因此，可以用很少的回路获得强屏蔽效果，即使回路被稀疏地设置。此外，也可以在第一实施例中类似地获得这个效果。
[0049](第三实施例)
[0050]图3示出了包括根据第三实施例的泄露防护设备和谐振器的无线功率传输设备。该谐振器可以是初级谐振器或次级谐振器。与图2类似的部件带有相同的符号，并且冗余描述将被省略。
[0051]在导电板201的背表面侧(朝向纸张表面的背侧)设置导电板202。导电板202可与导电板201 —体形成,或可设置在导电板201的正表面侧(朝向纸张表面的正面)。
[0052]在与谐振器205的线圈205B的长度方向(纵向)平行的方向上，远离谐振器205设置导电物体207。在与导电物体207大致相对的方向上，远离谐振器205设置导电物体208。导电物体207和208的一端连接到导电板202，导电物体207和208的另一端与在功率传输期间与谐振器205相对地布置的谐振器的背面侧的导体板形成接触，并且与该导体板电连接。因此，形成沿纸张表面在垂直方向(纵向)上延伸的回路。该回路近似垂直于由导体线203和204形成的5个回路。
[0053]在功率传输期间,产生沿上下谐振器对的相对方向和纵向的磁通。在功率传输期间，尤其是当上下谐振器的所有方向上的位置偏移时或当绕上下谐振器的物体的布置等不对称时，产生水平方向上的磁通失衡。此时，本实施例的沿纵向的回路具有抵消该失衡的功能。因此，可以减少向外界泄露的磁场。
[0054](第四实施例)
[0055]图5示出了包括根据第四实施例的泄露防护设备和谐振器的无线功率传输设备。该谐振器可以是初级谐振器或次级谐振器。与图3类似的部件带有相同的符号，并且冗余描述将被省略。
[0056]虽然在图3所示的第三实施例中存在一组导电线207和208，但是本实施例中提供多个组。因此，在功率传输期间在水平方向的不同部分处形成纵向的短路回路。因此，沿水平方向的不同位置处的失衡的磁通被抵消，并且可以进一步减小向外界泄露的磁场。
[0057](第五实施例)
[0058]在图6(a)、图6(b)、图6(c)和图6(d)中示出了包括根据第五实施例的泄露防护设备的无线功率传输系统的正视图。与图1对应的元件带有相同的符号，并且冗余描述被省略。在所有图6 (a)、图6 (b)、图6 (C)和图6(d)中不出了对第一实施例的导电物体的修改。
[0059]在图6(a)的配置中，导电线301和302的一端分别连接到初级侧的导电板101，并且在另一端形成J形钩状部分(钩部分)。导电线303和304的一端还分别连接到次级侧的导电板102，并且在另一端形成J形钩状部分(钩部分)。通过锁定从初级侧的导电板101上升的导电线301和302的另一端处的钩部分和从次级侧的导电板102悬垂的导电线303和304的另一端处的钩部分，形成短路回路。
[0060]在图6(b)的配置中，初级侧和次级侧的导电线的长度与图6(a)中不同。在图6(a)中，连接到初级侧的导电板101的导电线比连接到次级侧的导电板102的导电线短。相反，在本例子中，连接到初级侧的导电板101的导电线311和312比连接到次级侧的导电板102的导电线313和314长。
[0061]在图6 (C)的配置中，导电线321和322的一端分别连接到初级侧的导电板101，并且在另一端形成球凸起。导电线323和324的一端分别连接到次级侧的导电板102，并且在另一端形成与该凸起啮合的半球形凹陷。
[0062]通过使从初级侧导电板101上升的导电线321和322的凸起与从次级侧导电板102悬垂的导电线303和304的凹陷形成接触以啮合，形成了短路回路。
[0063]在图6(d)的配置中，在初级侧和次级侧的导电线处形成的凹陷和凸起之间的关系与图6(c)相反。在图6(c)中，在连接到初级侧导电板101的导电线的另一端形成凸起，并且在连接到次级侧导电板102的导电线的另一端形成凹陷。相反，在本例子中，在连接到初级侧导电板101的导电线331和332的另一端形成凹陷，并且在连接到次级侧导电板102的导电线333和334的另一端形成凸起。
