(57)【要約】【課題】無線電力伝送装置に設けられたコンデンサやコイルなどの容量値を自由に調整することにより、入力インピーダンスの値を設定し、供給する電力を制御することができる無線電力伝送装置、供給電力制御方法、及び、その製造方法を提供する。【解決手段】給電コイル２１及び給電共振器２２を備えた給電モジュール２から、受電共振器３２及び受電コイル３１を備えた受電モジュール３に対して磁界を変化させて電力を供給する無線電力伝送装置１の供給電力制御方法として、給電モジュール２に供給する電力の駆動周波数が給電モジュール２及び受電モジュール３における共振周波数とはならない値で供給し、給電モジュール２及び受電モジュール３を構成する回路素子の各素子値をパラメータとして、パラメータをそれぞれ変えることにより、無線電力伝送装置１の入力インピーダンスＺｉｎを設定して供給する電力を調整する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電コイル及び給電共振器の少なくとも１つを備えた給電モジュールから、受電共振器及び受電コイルの少なくとも１つを備えた受電モジュールに対して磁界を変化させて電力を供給する無線電力伝送装置の供給電力制御方法であって、
前記給電モジュールに供給する電力の駆動周波数が、前記給電モジュール及び前記受電モジュールにおける共振周波数とはならない値で供給し、
前記給電モジュール及び前記受電モジュールを構成する複数の回路素子の各素子値をパラメータとして、当該パラメータをそれぞれ変えることにより、当該無線電力伝送装置の入力インピーダンスＺｉｎを設定して供給する電力を調整することを特徴とする無線電力伝送装置の供給電力制御方法。
【請求項２】
少なくとも給電コイル及び給電共振器を備えた給電モジュールから、少なくとも受電共振器及び受電コイルを備えた受電モジュールに対して共振現象によって電力を供給する無線電力伝送装置の供給電力制御方法であって、
前記給電モジュールに供給する電力の駆動周波数が、前記給電モジュール及び受電モジュールにおける共振周波数とはならない値で供給し、
前記給電コイルを構成する、コイルＬ１を含む各回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ１、
前記給電共振器を構成する、コイルＬ２を含む各回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ２、
前記受電共振器を構成する、コイルＬ３を含む各回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ３、
前記受電コイルを構成する、コイルＬ４を含む各回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ４、
前記受電コイルから給電される機器の合計の負荷インピーダンスをＺｌ、
前記給電コイルのコイルＬ１と前記給電共振器のコイルＬ２との間の相互インダクタンスをＭ１２、
前記給電共振器のコイルＬ２と前記受電共振器のコイルＬ３との間の相互インダクタンスをＭ２３、
前記受電共振器のコイルＬ３と前記受電コイルのコイルＬ４との間の相互インダクタンスをＭ３４、
とし、
前記給電コイル、前記給電共振器、前記受電共振器、及び、前記受電コイルを構成する複数の回路素子の各素子値、及び、前記相互インダクタンスをパラメータとして、
当該パラメータをそれぞれ変えることにより、下記関係式により導出される当該無線電力伝送装置の入力インピーダンスＺｉｎを制御して供給する電力を調整することを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送装置の供給電力制御方法。
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【請求項３】
前記給電モジュール及び前記受電モジュールを構成する複数の回路素子の各素子値、及び、前記相互インダクタンスをパラメータとして、当該パラメータをそれぞれ変えることにより、前記給電モジュールに供給する電力の前記駆動周波数に対する伝送特性の値が、前記共振周波数よりも低い駆動周波数帯域及び前記共振周波数よりも高い駆動周波数帯域にそれぞれピークを有するように設定することを特徴とする請求項２に記載の無線電力伝送装置の供給電力制御方法。
【請求項４】
前記給電モジュールに供給する電力の駆動周波数は、前記共振周波数よりも低い駆動周波数帯域に現れる伝送特性のピーク値に対応する帯域であることを特徴とする請求項３に記載の無線電力伝送装置の供給電力制御方法。
【請求項５】
前記給電モジュールに供給する電力の駆動周波数は、前記共振周波数よりも高い駆動周波数帯域に現れる伝送特性のピーク値に対応する帯域であることを特徴とする請求項３に記載の無線電力伝送装置の供給電力制御方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の供給電力制御方法により調整されたことを特徴とする無線電力伝送装置。
【請求項７】
給電コイル及び給電共振器の少なくとも１つを備えた給電モジュールから、受電共振器及び受電コイルの少なくとも１つを備えた受電モジュールに対して供給する電力の駆動周波数が、前記給電モジュール及び受電モジュールにおける共振周波数とはならない値で供給し、且つ、磁界を変化させて電力を供給する無線電力伝送装置の製造方法であって、
前記給電モジュール及び前記受電モジュールを構成する複数の回路素子の各素子値をパラメータとして、当該パラメータをそれぞれ変えることにより、当該無線電力伝送装置の入力インピーダンスＺｉｎを制御して、当該無線電力伝送装置が供給可能な電力を調整する設計工程を含むことを特徴とする無線電力伝送装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設計自由度を高めることができる、無線電力伝送装置、無線電力伝送装置の供給電力制御方法、及び、無線電力伝送装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノート型ＰＣ、タブレット型ＰＣ、デジタルカメラ、携帯電話、携帯ゲーム機、イヤホン型音楽プレイヤー、無線式ヘッドセット、補聴器、レコーダーなど人が携帯しながら使用できる携帯型の電子機器が急速に普及してきている。そして、これらの携帯型の電子機器の多くには充電池が搭載されており、定期的な充電が必要とされる。この電子機器の充電池への充電作業を簡易にするために、給電装置と電子機器に搭載された受電装置との間で無線による電力伝送を利用した給電技術（磁界を変化させて電力伝送を行う無線電力伝送技術）により、充電池を充電する機器が増えつつある。
【０００３】
例えば、無線電力伝送技術としては、コイル間の電磁誘導を利用して電力伝送を行う技術や（例えば、特許文献１参照）、給電装置及び受電装置が備える共振器（コイル）間の共振現象（磁界共鳴状態）を利用して磁場を結合させることにより電力伝送を行う技術が挙げられる（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
このような無線電力伝送技術を使用することにより安定的に充電池を充電するには、充電池に供給される電力（電流）を所定の範囲内の値で供給することが求められる。その理由としては、充電池に供給される電力（電流）が所定の範囲内の値より小さいと小電力（小電流）となり、充電池の特性により充電ができなくなってしまうこと、一方で、充電池に供給される電力（電流）が所定の範囲内の値より大きいと過電流となり、充電池や充電回路が発熱し充電池や充電回路の寿命を縮めてしまうおそれがあることが挙げられる。
【０００５】
上記要求に答えるために、無線電力伝送を行う給電装置及び受電装置における入力インピーダンスを制御することにより、充電池に供給される電力（電流）を所定の範囲内の値にコントロールすることが考えられる。
【０００６】
そして、無線電力伝送を行う給電装置及び受電装置における入力インピーダンスを制御するために、別個にインピーダンス整合器を受電装置等に設けることが考えられる。例えば、特許文献３に記載された非接触給電システムでは、上記インピーダンス整合器に相当する手段として自動整合器１２、及び、自動整合器２３（インピーダンス調整手段）を設けることにより、非接触給電システムにおける入力インピーダンスを制御している（特許文献３の図１参照）。
【０００７】
しかしながら、インピーダンス整合器を新たに設けることは、携帯性・コンパクト化・低コスト化が求められる携帯電子機器においては、部品点数が多くなってしまい不都合である。
【０００８】
そこで、無線電力伝送を行う給電装置及び受電装置に設けられた抵抗器やコンデンサやコイルなどの容量を調整することにより、入力インピーダンスを制御することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４６２４７６８号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３９７６９号公報
【特許文献３】特開２０１１−０５０１４０号公報
【特許文献４】特開２０１２−１８２９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