[0064]关于图6(c)和图6(d)的配置，需要确定凸起的大小以与包括上和下谐振器的结构的沿所有方向的容许位移范围大致相同。相反，在第一实施例的图1(b)和图1(c)所示的配置中，导体板101或导体板102具有与沿所有方向的容许位移范围对应的区域。因此，在图1(b)和图1(c)的配置中，存在不会大大限制导电线的配置诸如尺寸的优点。
[0065](第六实施例)
[0066]在图7A(a)和图7B(a)中，示出了包括根据第六实施例的泄露防护设备和次级谐振器的无线功率传输设备的俯视图。在图7A(b)和图7B(b)中示出了使初级谐振器与次级谐振器相对配置的正视图，在图7A(c)和图7B(c)中示出了该配置的侧视图。图7A(a)-(c)示出了这种泄露防护设备的非使用状态，图7B(a)-(c)示出了这种泄露防护设备的使用状态。下面将假设和描述次级谐振器和泄露防护设备布置在车辆等的下部，初级谐振器布置在停车表面的情况。
[0067]虽然在前述实施例中由一组导电线以及上和下导电板形成了短路回路，但是在本实施例中，导电回路本身设置在远离谐振器对的位置处。因此，可以抵消从围绕谐振器对的位置中的某个特定位置泄露的磁通。下面将描述这个实施例的细节。
[0068]如图7A(a)所示，导体回路701设置为在与次级谐振器106的线圈106B的宽度方向平行的方向上远离谐振器106。导体回路701形成在支承件711的表面上。支承件711可由例如电介质构成。
[0069]另外，导体回路721设置为在与导体回路701大致相对的方向上远离谐振器106。导体回路721形成在支承件712的表面上。支承件712可由例如电介质构成。
[0070]支承件711和712具有大致平坦的形状。支承件711和712的姿态是可控的。如图7A(b)中的虚线所示，姿态是可变的，从而导体回路701和702的回路表面与谐振器对或谐振器之间的空间相对。回路表面是与包括导体回路的回路的内侧的区域一致的表面。
[0071]在非使用时，回路701和702以及支承件711和712被以沿车辆等的下部的形式收容，回路表面和磁芯106A的表面大致平行(图7A)。在使用时，如图7B所示，导体回路701和702以及其支承件711和712从与磁芯106A的表面大致平行的状态近似垂直地垂下。此时，导体回路701和702以及支承件711和712设置在车辆等的下部和停车表面之间的空间内，导体回路701和702的回路表面垂直于相应的谐振器的线圈的宽度方向。此时，当执行从初级谐振器105向次级谐振器106的无线功率传输时，与穿过回路701和702的磁通对应的感应电流在该回路中流动，从而可以减小从车辆下部和停车表面之间向外泄露的磁通。
[0072]虽然在图7A和图7B示出的例子中提供了两个回路，但是可以仅提供一个回路。
[0073]相反地，还可以额外地向图7A和图7B所示的回路的前面和后面添加回路。或者除了次级谐振器的左面和右面之外，还可以向前面和后面添加回路。因此，与穿过添加部分的磁通对应的感应电流流动，磁通可被抵消。因此，可以进一步减小向外界泄露的磁场。
[0074](第七实施例)
[0075]在图8A(a)和图8B(a)中，示出了包括根据第七实施例的泄露防护设备和初级谐振器的无线功率传输设备的俯视图。图8A(b)和图8B(b)示出了使次级谐振器与初级谐振器相对配置的正视图，图8A(c)和图8B(c)不出了该配置的侧视图。图8A(a)-(c)不出了这种泄露防护设备的非使用状态，图SB (a)-(c)示出了这种泄露防护设备的使用状态。
[0076]虽然在第六实施例中导电回路和支承件布置在次级侧(车辆等)，但是在这个实施例中，导电回路801和802以及其支承件811和812布置在初级侧(停车表面等)。在其他方面，其类似于第六实施例。