もっとも、特許文献３の背景技術（段落[０００８]〜[００１０]参照）、特許文献４のワイヤレス電力伝送システムの明細書中にも記載されているように、給電装置に供給する電力の駆動周波数に、給電装置及び受電装置が備える共振器が有する共振周波数を一致させる（若しくは、駆動周波数を、給電装置及び受電装置が備える共振器が有する共振周波数に一致させる）ことにより、ワイヤレス給電における電力伝送効率を最大とすることができることが一般的に知られており（特許文献４の段落[００１３]参照）、電力伝送効率の最大化を求めてこのような設定にするのが一般的である。そして、このような給電装置及び受電装置における共振器は、それぞれＬＣ共振回路を含む構成にされているため、電力伝送効率を最大にするには、給電装置及び受電装置におけるＬＣ共振回路はそれぞれの共振周波数が駆動周波数に一致するような値（コンデンサやコイルなどの容量：共振条件  ωＬ＝１/ωＣ）に必然的に決定されてしまう（特許文献４の段落[００２７]参照）。
【００１１】
このように、ワイヤレス給電における電力伝送効率を最大化するために、給電装置に供給する電力の駆動周波数を共振周波数と一致させることが一般的であるが、ＬＣ共振回路のコンデンサやコイルなどの容量が予め決まってしまい、ＬＣ共振回路のコンデンサやコイルなどの容量を、入力インピーダンスを制御するパラメータとして自由に変更できなくなってしまう。即ち、入力インピーダンスを制御するために、ＬＣ共振回路のコンデンサやコイルなどの容量を自由に設定できないことは、携帯性・コンパクト化・低コスト化が求められる携帯型の電子機器の設計に対する自由度が低いことを意味する。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、無線電力伝送を行う給電装置及び受電装置に設けられたコンデンサやコイルなどの容量も含めてその値を自由に調整することにより、入力インピーダンスの値を設定し、もって、供給する電力（電流）を制御することができる無線電力伝送装置、供給電力制御方法、及び、無線電力伝送装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための発明の一つは、給電コイル及び給電共振器の少なくとも１つを備えた給電モジュールから、受電共振器及び受電コイルの少なくとも１つを備えた受電モジュールに対して磁界を変化させて電力を供給する無線電力伝送装置の供給電力制御方法であって、前記給電モジュールに供給する電力の駆動周波数が、前記給電モジュール及び前記受電モジュールにおける共振周波数とはならない値で供給し、前記給電モジュール及び前記受電モジュールを構成する複数の回路素子の各素子値をパラメータとして、当該パラメータをそれぞれ変えることにより、当該無線電力伝送装置の入力インピーダンスＺｉｎを設定して供給する電力を調整することを特徴としている。
【００１４】
上記方法によれば、給電モジュールに供給する電力の駆動周波数を、給電モジュール及び受電モジュールにおける共振周波数とはならない値で供給することにより、給電モジュール及び受電モジュールを構成する複数の回路素子の各素子値を、当該無線電力伝送装置の入力インピーダンスＺｉｎを変えるパラメータとして自由に変更することができる。そして、当該パラメータをそれぞれ変えることにより、無線電力伝送装置の入力インピーダンスＺｉｎを設定して供給する電力を調整することができる。このように、入力インピーダンスＺｉｎを制御するために、給電モジュール及び受電モジュールを構成する複数の回路素子の各素子値をパラメータとして自由に設定できることになり、無線電力伝送装置の設計自由度を高めて、無線電力伝送装置自体の携帯性・コンパクト化・低コスト化を実現することができる。
【００１５】
また、上記課題を解決するための発明の一つは、少なくとも給電コイル及び給電共振器を備えた給電モジュールから、少なくとも受電共振器及び受電コイルを備えた受電モジュールに対して共振現象によって電力を供給する無線電力伝送装置の供給電力制御方法であって、
前記給電モジュールに供給する電力の駆動周波数が、前記給電モジュール及び受電モジュールにおける共振周波数とはならない値で供給し、前記給電コイルを構成する、コイルＬ１を含む各回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ１、前記給電共振器を構成する、コイルＬ２を含む各回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ２、前記受電共振器を構成する、コイルＬ３を含む各回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ３、前記受電コイルを構成する、コイルＬ４を含む各回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ４、前記受電コイルから給電される機器の合計の負荷インピーダンスをＺｌ、前記給電コイルのコイルＬ１と前記給電共振器のコイルＬ２との間の相互インダクタンスをＭ１２、前記給電共振器のコイルＬ２と前記受電共振器のコイルＬ３との間の相互インダクタンスをＭ２３、前記受電共振器のコイルＬ３と前記受電コイルのコイルＬ４との間の相互インダクタンスをＭ３４、とし、
前記給電コイル、前記給電共振器、前記受電共振器、及び、前記受電コイルを構成する複数の回路素子の各素子値、及び、前記相互インダクタンスをパラメータとして、当該パラメータをそれぞれ変えることにより、下記関係式により導出される当該無線電力伝送装置の入力インピーダンスＺｉｎを制御して供給する電力を調整することを特徴としている。                                    
2014155375.tif 000003
【００１６】
上記方法によれば、少なくとも給電コイル及び給電共振器を備えた給電モジュールから、少なくとも受電共振器及び受電コイルを備えた受電モジュールに対して共振現象によって電力を供給する無線電力伝送装置の供給電力制御方法に関して、上記関係式を満たすようにパラメータをそれぞれ変えることにより、入力インピーダンスＺｉｎを制御して供給する電力を調整することができる。このように、入力インピーダンスＺｉｎを制御するために、給電モジュール及び受電モジュールを構成する複数の回路素子の各素子値をパラメータとして自由に設定できることになり、無線電力伝送装置の設計自由度を高めて、無線電力伝送装置自体の携帯性・コンパクト化・低コスト化を実現することができる。
【００１７】
また、上記課題を解決するための発明の一つは、上記無線電力伝送装置の供給電力制御方法であって、前記給電モジュール及び前記受電モジュールを構成する複数の回路素子の各素子値、及び、前記相互インダクタンスをパラメータとして、当該パラメータをそれぞれ変えることにより、前記給電モジュールに供給する電力の前記駆動周波数に対する伝送特性の値が、前記共振周波数よりも低い駆動周波数帯域及び前記共振周波数よりも高い駆動周波数帯域にそれぞれピークを有するように設定することを特徴としている。
【００１８】
上記方法によって、給電モジュールに供給する電力の駆動周波数に対する伝送特性の値を、共振周波数よりも低い駆動周波数帯域及び共振周波数よりも高い駆動周波数帯域にそれぞれピークを有する（後述する双峰性の性質を有する）ように設定する。これにより、双峰性の性質を有した無線電力伝送装置は、給電モジュールに供給する電力の駆動周波数に対する伝送特性の値のピークが、共振周波数帯域において一つ現れるタイプ（後述する単峰性の性質を有する）に比べて、入力インピーダンスＺｉｎの可変範囲を広くすることができる。そして、入力インピーダンスＺｉｎの可変範囲を広くすることができるということは、給電モジュール及び受電モジュールを構成する複数の回路素子の各素子値、及び、相互インダクタンスをパラメータとして、単峰性の性質を有する設定に比べて、幅広く設定することができるようになり、無線電力伝送装置の設計自由度をより高めて、無線電力伝送装置自体の携帯性・コンパクト化・低コスト化を実現することができる。
【００１９】
また、上記課題を解決するための発明の一つは、上記無線電力伝送装置の供給電力制御方法であって、前記給電モジュールに供給する電力の駆動周波数は、前記共振周波数よりも低い駆動周波数帯域に現れる伝送特性のピーク値に対応する帯域であることを特徴としている。
【００２０】
上記方法によれば、伝送特性が双峰性の性質を有する場合でも、伝送特性が単峰性の性質を有する場合に駆動周波数を共振周波数に合わせたものには劣るものの、ある程度高い伝送特性を確保することができる。
また、給電モジュールの外周側に発生する磁界と受電モジュールの外周側に発生する磁界とが打ち消し合うことにより、給電モジュール及び受電モジュールの外周側に、磁界による影響が低減されて、給電モジュール及び受電モジュールの外周側以外の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間を形成することができる。これにより、形成した磁界空間に、磁界の影響を受けたくない回路等を格納することで、スペースの有効活用ができ、無線電力伝送装置自体の小型化を図ることが可能になる。
【００２１】
また、上記課題を解決するための発明の一つは、上記無線電力伝送装置の供給電力制御方法であって、前記給電モジュールに供給する電力の駆動周波数は、前記共振周波数よりも高い駆動周波数帯域に現れる伝送特性のピーク値に対応する帯域であることを特徴としている。
【００２２】
上記方法によれば、伝送特性が双峰性の性質を有する場合でも、伝送特性が単峰性の性質を有する場合に駆動周波数を共振周波数に合わせたものには劣るものの、ある程度高い伝送特性を確保することができる。
また、給電モジュールの内周側に発生する磁界と受電モジュールの内周側に発生する磁界とが打ち消し合うことにより、給電モジュール及び受電モジュールの内周側に、磁界による影響が低減されて、給電モジュール及び受電モジュールの内周側以外の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間を形成することができる。これにより、形成した磁界空間に、磁界の影響を受けたくない回路等を格納することで、スペースの有効活用ができ、無線電力伝送装置自体の小型化を図ることが可能になる。
【００２３】
また、上記課題を解決するための発明の一つとして、上記供給電力制御方法により調整されたことを特徴とする無線電力伝送装置であってもよい。
【００２４】
上記構成によれば、入力インピーダンスを制御するために、給電モジュール及び受電モジュールを構成する複数の回路素子の各素子値をパラメータとして自由に設定することができる。これにより、無線電力伝送装置の設計自由度を高めて、無線電力伝送装置自体の携帯性・コンパクト化・低コスト化を実現することができる。
【００２５】
また、上記課題を解決するための発明の一つは、給電コイル及び給電共振器の少なくとも１つを備えた給電モジュールから、受電共振器及び受電コイルの少なくとも１つを備えた受電モジュールに対して供給する電力の駆動周波数が、前記給電モジュール及び受電モジュールにおける共振周波数とはならない値で供給し、且つ、磁界を変化させて電力を供給する無線電力伝送装置の製造方法であって、前記給電モジュール及び前記受電モジュールを構成する複数の回路素子の各素子値をパラメータとして、当該パラメータをそれぞれ変えることにより、当該無線電力伝送装置の入力インピーダンスＺｉｎを制御して、当該無線電力伝送装置が供給可能な電力を調整する設計工程を含むことを特徴とする。
【００２６】
上記方法によれば、入力インピーダンスを制御するために、給電モジュール及び受電モジュールを構成する複数の回路素子の各素子値をパラメータとして自由に設定し、無線電力伝送装置の設計自由度を高めて、携帯性・コンパクト化・低コスト化に優れた無線電力伝送装置を製造することができる。
【発明の効果】
【００２７】
無線電力伝送を行う給電装置及び受電装置に設けられたコンデンサやコイルなどの容量も含めてその値を自由に調整することにより、入力インピーダンスの値を設定し、もって、供給する電力（電流）を制御することができる無線電力伝送装置、供給電力制御方法、及び、無線電力伝送装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】無線電力伝送装置の概略説明図である。
【図２】適正電流範囲の説明図である。
【図３】無線電力伝送装置の等価回路の説明図である。
【図４】駆動周波数に対する伝送特性『Ｓ２１』の関係を示した説明図である。
【図５】測定実験１に使用する無線電力伝送装置の概略説明図である。
【図６】測定実験１の比較例に係る伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有する場合の入力インピーダンスＺinの可変範囲の測定結果を示す表である。
【図７】測定実験１の実施例に係る伝送特性『Ｓ２１』が双峰性の性質を有する場合の入力インピーダンスＺinの可変範囲の測定結果を示す表である。
【図８】測定実験１において伝送特性『Ｓ２１』が双峰性の性質を有する場合の無線電力伝送装置の入力インピーダンスＺin測定において、伝送特性『Ｓ２１』を−２．２ｄＢに設定した場合及び−２．８ｄＢに設定した場合の入力インピーダンスＺinの可変範囲の測定結果を示す表である。
【図９】測定実験２に使用する無線電力伝送装置の等価回路の説明図である。
【図１０】測定実験２の比較例に係る伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有する場合の入力インピーダンスＺinの可変範囲の測定結果を示す表である。
【図１１】測定実験２の実施例に係る伝送特性『Ｓ２１』が双峰性の性質を有する場合の入力インピーダンスＺinの可変範囲の測定結果を示す表である。
【図１２】測定実験２において伝送特性『Ｓ２１』が双峰性の性質を有する場合の無線電力伝送装置の入力インピーダンスＺin測定において、伝送特性『Ｓ２１』を−２．０ｄＢに設定した場合及び−２．７ｄＢに設定した場合の入力インピーダンスＺinの可変範囲の測定結果を示す表である。
【図１３】無線電力伝送装置の製造方法を説明する説明図である。
【図１４】無線電力伝送装置を含む無線式ヘッドセット及び充電器の設計方法を説明したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に本発明に係る無線電力伝送装置、供給電力制御方法、及び、無線電力伝送装置の製造方法の実施形態について説明する。
【００３０】
（実施形態）
まず、無線電力伝送装置の供給電力制御方法、及び、無線電力伝送装置の製造方法を説明する前に、供給電力制御方法又は製造方法によって設計・製造される無線電力伝送装置１について説明する。
【００３１】
（無線電力伝送装置１の構成）
無線電力伝送装置１は、図１に示すように、給電コイル２１及び給電共振器２２を備える給電モジュール２と、受電コイル３１及び受電共振器３２を備える受電モジュール３とを備えている。そして、給電モジュール２の給電コイル２１に、給電モジュール２に供給する電力の駆動周波数を所定の値に設定した発振回路を備えた交流電源６を接続し、受電モジュール３の受電コイル３１に、受電された交流電力を整流化する安定回路７及び過充電を防止する充電回路８を介して充電池９を接続している。
【００３２】
給電コイル２１は、交流電源６から得られた電力を電磁誘導によって給電共振器２２に供給する役割を果たす。この給電コイル２１は、図３に示すように、抵抗器Ｒ１、コイルＬ１、及び、コンデンサＣ１を要素とするＲＬＣ回路を構成している。なお、コイルＬ１部分は、銅線材（絶縁被膜付）を１回巻にして、コイル径を９６ｍｍφに設定している。また、給電コイル２１を構成する回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ１とし、本実施形態では、給電コイル２１を構成する抵抗器Ｒ１、コイルＬ１、及び、コンデンサＣ１を要素とするＲＬＣ回路（回路素子）が有する合計のインピーダンスをＺ１とする。
【００３３】
受電コイル３１は、給電共振器２２から受電共振器３２に磁界エネルギーとして伝送された電力を電磁誘導によって受電し、安定回路７及び充電回路８を介して充電池９に供給する役割を果たす。この受電コイル３１は、給電コイル２１同様に、図３に示すように、抵抗器Ｒ４、コイルＬ４、及び、コンデンサＣ４を要素とするＲＬＣ回路を構成している。なお、コイルＬ４部分は、銅線材（絶縁被膜付）を１回巻にして、コイル径９６ｍｍφに設定している。また、受電コイル３１を構成する回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ４とし、本実施形態では、受電コイル３１を構成する抵抗器Ｒ４、コイルＬ４、及び、コンデンサＣ４を要素とするＲＬＣ回路（回路素子）が有する合計のインピーダンスをＺ４とする。また、図３では、受電コイル３１に接続された安定回路７、充電回路８及び充電池９の各負荷抵抗を合わせたものを便宜的に抵抗器Ｒlとしている（即ち、抵抗器Ｒlの値は、無線電力伝送装置１に接続される機器の負荷抵抗の総合値である）。そして、受電コイル３１から給電される機器（本実施形態では、安定回路７、充電回路８及び充電池９）の合計の負荷インピーダンスをＺｌとする。
【００３４】
給電共振器２２は、図３に示すように、抵抗器Ｒ２、コイルＬ２、及び、コンデンサＣ２を要素とするＲＬＣ回路を構成している。また、受電共振器３２は、図３に示すように、抵抗器Ｒ３、コイルＬ３、及び、コンデンサＣ３を要素とするＲＬＣ回路を構成している。そして、給電共振器２２及び受電共振器３２は、それぞれ共振回路となり、磁界共鳴状態を創出する役割を果たす。ここで、磁界共鳴状態（共振現象）とは、２つ以上のコイルが共振周波数において同調することをいう。また、給電共振器２２を構成する回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ２とし、本実施形態では、給電共振器２２を構成する、抵抗器Ｒ２、コイルＬ２、及び、コンデンサＣ２を要素とするＲＬＣ回路（回路素子）が有する合計のインピーダンスをＺ２とする。また、受電共振器３２を構成する回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ３とし、本実施形態では、受電共振器３２を構成する、抵抗器Ｒ３、コイルＬ３、及び、コンデンサＣ３を要素とするＲＬＣ回路（回路素子）が有する合計のインピーダンスをＺ３とする。
【００３５】
また、給電共振器２２及び受電共振器３２における共振回路としてのＲＬＣ回路では、インダクタンスをＬ、コンデンサ容量をＣとすると、（式１）によって定まるｆが共振周波数となる。そして、本実施形態における給電コイル２１、給電共振器２２、受電コイル３１、及び、受電共振器３２の共振周波数は、１２．８ＭＨｚとしている。                      