[0077]在非使用时，如图8A所示，回路801和802的回路表面大致平行于磁芯105A的表面。例如，回路801和802以及支承件811和812被以沿停车表面的形式收容。
[0078]在使用时，如图8B所示，导电回路801和802以及其支承件811和812从与磁芯105A的表面平行的状态近似垂直地竖立，导体回路801和802的相应回路表面垂直于线圈的宽度方向。当以此状态执行从初级谐振器105向次级谐振器106的无线功率传输时，与穿过回路801和802的磁通对应的感应电流在回路中流动，从而可以减小泄漏到外的磁通。
[0079](第八实施例)
[0080]在图9A(a)和图9B(a)中，示出了包括根据第八实施例的泄露防护设备和次级谐振器的无线功率传输设备的俯视图。图9A(b)和图9B(b)示出了使初级谐振器与次级谐振器相对配置的正视图，图9A(c)和图9B(c)不出了该配置的侧视图。图9A(a)-(c)不出了这种泄露防护设备的非使用状态，图9B(a)_(c)示出了这种泄露防护设备的使用状态。下面将假设和描述次级谐振器和泄露防护设备布置在车辆等的下部，初级谐振器布置在停车表面的情况。
[0081]虽然在图7A和图7B所示的第六实施例中单个导体回路被设置到单个支承件，但是在这个实施例中，多个导体回路设置到单个支承件。特别地，多个导体回路701A和701B设置到单个支承件711。多个导体回路701A和701B沿与线圈的长度方向平行的方向设置。通过谐振器106，在导体回路701A和701B以及支承件711的相对侧，多个导体回路711A和711B设置到单个支承件712。导体回路711A和711B沿与线圈的长度方向平行的方向设置。
[0082]在这个配置中，与第六实施例相比，减少了与回路相交的磁通，并且减小了感应电流。取决于谐振器之间的传输功率等，采用单个回路，流动的感应电流变得太大，存在增加配置回路的导体的粗度和电导率的需要。相反，通过这个实施例中采用的多个回路，可以减轻该限制。然而，因为在多个回路之间产生间隙，所以不能捕捉穿过该间隙的磁通。因此，存在可在第六实施例中可以获得更好的效果的情况。
[0083]虽然在这个实施例中泄露防护设备布置在次级侧，但是类似于图8A和图8B所示的的第七实施例将其设置在初级侧的配置也是可行的。
[0084](第九实施例)
[0085]图10示出了包括根据第九实施例的泄露防护设备的无线功率传输系统。在这个实施例中，当汽车的车身等由导体构成时，车身的导体、停车位铺设的金属板(导体板)、以及两个导电线用于配置短路回路。初级谐振器设置在停车表面上，次级谐振器设置在车身下部以与初级谐振器相对。
[0086]图10(a)示出了泄露防护设备的非使用状态，图10(b)示出了电磁波防止泄露功能的使用状态。
[0087]如图10(a)所示，在不使用泄露防护设备时，在两个部分处的将用于形成短路回路的导电线801和802被收容在车身804的下部。在使用泄露防护设备时，如图10(b)所示，两个部分处的导电线801和802的一端下降到铺设在停车位的金属板803并且连接到金属板803。因此，通过导电线801和802、金属板803和车身的导体，形成短路回路以围绕谐振器对的周围。在无线功率传输期间，因为与穿过短路回路的磁通相应的感应电流流动，可以减小向外面泄露的磁通。
[0088]另外，虽然在这个实施例中利用车身导体形成短路回路，但是在车身底面上单独布置金属板并且利用该金属板的配置也是可行的。
[0089]作为修改，沿停车表面设置导电线，自下弹起一端(或者上升)，并且如图1(b)所示的第一实施例将其连接到车身导体的配置也是可行的。或者如图6所示的第五实施例那样，将导电线安装到车身和停车表面的金属板两者，并且将导电线的一端连接(凹陷和凸起彼此连接，或钩部分彼此连接)的配置也是可行的。
[0090](第十实施例)
[0091]图11示出了包括根据第十实施例的泄露防护设备的无线功率传输系统。在这个实施例中，当火车的车身等由导体构成时，并且在传输信号看来车轮可被进一步认为是导体(例如，当车轮的表面是导体时)，火车的轨道、车轮和在两个部分处的导电线用于配置短路回路。初级谐振器设置在轨道处，次级谐振器设置在火车的车身的下部以与初级谐振器相对。
[0092]车辆可以是汽车等，而不是火车，只要以车轮表面上的循环形状形成导体即可，在这种情况下，可以使用布置在停车表面上的金属板取代轨道。
[0093]图11(a)示出了泄露防护设备的非使用状态，图11(b)示出了泄露防护设备的使用状态。如图11(a)所示，在不使用泄露防护设备时，用于形成短路回路的两个部分处的导电线901和902被收容在车身907的下部。在使用泄露防护设备时，如图11(b)所示，两个部分处的导电线901和902的一端下降到车轮904和905，并且与车轮904和905的表面电连接。此时通过车轮904和905、导电线901和902、轨道、以及车身，形成短路回路以围绕谐振器对的周围。在无线功率传输期间，因为与穿过该短路回路的磁通相应的感应电流流动，可以减小向外面泄露的磁通。
[0094]另外，可以代替轨道，使用将导电车轮彼此连接的导电轴以形成短路回路。另外，用于形成短路回路的车轮可以不是火车的前后车轮，而可以是左右车轮。
[0095]在上面描述的第一到第十实施例中，可以提供监视在短路回路中流动的感应电流的监视器。
[0096]例如，当上下谐振器的偏移大时，监视器的值变大。然后，通过在观察监视器值的同时执行偏移校正工作，确认监视器值降低，并且结束偏移校正，可以进一步改进功率系数。
[0097]另外，当监视器值大时，存在超过电磁场泄露的参考值的情况。通过在观察监视器值的同时提高和降低传输功率，可以在参考值内传输较大的功率。因此，可以缩短充电时间。
[0098]另外，可以给短路回路添加抵消电流发生器，并且当监视器值大时，除了感应电流之外可以进一步施加附加电流。因此，可以有效地消除磁通量。
[0099]在上述第一到第十实施例中，感应电流在形成短路回路的导电物体和导体板中流动。因此，取决于流动的电流量，存在暴露时与人体接触而引起触电等的可能性。为了避免这种情况，可以考虑以树脂或橡胶等绝缘体覆盖具有与导电物体或者导体板相互接触的可能性的部分。
[0100](第^^一实施例)
[0101]在这个实施例中，与前述实施例不同，示出了如在第一实施例的说明中描述的低频磁区域(近场)中的两种重要的磁屏蔽方法中的使用改变磁通流动的高磁导率铁磁材料(铁氧体等)来防止电磁波泄露的配置。
[0102]图12示出了包括根据第十一实施例的泄露防护设备的无线功率传输系统。
[0103]图12(a)示出了泄露防护设备的非使用状态，图12(b)示出了泄露防护设备的使用状态。图12(a)和图12(b)的上侧的附图是俯视图，下侧的附图是侧视图。
[0104]水平缠绕的初级谐振线圈1204和次级谐振线圈1205相对地设置。导电板1202设置在初级谐振线圈1204的后表面侧，导电板1203设置在次级谐振线圈1205的后表面侧。另外，在初级侧设置有磁材料块1201。
[0105]磁材料块1201具有柱形状。在初级侧的导体板1202上形成孔，磁材料块1201穿过该孔。导体板1202的孔和初级谐振线圈1204的通孔被定位，磁材料块1201能够穿过导体板1202的孔，并且在初级谐振线圈1204内移动。另外，当次级谐振线圈1205被设置为与初级谐振线圈1204相对时，磁材料块1201还可被插入到次级谐振线圈1205内。磁材料块1201可通过机械、磁或电的方法移动。泄露防护设备可包括用于磁材料块1201的移动单元。
[0106]如图12(a)所示，在不使用泄露防护设备时，磁材料块1201的大部分被收容在停车表面的下部，并且一部分穿过初级谐振线圈1204进入谐振器1204和1205之间的空间。