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【００３６】
また、給電共振器２２及び受電共振器３２は、銅線材（絶縁被膜付）を４回巻にした、コイル径９６ｍｍφのソレノイド型のコイルを使用している。また、給電共振器２２及び受電共振器３２における共振周波数は一致させている。なお、給電共振器２２及び受電共振器３２は、コイルを使用した共振器であれば、スパイラル型やソレノイド型などのコイルであってもよい。
【００３７】
また、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離をｄ１２とし、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離をｄ２３とし、受電共振器３２と受電コイル３１との間の距離をｄ３４としている（図１参照）。
【００３８】
また、図３に示すように、給電コイル２１のコイルＬ１と給電共振器２２のコイルＬ２との間の相互インダクタンスをＭ１２、給電共振器２２のコイルＬ２と受電共振器３２のコイルＬ３との間の相互インダクタンスをＭ２３、受電共振器３２のコイルＬ３と受電コイル３１のコイルＬ４との間の相互インダクタンスをＭ３４としている。また、無線電力伝送装置１において、コイルＬ１とコイルＬ２との間の結合係数をｋ１２と表記し、コイルＬ２とコイルＬ３との間の結合係数をｋ２３と表記し、コイルＬ３とコイルＬ４との間の結合係数をｋ３４と表記する。
【００３９】
また、給電コイル２１のＲＬＣ回路のＲ１、Ｌ１、Ｃ１、給電共振器２２のＲＬＣ回路のＲ２、Ｌ２、Ｃ２、受電共振器３２のＲＬＣ回路のＲ３、Ｌ３、Ｃ３、受電コイル３１のＲＬＣ回路のＲ４、Ｌ４、Ｃ４における抵抗値、インダクタンス、コンデンサ容量、及び、結合係数ｋ１２、ｋ２３、ｋ３４は、設計・製造段階等で変更可能なパラメータとして、後述する（式３）の関係式を満たすように設定されている（詳細は後述する）。
【００４０】
上記無線電力伝送装置１によれば、給電共振器２２の共振周波数と受電共振器３２の共振周波数とを一致させた場合、給電共振器２２と受電共振器３２との間に磁界共鳴状態を創出することができる。給電共振器２２及び受電共振器３２が共振した状態で磁界共鳴状態が創出されると、給電共振器２２から受電共振器３２に電力を磁界エネルギーとして伝送することができる。
【００４１】
（供給電力制御方法）
上記無線電力伝送装置１の構成を踏まえて、無線電力伝送装置１が供給する電力を調整する供給電力制御方法について説明する。
【００４２】
まず、上記構成による無線電力伝送装置１（安定回路７、充電回路８及び充電池９含む）の回路図を示すと図１の下図のようになる。これは、無線電力伝送装置１全体を一つの入力インピーダンスＺinに置き換えて示したものである。これによると、無線電力伝送装置１から出力される電力を制御するには、交流電源６が一般的に使用される定電圧電源だとすると電圧Ｖinは一定に保持されるため、電流Ｉinの値を制御する必要があることがわかる。
【００４３】
そして、この電流Ｉinを電圧Ｖin及び入力インピーダンスＺinを踏まえた関係式で表すと（式２）のように示せる。                                    
2014155375.tif 000005
【００４４】
ここで、本実施形態に係る無線電力伝送装置１から充電池９に電力を供給するに際して、電流Ｉinの値は、図２に示すように適正電流範囲内（Ｉin（ＭＩＮ）〜Ｉin（ＭＡＸ））にあることが求められる。電流Ｉinが適正電流範囲内の値で供給されることが求められる理由としては、充電池９に供給される電流がＩin（ＭＩＮ）の値より小さいと小電流となり、充電池９の特性により充電ができなくなってしまうこと、一方で、充電池９に供給される電流がＩin（ＭＡＸ）の値より大きいと過電流となり、安定回路７、充電回路８及び充電池９が発熱し、寿命を縮めてしまうおそれがあることが挙げられる。
【００４５】
上記理由から電流Ｉinの値を、適正電流範囲内（Ｉin（ＭＩＮ）〜Ｉin（ＭＡＸ））に制御するためには、図２に示すように、入力インピーダンスＺinの値をＺin（ＭＩＮ）〜Ｚin（ＭＡＸ）の範囲内に調整する必要がある。即ち、（式２）より、入力インピーダンスＺinの値を大きくすれば、電流Ｉinの値を小さくすることができ、入力インピーダンスＺinの値を小さくすれば、電流Ｉinの値を大きくすることができる。
【００４６】
そこで、無線電力伝送装置１の入力インピーダンスＺinをより詳細に表すために、無線電力伝送装置１の構成を等価回路によって表すと図３に示すようになる。そして、図３の等価回路より、無線電力伝送装置１の入力インピーダンスＺinは、（式３）のように表記することができる。                                    
2014155375.tif 000006
・・・（式３）
【００４７】
そして、本実施形態における無線電力伝送装置１の給電コイル２１、給電共振器２２、受電共振器３２、及び、受電コイル３１におけるインピーダンスＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚｌは、それぞれ（式４）のように表記することができる。                          
2014155375.tif 000007
・・・（式４）
【００４８】
次に、（式３）に（式４）を導入すると、（式５）のようになる。                        
2014155375.tif 000008
・・・（式５） 
【００４９】
そして、給電コイル２１のＲＬＣ回路のＲ１、Ｌ１、Ｃ１、給電共振器２２のＲＬＣ回路のＲ２、Ｌ２、Ｃ２、受電共振器３２のＲＬＣ回路のＲ３、Ｌ３、Ｃ３、受電コイル３１のＲＬＣ回路のＲ４、Ｌ４、Ｃ４における抵抗値、インダクタンス、コンデンサ容量、及び、結合係数ｋ１２、ｋ２３、ｋ３４を設計・製造段階等で変更可能なパラメータとして、上記（式５）の関係式から導出される無線電力伝送装置１の入力インピーダンスＺinの値がＺin（ＭＩＮ）〜Ｚin（ＭＡＸ）の範囲内に納まるように調整することができる。
【００５０】
もっとも、上記のような無線電力伝送装置では、給電モジュール２に供給する電力の駆動周波数を、給電モジュール２が備える給電コイル２１・給電共振器２２及び受電モジュール３が備える受電コイル３１・受電共振器３２が有する共振周波数と一致させることにより、無線電力伝送における電力伝送効率を最大にすることができることが一般的に知られており、電力伝送効率の最大化を求めて駆動周波数を共振周波数に設定にするのが一般的である。ここで、電力伝送効率とは、給電モジュール２に供給される電力に対する、受電モジュール３が受電する電力の比率のことをいう。
【００５１】
そうすると、無線電力伝送装置１において、電力伝送効率を最大化するには、駆動周波数と、給電モジュール２及び受電モジュール３の各ＲＬＣ回路のそれぞれが有する共振周波数とが一致するようなコンデンサやコイルなどの容量条件・共振条件（ωＬ＝１/ωＣ）を満たすことが求められる。
【００５２】
具体的に、無線電力伝送装置１において、電力伝送効率を最大にするために共振条件（ωＬ＝１/ωＣ）を満たした場合における無線電力伝送装置１の入力インピーダンスＺinを、（式５）に当てはめてみると、（ωＬ１−１/ωＣ１＝０）、（ωＬ２−１/ωＣ２＝０）、（ωＬ３−１/ωＣ３＝０）、（ωＬ４−１/ωＣ４＝０）となり、（式６）の関係式になる。                                    
2014155375.tif 000009
・・・（式６）                  
【００５３】
上記関係式（式６）によれば、無線電力伝送装置１の入力インピーダンスＺinの値をＺin（ＭＩＮ）〜Ｚin（ＭＡＸ）の範囲内に納まるように調整するために変更可能な主なパラメータは、給電コイル２１のＲＬＣ回路のＲ１、給電共振器２２のＲＬＣ回路のＲ２、受電共振器３２のＲＬＣ回路のＲ３、受電コイル３１のＲＬＣ回路のＲ４などの抵抗値、及び、結合係数ｋ１２、ｋ２３、ｋ３４しかないことが分かる。
【００５４】
上記のように、無線電力伝送装置１における電力伝送効率を最大化するために、給電モジュール２に供給する電力の駆動周波数を共振周波数に一致させた場合、給電モジュール２及び受電モジュール３の各ＲＬＣ回路のコンデンサやコイルなどの容量が予め決まってしまい、主に各ＲＬＣ回路の抵抗値でしか入力インピーダンスＺinの値を制御できなくなってしまう。これは、ＲＬＣ回路のコンデンサやコイルなどの容量を、入力インピーダンスＺinを制御するパラメータとして自由に変更できず無線電力伝送装置１の設計的自由度が低くなってしまうことを意味している。
【００５５】
一方、本実施形態に係る無線電力伝送装置１では、給電モジュール２に供給する電力の駆動周波数を、給電モジュール２が備える給電共振器２２及び受電モジュール３が備える受電共振器３２が有する共振周波数と一致させないことにより（ωＬ≠１/ωＣ）、入力インピーダンスＺinを制御するためのパラメータとして、給電コイル２１のＲＬＣ回路のＲ１、Ｌ１、Ｃ１、給電共振器２２のＲＬＣ回路のＲ２、Ｌ２、Ｃ２、受電共振器３２のＲＬＣ回路のＲ３、Ｌ３、Ｃ３、受電コイル３１のＲＬＣ回路のＲ４、Ｌ４、Ｃ４などの抵抗値、インダクタンス、コンデンサ容量、及び、結合係数ｋ１２、ｋ２３、ｋ３４を変更可能に使用することができる。