[0107]在使用泄露防护设备时，如图12(b)所示，磁材料块1201升高以穿过下谐振线圈1204内部、谐振器1204和1205之间的空间、以及谐振线圈1205内部，并且一端与导电板1203形成接触。在磁材料块1201以这样的方式升高的状态下，通过从初级侧向次级侧传输功率，大部分磁通在磁材料块1201内流动。因此，使有效磁屏蔽成为可能。另外，在这种情况下，产生了改进上下谐振器1204和1205之间的耦合系数以及改进功率传输效率的效果。除了磁材料块1201的磁屏蔽之外，导电板1203和1202还防止了谐振器对的垂直方向上的电磁波泄露。
[0108]在使用时磁材料块不必总是在上下线圈内部，当其至少存在于上下线圈之间的空间的至少一部分内时，就可以获得防止电磁波泄露的效果。例如，在给附连到车辆侧的次级侧谐振器线圈等增加罩的情况下，即使当磁材料块不到达罩内的线圈的内部，当磁材料块升高到罩的表面或其附近时就足够了。因为大部分磁通集中地在磁材料块中流到磁材料块的上端，产生了磁屏蔽效果。另外，磁材料块可被缩短，从而磁材料块不存在于上下线圈内部，并且磁材料块仅存在于上下线圈之间的空间内。
[0109]S卩，在使用时而不是在不使用时，磁材料块被移动以便增加在谐振器之间的空间内占据的区域。因此，防止磁材料块显著地从停车表面突出并且在不使用时被折断，并且在使用时伸出停车表面以将更多部分布置到谐振器之间的空间内，由此充分地展现磁屏蔽功倉泛。
[0110]虽然在上面描述的例子中磁材料块布置在初级侧，但是其可被布置在次级侧。或者，磁材料块可以被布置在初级侧和次级侧两者上，并且在这种情况下，在使用时，两个磁材料块都进入初级侧的线圈和次级侧的线圈内部,并且进入线圈之间的空间。
[0111]虽然已经描述了某些实施例，但是仅仅作为例子给出了这些实施例，并且不旨在限制本发明的范围。实际上，此处描述的新颖的实施例可被以各种其它形式表示；此外，可以对此处描述的的实施例的形式做出各种省略、代替和改变而不脱离本发明的精神。所附权利要求和它们的等同物旨在覆盖落在本发明的范围和精神内的这些形式或修改。
【权利要求】
1.一种电磁波泄露防护设备,用于与第二谐振器一起执行无线功率传输的第一谐振器，所述第二谐振器设置为与第一谐振器相对，所述第一谐振器包括第一磁材料和绕所述第一磁材料缠绕的第一线圈，所述电磁波泄露防护设备包括: 在第一谐振器的第一侧设置的第一导体板，所述第一侧是所述第一谐振器的第二侧的相对侧，所述第一谐振器在所述第二侧与所述第二谐振器相对；以及 第一和第二导电物体，分别配置为在第一端能电连接到所述第一导体板并且在第二端能电连接到第二导体板，所述第二导体板设置在所述第二谐振器的第三侧，所述第三侧是所述第二谐振器的第四侧的相对侧，所述第二谐振器在所述第四侧与所述第一谐振器相对，其中当所述第一端电连接到所述第一导体板并且所述第二端电连接到所述第二导体板时，所述第一和第二导电物体与所述第一导体板和第二导体板一起形成围绕所述第一和第二谐振器的周围的导电回路。
2.根据权利要求1所述的设备，其中， 所述第一导电物体和所述第二导电物体的第一端固定地连接到所述第一导体板，且 所述第一导电物体和所述第二导电物体的第二端与所述第二导体板可连接/可分离。
3.如权利要求1或2所述的设备，其中 所述第一导电物体设置为在与所述第一线圈的宽度方向平行的方向上远离所述第一谐振器，且 所述第二导电物体设置为在与所述第一导电物体远离所述第一谐振器的方向大致相对的方向上远离所述第一谐振器。
4.如权利要求1或2所述的设备，其中 所述第一导电物体设置为在与所述第一线圈的长度方向平行的方向上远离所述第一谐振器，且 所述第二导电物体设置为在与所述第一导电物体远离所述第一谐振器的方向大致相对的方向上远离所述第一谐振器。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的设备，包括 多组所述第一导电物体和所述第二导电物体。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的设备，其中 所述第一导电物体的第二端配置为能与第三导电物体的第一端连接，所述第三导电物体的第二端连接到所述第二导体板，且 所述第二导电物体的第二端配置为能与第四导电物体的第一端连接，所述第四导电物体的第二端连接到所述第二导体板。
7.如权利要求6所述的设备，其中 在所述第一和第二导电物体的第二端中的每一个处形成凸起或凹陷，并且所述凸起或凹陷能与在所述第三和第四导电物体的第一端中的每一个处形成的凹陷或凸起连接。
8.如权利要求6所述的设备，其中 在所述第一和第二导电物体的第二端中的每一个处形成钩部分，并且所述钩部分能与在所述第三和第四导电物体的第一端中的每一个处形成的钩部分锁定。
9.如权利要求1至8中的任一项所述的设备，其中 所述第一导电板、所述第一导电物体和所述第二导电物体设置在车辆的下部，且 所述第一导电物体和所述第二导电物体的第二端配置为能连接到设置在停车表面上的所述第二导电板。
10.如权利要求1至8中的任一项所述的设备，其中 所述第一导电板、所述第一导电物体和所述第二导电物体设置在停车表面上，且 所述第一导电物体和所述第二导电物体的第二端配置为能连接到设置在停车表面上的车辆的下部的所述第二导电板。
11.如权利要求9或10所述的设备，其中 所述第一导电板形成所述车辆的车身的一部分。
12.如权利要求1至8中的任一项所述的设备，其中 所述第一导电板、所述第一导电物体和所述第二导电物体设置在存在于轨道上的火车的下部，且 所述第一导电物体和所述第二导电物体的第二端分别配置为能连接到所述火车的前后车轮或所述火车的左右车轮的表面。
13.如权利要求12所述的设备，其中 所述第一导电板形成所述火车的车身的一部分。
14.一种电磁波泄露防护设备,用于与第二谐振器一起执行无线功率传输的第一谐振器，所述第二谐振器设置为与第一谐振器相对，所述第一谐振器包括第一磁材料和绕所述第一磁材料缠绕的第一线圈，所述电磁波泄露防护设备包括: 第一导电回路部分，所述第一导电回路部分的回路表面与所述第一谐振器和所述第二谐振器相对，并且在与所述第一谐振器和所述第二谐振器彼此相对的方向垂直的方向上远离。
15.如权利要求14所述的设备，进一步包括 第二导电回路部分，所述第二导电回路部分的回路表面与所述第一谐振器和所述第二谐振器相对，并且在与所述第一导电回路部分与所述第一谐振器和所述第二谐振器远离的方向大致相对的方向上远离。
16.如权利要求14或15所述的设备，其中 所述第一谐振器和所述第二谐振器中的一个设置在车辆的下部，另一个设置在停车表面上，所述第一导电回路部分设置为与所述车辆的下部和所述停车表面之间的所述第一和第二谐振器相对。
17.如权利要求14或15所述的设备，其中 所述第一导电回路部分以其回路表面沿车辆的下部的方式设置，且 所述第一导电回路部分从所述车辆的下部伸出，使得所述回路表面与所述车辆的下部和停车表面之间的所述第一和第二谐振器相对。
18.如权利要求14或15所述的设备，其中 所述第一导电回路部分以其回路表面沿停车表面的方式设置，且 所述第一导电回路部分从所述停车表面伸出，使得所述回路表面与所述车辆的下部和所述停车表面之间的所述第一和第二谐振器相对。
19.如权利要求14至18中的任一项所述的设备，其中 所述多个第一导电回路部分沿与所述第一线圈的长度方向平行的方向设置。
20.一种电磁波泄露防护设备，用于设置为彼此相对的第一和第二线圈之间的无线功率传输，所述电磁波泄露防护设备包括: 能在所述第一线圈或所述第二线圈内移动的磁材料块，其中所述磁材料块设置为在无线功率传输期间占据所述第一线圈和所述第二线圈之间的空间的至少一部分，并且在非无线功率传输期间移动到所述第一线圈或所述第二线圈内以与无线功率传输时相比减小在所述空间中占据的区域。
【文档编号】H05K9/00GK104242480SQ201410254225
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月10日 优先权日:2013年6月11日
【发明者】尾林秀一, 司城徹, 桧垣诚 申请人:株式会社东芝