【００５６】
これにより、無線電力伝送装置１を構成する際に、適正電流範囲内（Ｉin（ＭＩＮ）〜Ｉin（ＭＡＸ））にＩinの値を制御することを目的として、入力インピーダンスＺinの値をＺin（ＭＩＮ）〜Ｚin（ＭＡＸ）の範囲内に調整するために、パラメータとしての給電コイル２１のＲ１、Ｌ１、Ｃ１、給電共振器２２のＲ２、Ｌ２、Ｃ２、受電共振器３２のＲ３、Ｌ３、Ｃ３、受電コイル３１のＲ４、Ｌ４、Ｃ４などの抵抗値、インダクタンス、コンデンサ容量や、結合係数ｋ１２、ｋ２３、ｋ３４を相互にバランスをとって変えることができるので、無線電力伝送装置１の容積・形状・総重量に合わせて適切な配置が可能となり無線電力伝送装置１の設計的自由度を高めることができるようになる。即ち、無線電力伝送装置１において、電力伝送効率を最大化することが一般的な従来のものよりも、入力インピーダンスＺinの値を調整するパラメータ要素が多くなり、無線電力伝送装置１の入力インピーダンスＺinの値のきめ細やかな制御が可能となる。
【００５７】
上記より、パラメータとしての給電コイル２１のＲ１、Ｌ１、Ｃ１、給電共振器２２のＲ２、Ｌ２、Ｃ２、受電共振器３２のＲ３、Ｌ３、Ｃ３、受電コイル３１のＲ４、Ｌ４、Ｃ４などの抵抗値、インダクタンス、コンデンサ容量、及び、結合係数ｋ１２、ｋ２３、ｋ３４を相互にバランスをとって変えることにより、（式３）により導出される入力インピーダンスＺinを制御して、無線電力伝送装置１が供給する電力を調整することが可能な供給電力制御方法を実現することができる。
【００５８】
したがって、上記方法によれば、給電モジュール２に供給する電力の駆動周波数を、給電モジュール２（給電コイル２１・給電共振器２２）及び受電モジュール３（受電コイル３１・受電共振器３２）における共振周波数とはならない値で供給することにより、給電モジュール２及び受電モジュール３を構成する回路素子の各素子値（給電コイル２１のＲ１、Ｌ１、Ｃ１、給電共振器２２のＲ２、Ｌ２、Ｃ２、受電共振器３２のＲ３、Ｌ３、Ｃ３、受電コイル３１のＲ４、Ｌ４、Ｃ４などの抵抗値、インダクタンス、コンデンサ容量、及び、結合係数ｋ１２、ｋ２３、ｋ３４）を、無線電力伝送装置１の入力インピーダンスＺｉｎを変えるパラメータとして自由に変更することができる。そして、上記関係式を満たすようにパラメータをそれぞれ変えることにより、無線電力伝送装置１の入力インピーダンスＺｉｎを制御して供給する電力を調整することができる。このように、入力インピーダンスＺｉｎを制御するために、給電モジュール２及び受電モジュール３を構成する回路素子の各素子値をパラメータとして自由に設定できることになり、無線電力伝送装置１の設計自由度を高めて、無線電力伝送装置１自体の携帯性・コンパクト化・低コスト化を実現することができる。
【００５９】
また、上記供給電力制御方法により調整された無線電力伝送装置１によれば、入力インピーダンスＺｉｎを制御するために、給電モジュール２及び受電モジュール３を構成する回路素子の各素子値（給電コイル２１のＲ１、Ｌ１、Ｃ１、給電共振器２２のＲ２、Ｌ２、Ｃ２、受電共振器３２のＲ３、Ｌ３、Ｃ３、受電コイル３１のＲ４、Ｌ４、Ｃ４などの抵抗値、インダクタンス、コンデンサ容量、及び、結合係数ｋ１２、ｋ２３、ｋ３４）をパラメータとして自由に設定することができる。これにより、無線電力伝送装置１の設計自由度を高めて、無線電力伝送装置１自体の携帯性・コンパクト化・低コスト化を実現することができる。
【００６０】
（伝送特性が単峰性及び双峰性を有する場合の入力インピーダンスＺinの可変範囲）
次に、無線電力伝送装置１が有する伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有する場合（後述）と、双峰性の性質を有する場合（後述）における入力インピーダンスＺinの可変範囲について説明する。ここで、伝送特性『Ｓ２１』とは、ネットワークアナライザ１１０（本実施形態では、アジレント・テクノロジー株式会社製のＥ５０６１Ｂを使用）に無線電力伝送装置１を接続して計測される信号を表しており、デシベル表示され、数値が大きいほど電力伝送効率が高いことを意味する。
【００６１】
無線電力伝送装置１に供給する電力の駆動周波数に対する無線電力伝送装置１の伝送特性『Ｓ２１』は、給電モジュール２及び受電モジュール３の間の磁界による結びつき度合い（磁界結合）の強度により、単峰性の性質を有するものと双峰性の性質を有するものに分かれる。この単峰性とは、駆動周波数に対する伝送特性『Ｓ２１』のピークが一つで、そのピークが共振周波数帯域(ｆo）において現れるものをいう（図４の破線５１参照）。一方、双峰性とは、駆動周波数に対する伝送特性『Ｓ２１』のピークが二つあり、その二つのピークが共振周波数よりも低い駆動周波数帯域(fL)と共振周波数よりも高い駆動周波数帯域(fH)において現れるものをいう（図４の実線５２参照）。更に詳細に双峰性を定義すると、上記ネットワークアナライザ１１０に無線電力伝送装置を接続して計測される反射特性『Ｓ１１』が二つのピークを有する状態をいう。従って、駆動周波数に対する伝送特性『Ｓ２１』のピークが一見して一つに見えたとしても、計測されている反射特性『Ｓ１１』が二つのピークを有する場合には、双峰性の性質を有するものとする。
【００６２】
上記単峰性の性質を有する無線電力伝送装置１においては、図４の破線５１に示すように、駆動周波数が共振周波数ｆ０で伝送特性『Ｓ２１』が最大化する（電力伝送効率が最大化する）。
【００６３】
一方、双峰性の性質を有する無線電力伝送装置１では、図４の実線５２に示すように、伝送特性『Ｓ２１』は、共振周波数ｆoよりも低い駆動周波数帯域(fL)と共振周波数ｆoよりも高い駆動周波数帯域(fH)において最大化する。
【００６４】
なお、一般的に、給電共振器と受電共振器との間の距離が同じであれば、双峰性における伝送特性『Ｓ２１』の最大値（fL又はfHでの伝送特性『Ｓ２１』の値）は、単峰性における伝送特性『Ｓ２１』の最大値(ｆ０での伝送特性『Ｓ２１』の値)よりも低い値になる（図４のグラフ参照）。ゆえに、電力の伝送効率の最大化を目的にした一般的な無線電力伝送装置においては、無線電力伝送装置における伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有するように設計（設定）され、駆動周波数が共振周波数ｆ０で伝送特性『Ｓ２１』が最大化するように使用されている。
【００６５】
具体的には、双峰性における低周波側のピーク付近の周波数fLに、給電モジュール２に供給する交流電力の駆動周波数を設定した場合（同相共振モード）、給電共振器２２及び受電共振器３２が同位相で共振状態となり、給電共振器２２に流れる電流の向きと受電共振器３２に流れる電流の向きとが同じ向きになる。その結果、図４のグラフに示すように、電力伝送効率の最大化を目的にした一般的な無線電力伝送装置における伝送特性『Ｓ２１』（破線５１）には及ばないが、駆動周波数を給電モジュール２が備える給電共振器２２及び受電モジュール３が備える受電共振器３２が有する共振周波数と一致させない場合でも、伝送特性『Ｓ２１』の値を比較的高い値にすることができる。ここで、給電モジュール２におけるコイル（給電共振器２２）に流れる電流の向きと受電モジュール３におけるコイル（受電共振器３２）に流れる電流の向きとが同じ向きとなる共振状態を同相共振モードと呼ぶことにする。
【００６６】
また、上記同相共振モードでは、給電共振器２２の外周側に発生する磁界と受電共振器３２の外周側に発生する磁界とが打ち消し合うことにより、給電共振器２２及び受電共振器３２の外周側に、磁界による影響が低減されて、給電共振器２２及び受電共振器３２の外周側以外の磁界強度（例えば、給電共振器２２及び受電共振器３２の内周側の磁界強度）よりも小さな磁界強度を有する磁界空間を形成することができる。そして、この磁界空間に磁界の影響を低減させたい安定回路７や充電回路８や充電池９などを収納した場合、安定回路７や充電回路８や充電池９などに対して、磁界に起因する渦電流の発生を低減・防止して、発熱による悪影響を抑制することが可能となる。
【００６７】
一方、双峰性における高周波側のピーク付近の周波数fHに、給電モジュール２に供給する交流電力の駆動周波数を設定した場合（逆相共振モード）、給電共振器２２及び受電共振器３２が逆位相で共振状態となり、給電共振器２２に流れる電流の向きと受電共振器３２に流れる電流の向きとが逆向きになる。その結果、図４のグラフに示すように、電力伝送効率の最大化を目的にした一般的な無線電力伝送装置における伝送特性『Ｓ２１』（破線５１）には及ばないが、駆動周波数を給電モジュール２が備える給電共振器２２及び受電モジュール３が備える受電共振器３２が有する共振周波数と一致させない場合でも、伝送特性『Ｓ２１』の値を比較的高い値にすることができる。ここで、給電モジュール２におけるコイル（給電共振器２２）に流れる電流の向きと受電モジュール３におけるコイル（受電共振器３２）に流れる電流の向きとが逆向きとなる共振状態を逆相共振モードと呼ぶことにする。
【００６８】
また、上記逆相共振モードでは、給電共振器２２の内周側に発生する磁界と受電共振器３２の内周側に発生する磁界とが打ち消し合うことにより、給電共振器２２及び受電共振器３２の内周側に、磁界による影響が低減されて、給電共振器２２及び受電共振器３２の内周側以外の磁界強度（例えば、給電共振器２２及び受電共振器３２の外周側の磁界強度）よりも小さな磁界強度を有する磁界空間を形成することができる。そして、この磁界空間に磁界の影響を低減させたい安定回路７や充電回路８や充電池９などを収納した場合、安定回路７や充電回路８や充電池９などに対して、磁界に起因する渦電流の発生を低減・防止して、発熱による悪影響を抑制することが可能となる。また、この逆相共振モードにより形成される磁界空間は、給電共振器２２及び受電共振器３２の内周側に形成されるので、この空間に安定回路７や充電回路８や充電池９などの電子部品を組み込むことにより無線電力伝送装置１自体のコンパクト化・設計自由度の向上が実現される。
【００６９】
（測定実験１）
次に、上記概念及び関係を踏まえて、無線電力伝送装置１が有する伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有する場合と双峰性の性質を有する場合における無線電力伝送装置１の入力インピーダンスＺinの可変範囲に関する測定実験１について説明する。
【００７０】
（単峰性の測定）
まず、比較対象として、無線電力伝送装置１が有する伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有する場合の無線電力伝送装置１の入力インピーダンスＺinを測定した。具体的には、無線電力伝送装置１（図３参照）において、図５に示すように、給電コイル２１にネットワークアナライザ１１０の出力端子１１１を接続し、受電コイル３１には、ネットワークアナライザ１１０の入力端子１１２を接続して、給電モジュール２に所定の駆動周波数の電力を供給して、給電共振器２２から受電共振器３２に共振現象により電力を磁界エネルギーとして供給することによって伝送特性『Ｓ２１』及び入力インピーダンスＺinを測定する。この際、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離ｄ２３を４８ｍｍに固定し、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離ｄ１２、及び、受電コイル３１と受電共振器３２との間の距離ｄ３４を変えて測定する。また、伝送特性『Ｓ２１』及び入力インピーダンスＺinは、伝送特性『Ｓ２１』の値がピーク（最大）となる共振周波数に駆動周波数を合わせて測定している。
【００７１】
ここで、上記のように、無線電力伝送装置１の伝送特性『Ｓ２１』は、給電モジュール２及び受電モジュール３の間の磁界による結びつき度合い（磁界結合）の強度を変えることにより、単峰性の性質を有するもの又は双峰性の性質を有するものにすることができる。本実施例では、この磁界結合を変化させるために、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離ｄ２３を固定したうえで、給電モジュール２における給電コイル２１と給電共振器２２との距離ｄ１２、及び、受電モジュール３における受電コイル３１と受電共振器３２との距離ｄ３４の組み合わせを色々とを変えることにより行う。そして、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離ｄ２３を４８ｍｍに固定した場合、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離ｄ１２、及び、受電コイル３１と受電共振器３２との間の距離ｄ３４を４ｍｍ以下の値にすると伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有することになり、一方、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離ｄ１２、及び、受電コイル３１と受電共振器３２との間の距離ｄ３４を４ｍｍより大きい値にすると伝送特性『Ｓ２１』が双峰性の性質を有することになる。
【００７２】
なお、給電モジュール２及び受電モジュール３の間の磁界による結びつき度合い（磁界結合）の強度を変える手段としては、その他に、給電モジュール２に供給する電力量を変化させることや、給電共振器２２及び受電共振器３２の各素子（コンデンサ、コイル）の容量やインダクタンスを変化させることや、給電モジュール２に供給する電力の周波数を変えることなどの方法が挙げられる。
【００７３】
単峰性の場合における測定結果を図６に示す。図６の測定結果から、伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有し、且つ、伝送特性『Ｓ２１』の値が−３ｄＢ以上の値を取りうる距離ｄ１２及び距離ｄ３４の距離の主な組み合わせを挙げると、比較例２〜６が該当する。そして、比較例２〜６における入力インピーダンスＺinが取り得る範囲を見ると、６６．６（比較例６）〜１８６．１Ω（比較例２）の範囲であることが分かる。即ち、無線電力伝送装置１が有する伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有する場合に、伝送特性『Ｓ２１』の値を−３ｄＢ以上の値にするならば、入力インピーダンスＺinの値を、６６．６〜１８６．１Ωの範囲で調整することができることを意味している。なお、上記で伝送特性『Ｓ２１』の値が−３ｄＢ以上の値であることを条件としているのは、−３ｄＢ未満であると、無線電力伝送装置の送電効率が著しく低下してしまうためである。故に、伝送特性『Ｓ２１』の値を−３ｄＢとしているのは設計事項であり、使用形態により変更可能な値である。
【００７４】
（双峰性の測定）
次に、本実施例として、無線電力伝送装置１が有する伝送特性『Ｓ２１』が双峰性の性質を有する場合の無線電力伝送装置１の入力インピーダンスＺinを測定した。測定方法としては、上記単峰性の測定方法の場合と同じである。ただし、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離ｄ２３を４８ｍｍに固定し、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離ｄ１２、及び、受電コイル３１と受電共振器３２との間の距離ｄ３４の組み合わせを色々と変えて測定した。ただし、双峰性の性質を有するように、距離ｄ１２及び距離ｄ３４は、４ｍｍより大きい値を取るように変えている。また、伝送特性『Ｓ２１』及び入力インピーダンスＺinは、伝送特性『Ｓ２１』の値がピーク（最大）となる、低周波側の周波数fL（同相共振モード）及び高周波側の周波数fH（逆相共振モード）に駆動周波数を合わせて、低周波側の周波数fL（同相共振モード）及び高周波側の周波数fH（逆相共振モード）における伝送特性『Ｓ２１』及び入力インピーダンスＺinを測定した。
【００７５】
双峰性の場合における測定結果を図７に示す。図７の測定結果から、伝送特性『Ｓ２１』が双峰性の性質を有し、且つ、伝送特性『Ｓ２１』の値が−３ｄＢ以上の値を取りうる距離ｄ１２及び距離ｄ３４の距離の主な組み合わせを挙げると、実施例１〜４、６、７の低周波側の周波数fL（同相共振モード）、及び、実施例１、２、６、７の高周波側の周波数fH（逆相共振モード）が該当する。そして、実施例１〜４、６、７の低周波側の周波数fL（同相共振モード）、及び、実施例１、２、６、７の高周波側の周波数fH（逆相共振モード）における入力インピーダンスＺinが取りうる範囲を見ると、１２．９８（実施例６のfH）〜１４９．８１Ω（実施例７のfL）の範囲であることが分かる。即ち、無線電力伝送装置１が有する伝送特性『Ｓ２１』が双峰性の性質を有する場合に、伝送特性『Ｓ２１』の値を−３ｄＢ以上の値にするならば、入力インピーダンスＺinの値を、１２．９８〜１４９．８１Ωの範囲で調整することができることを意味している。
【００７６】
上記測定結果によれば、伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有する場合、伝送特性『Ｓ２１』の値を−３ｄＢ以上の値にするならば、入力インピーダンスＺinの値を、６６．６〜１８６．１Ωの範囲（可変範囲）で調整することができる。一方、伝送特性『Ｓ２１』が双峰性の性質を有する場合に、伝送特性『Ｓ２１』の値を−３ｄＢ以上の値にするならば、入力インピーダンスＺinの値を、１２．９８〜１４９．８１Ωの範囲（可変範囲）で調整することができる。これによれば、伝送特性『Ｓ２１』が双峰性の性質を有するように設定した無線電力伝送装置１は、伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有するように設定した無線電力伝送装置１よりも、入力インピーダンスＺinの可変範囲を広くすることができることが分かる。
【００７７】
（所定の伝送特性『Ｓ２１』に設定した場合の入力インピーダンスＺinの可変範囲）
次に、上記無線電力伝送装置１が有する伝送特性『Ｓ２１』が単峰性及び双峰性の性質を有する場合の無線電力伝送装置１の入力インピーダンスＺin測定において、所定の伝送特性『Ｓ２１』に設定した場合の入力インピーダンスＺinの可変範囲を測定する。なお、本比較例・実施例では、所定の伝送特性『Ｓ２１』として、例示的に−２．２ｄＢとした場合と、−２．８ｄＢとした場合について測定した。
【００７８】
（所定の伝送特性『Ｓ２１』を−２．２ｄＢとした場合）
まず、伝送特性『Ｓ２１』が、およそ−２．２ｄＢの値を示す距離ｄ１２及び距離ｄ３４の組み合わせを挙げると、単峰性では、図６に示すように、比較例３が挙げられ、双峰性では、図８（Ａ）に示すように、実施例８〜１２が挙げられる。
【００７９】
比較例３では、ｄ１２＝１ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝１ｍｍの場合に、Ｓ２１が−２．２５ｄＢで１６０．９Ωを示した。そして、単峰性では、比較例３以外に、伝送特性『Ｓ２１』がおよそ−２．２ｄＢの値を示す距離ｄ１２及び距離ｄ３４の組み合わせはあるが、その場合、入力インピーダンスＺinはおよそ同じ値を示した。即ち、無線電力伝送装置１が有する伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有する場合、所定の伝送特性『Ｓ２１』に設定した場合（本比較例では、およそ−２．２ｄＢに設定）の無線電力伝送装置１の入力インピーダンスＺinは、およそ１６０．９Ωにほぼ決まってしまうことが分かる。
【００８０】
一方、図８（Ａ）に示すように、実施例８では、同相共振モード（fL）で、ｄ１２＝５ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝１８ｍｍの場合に、Ｓ２１が−２．０８ｄＢで１２９．７９Ωを示した。また、実施例９では、同相共振モード（fL）で、ｄ１２＝１０ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝２２ｍｍの場合に、Ｓ２１が−２．２５ｄＢで９４．３０Ωを示した。また、実施例１０では、同相共振モード（fL）で、ｄ１２＝２５ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝２５ｍｍの場合に、Ｓ２１が−２．４６ｄＢで３３．３０Ωを示した。また、実施例１１では、同相共振モード（fL）で、ｄ１２＝２４ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝１０ｍｍの場合に、Ｓ２１が−２．２６ｄＢで１６．４７Ωを示した。また、実施例１２では、同相共振モード（fL）で、ｄ１２＝２０ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝５ｍｍの場合に、Ｓ２１が−２．２０ｄＢで１５．５１Ωを示した。このように、無線電力伝送装置１が有する伝送特性『Ｓ２１』が双峰性の性質を有する場合、所定の伝送特性『Ｓ２１』に設定した場合（本実施例では、およそ−２．２ｄＢに設定）の無線電力伝送装置１の入力インピーダンスＺinは、１５．５１（実施例１２）〜１２９．７９Ω（実施例８）の範囲を取り得ることが分かる。
【００８１】
（所定の伝送特性『Ｓ２１』を−２．８ｄＢとした場合）
まず、伝送特性『Ｓ２１』が、およそ−２．８ｄＢの値を示す距離ｄ１２及び距離ｄ３４の組み合わせを挙げると、単峰性では、図６に示すように、比較例２が挙げられ、双峰性では、図８（Ｂ）に示すように、実施例１３〜１７が挙げられる。
【００８２】
比較例２では、ｄ１２＝１ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝０ｍｍの場合に、Ｓ２１が−２．７４ｄＢで１８６．１Ωを示した。そして、単峰性では、比較例２以外に、伝送特性『Ｓ２１』がおよそ−２．８ｄＢの値を示す距離ｄ１２及び距離ｄ３４の組み合わせはあるが、その場合、入力インピーダンスＺinはおよそ同じ値を示した。即ち、無線電力伝送装置１が有する伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有する場合、所定の伝送特性『Ｓ２１』に設定した場合（本比較例では、およそ−２．８ｄＢに設定）の無線電力伝送装置１の入力インピーダンスＺinは、およそ１８６．１Ωにほぼ決まってしまうことが分かる。
【００８３】
一方、図８（Ｂ）に示すように、実施例１３では、逆相共振モード（fH）で、ｄ１２＝５ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝２５ｍｍの場合に、Ｓ２１が−２．９３ｄＢで１２９．３８Ωを示した。また、実施例１４では、逆相共振モード（fH）で、ｄ１２＝１０ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝２５ｍｍの場合に、Ｓ２１が−２．９６ｄＢで７２．６６Ωを示した。また、実施例１５では、逆相共振モード（fH）で、ｄ１２＝１５ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝２２ｍｍの場合に、Ｓ２１が−２．５８ｄＢで３９．７０Ωを示した。また、実施例１６では、逆相共振モード（fH）で、ｄ１２＝２０ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝１０ｍｍの場合に、Ｓ２１が−２．８３ｄＢで１４．６５Ωを示した。また、実施例１７では、逆相共振モード（fH）で、ｄ１２＝２０ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝５ｍｍの場合に、Ｓ２１が−２．７７ｄＢで１２．９８Ωを示した。このように、無線電力伝送装置１が有する伝送特性『Ｓ２１』が双峰性の性質を有する場合、所定の伝送特性『Ｓ２１』に設定した場合（本実施例では、およそ−２．８ｄＢに設定）の無線電力伝送装置１の入力インピーダンスＺinは、１２．９８（実施例１７）〜１２９．３８Ω（実施例１３）の範囲を取り得ることが分かる。
【００８４】
上記測定結果によれば、伝送特性『Ｓ２１』の値を所定の値に設定した場合、伝送特性『Ｓ２１』が双峰性の性質を有するように設定した無線電力伝送装置１は、伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有するように設定した無線電力伝送装置１よりも、入力インピーダンスＺinの可変範囲を広くすることができることが分かる。
【００８５】
（測定実験２）
上記測定実験１では、図３に示す回路構成の無線電力伝送装置１が有する伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有する場合と双峰性の性質を有する場合における無線電力伝送装置１の入力インピーダンスＺinの可変範囲に関する測定実験１について説明したが、本測定実験２では、図９に示すように、無線電力伝送装置１に対してその回路構成を変えた無線電力伝送装置１０１を使用して測定する。具体的には、無線電力伝送装置１０１は、図９に示すように、無線電力伝送装置１における給電コイル２１からコンデンサＣ１を除いた給電コイル１２１、及び、無線電力伝送装置１の受電コイル３１からコンデンサＣ４を除いた受電コイル１３１を備え、その他は無線電力伝送装置１と同じ構成をしている。
【００８６】
（測定実験２）
無線電力伝送装置１０１が有する伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有する場合と双峰性の性質を有する場合における無線電力伝送装置１０１の入力インピーダンスＺinの可変範囲に関する測定実験２について説明する。
【００８７】
（単峰性の測定）
まず、測定実験１同様に、比較対象として、無線電力伝送装置１０１が有する伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有する場合の無線電力伝送装置１０１の入力インピーダンスＺinを測定した。具体的には、無線電力伝送装置１０１（図９参照）において、給電コイル１２１にネットワークアナライザ１１０の出力端子１１１を接続し、受電コイル１３１には、ネットワークアナライザ１１０の入力端子１１２を接続して、給電モジュール２に所定の駆動周波数の電力を供給して、給電共振器２２から受電共振器３２に共振現象により電力を磁界エネルギーとして供給することによって伝送特性『Ｓ２１』及び入力インピーダンスＺinを測定する。この際、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離ｄ２３を４８ｍｍに固定し、給電コイル１２１と給電共振器２２との間の距離ｄ１２、及び、受電コイル１３１と受電共振器３２との間の距離ｄ３４を変えて測定する。また、伝送特性『Ｓ２１』及び入力インピーダンスＺinは、伝送特性『Ｓ２１』の値がピーク（最大）となる共振周波数に駆動周波数を合わせて測定している。
【００８８】
単峰性の場合における測定結果を図１０に示す。図１０の測定結果から、伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有し、且つ、伝送特性『Ｓ２１』の値が−３ｄＢ以上の値を取りうる距離ｄ１２及び距離ｄ３４の距離の主な組み合わせを挙げると、比較例２〜６が該当する。そして、比較例２〜６における入力インピーダンスＺinが取りうる範囲を見ると、６８．９（比較例６）〜１８０．７Ω（比較例２）の範囲であることが分かる。即ち、無線電力伝送装置１０１が有する伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有する場合に、伝送特性『Ｓ２１』の値を−３ｄＢ以上の値にするならば、入力インピーダンスＺinの値を、６８．９〜１８０．７Ωの範囲で調整することができることを意味している。
【００８９】
（双峰性の測定）
次に、本実施例として、無線電力伝送装置１０１が有する伝送特性『Ｓ２１』が双峰性の性質を有する場合の無線電力伝送装置１０１の入力インピーダンスＺinを測定した。測定方法としては、上記単峰性の測定方法の場合と同じである。ただし、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離ｄ２３を４８ｍｍに固定し、給電コイル１２１と給電共振器２２との間の距離ｄ１２、及び、受電コイル１３１と受電共振器３２との間の距離ｄ３４の組み合わせを色々と変えて測定した。ただし、双峰性の性質を有するように、距離ｄ１２及び距離ｄ３４は、４ｍｍより大きい値を取るように変えている。また、伝送特性『Ｓ２１』及び入力インピーダンスＺinは、伝送特性『Ｓ２１』の値がピーク（最大）となる、低周波側の周波数fL（同相共振モード）及び高周波側の周波数fH（逆相共振モード）に駆動周波数を合わせて、低周波側の周波数fL（同相共振モード）及び高周波側の周波数fH（逆相共振モード）における伝送特性『Ｓ２１』及び入力インピーダンスＺinを測定した。
【００９０】
双峰性の場合における測定結果を図１１に示す。図１１の測定結果から、伝送特性『Ｓ２１』が双峰性の性質を有し、且つ、伝送特性『Ｓ２１』の値が−３ｄＢ以上の値を取りうる距離ｄ１２及び距離ｄ３４の距離の主な組み合わせを挙げると、実施例１〜４、６〜８の低周波側の周波数fL（同相共振モード）、及び、実施例１、２、７、８の高周波側の周波数fH（逆相共振モード）が該当する。そして、実施例１〜４、６〜８の低周波側の周波数fL（同相共振モード）、及び、実施例１、２、７、８の高周波側の周波数fH（逆相共振モード）における入力インピーダンスＺinが取りうる範囲を見ると、１９．４７（実施例７のfH）〜１８２．３０Ω（実施例８のfL）の範囲であることが分かる。即ち、無線電力伝送装置１０１が有する伝送特性『Ｓ２１』が双峰性の性質を有する場合に、伝送特性『Ｓ２１』の値を−３ｄＢ以上の値にするならば、入力インピーダンスＺinの値を、１９．４７〜１８２．３０Ωの範囲で調整することができることを意味している。
【００９１】
上記測定結果によれば、伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有する場合、伝送特性『Ｓ２１』の値を−３ｄＢ以上の値にするならば、入力インピーダンスＺinの値を、６８．９〜１８０．７Ωの範囲（可変範囲）で調整することができる。一方、伝送特性『Ｓ２１』が双峰性の性質を有する場合に、伝送特性『Ｓ２１』の値を−３ｄＢ以上の値にするならば、入力インピーダンスＺinの値を、１９．４７〜１８２．３０Ωの範囲（可変範囲）で調整することができる。これによれば、伝送特性『Ｓ２１』が双峰性の性質を有するように設定した無線電力伝送装置１０１は、伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有するように設定した無線電力伝送装置１０１よりも、入力インピーダンスＺinの可変範囲を広くすることができることが分かる。
【００９２】
（所定の伝送特性『Ｓ２１』に設定した場合の入力インピーダンスＺinの可変範囲）
次に、上記無線電力伝送装置１０１が有する伝送特性『Ｓ２１』が単峰性及び双峰性の性質を有する場合の無線電力伝送装置１０１の入力インピーダンスＺin測定において、所定の伝送特性『Ｓ２１』に設定した場合の入力インピーダンスＺinの可変範囲を測定する。なお、本比較例・実施例では、所定の伝送特性『Ｓ２１』として、例示的に−２．０ｄＢとした場合と、−２．７ｄＢとした場合について測定した。
【００９３】
（所定の伝送特性『Ｓ２１』を−２．０ｄＢとした場合）
まず、伝送特性『Ｓ２１』が、およそ−２．０ｄＢの値を示す距離ｄ１２及び距離ｄ３４の組み合わせを挙げると、単峰性では、図１０に示すように、比較例３が挙げられ、双峰性では、図１２（Ａ）に示すように、実施例９〜１５が挙げられる。
【００９４】
比較例３では、ｄ１２＝２ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝２ｍｍの場合に、Ｓ２１が−１．９０ｄＢで１３４．０Ωを示した。そして、単峰性では、比較例３以外に、伝送特性『Ｓ２１』がおよそ−２．０ｄＢの値を示す距離ｄ１２及び距離ｄ３４の組み合わせはあるが、その場合、入力インピーダンスＺinはおよそ同じ値を示した。即ち、無線電力伝送装置１が有する伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有する場合、所定の伝送特性『Ｓ２１』に設定した場合（本比較例では、およそ−２．０ｄＢに設定）の無線電力伝送装置１の入力インピーダンスＺinは、およそ１３４．０Ωにほぼ決まってしまうことが分かる。
【００９５】
一方、図１２（Ａ）に示すように、実施例９では、同相共振モード（fL）で、ｄ１２＝５ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝１９ｍｍの場合に、Ｓ２１が−２．０９ｄＢで１６７．５２Ωを示した。また、実施例１０では、同相共振モード（fL）で、ｄ１２＝１０ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝２０ｍｍの場合に、Ｓ２１が−２．０１ｄＢで１０７．９５Ωを示した。また、実施例１１では、同相共振モード（fL）で、ｄ１２＝１５ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝２０ｍｍの場合に、Ｓ２１が−１．９５ｄＢで７６．６２Ωを示した。また、実施例１２では、同相共振モード（fL）で、ｄ１２＝２０ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝２０ｍｍの場合に、Ｓ２１が−２．１１ｄＢで５５．５９Ωを示した。また、実施例１３では、同相共振モード（fL）で、ｄ１２＝２２ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝１５ｍｍの場合に、Ｓ２１が−２．００ｄＢで４４．９６Ωを示した。また、実施例１４では、同相共振モード（fL）で、ｄ１２＝２２ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝１０ｍｍの場合に、Ｓ２１が−２．００ｄＢで４０．０５Ωを示した。また、実施例１５では、同相共振モード（fL）で、ｄ１２＝２０ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝５ｍｍの場合に、Ｓ２１が−１．９６ｄＢで３８．５０Ωを示した。このように、無線電力伝送装置１０１が有する伝送特性『Ｓ２１』が双峰性の性質を有する場合、所定の伝送特性『Ｓ２１』に設定した場合（本実施例では、およそ−２．０ｄＢに設定）の無線電力伝送装置１０１の入力インピーダンスＺinは、３８．５０（実施例１５）〜１６７．５２Ω（実施例９）の範囲を取り得ることが分かる。
【００９６】
（所定の伝送特性『Ｓ２１』を−２．７ｄＢとした場合）
まず、伝送特性『Ｓ２１』が、およそ−２．７ｄＢの値を示す距離ｄ１２及び距離ｄ３４の組み合わせを挙げると、単峰性では、図１０に示すように、比較例２が挙げられ、双峰性では、図１２（Ｂ）に示すように、実施例１６〜２０が挙げられる。
【００９７】
比較例２では、ｄ１２＝０ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝２ｍｍの場合に、Ｓ２１が−２．７０ｄＢで１８０．７Ωを示した。そして、単峰性では、比較例２以外に、伝送特性『Ｓ２１』がおよそ−２．７ｄＢの値を示す距離ｄ１２及び距離ｄ３４の組み合わせはあるが、その場合、入力インピーダンスＺinはおよそ同じ値を示した。即ち、無線電力伝送装置１が有する伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有する場合、所定の伝送特性『Ｓ２１』に設定した場合（本比較例では、およそ−２．７ｄＢに設定）の無線電力伝送装置１の入力インピーダンスＺinは、およそ１８０．７Ωにほぼ決まってしまうことが分かる。
【００９８】
一方、図１２（Ｂ）に示すように、実施例１６では、逆相共振モード（fH）で、ｄ１２＝５ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝１９ｍｍの場合に、Ｓ２１が−２．６９ｄＢで１０２．１４Ωを示した。また、実施例１７では、逆相共振モード（fH）で、ｄ１２＝１０ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝２０ｍｍの場合に、Ｓ２１が−２．６５ｄＢで５９．２９Ωを示した。また、実施例１８では、逆相共振モード（fH）で、ｄ１２＝１５ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝２０ｍｍの場合に、Ｓ２１が−２．９０ｄＢで４２．３５Ωを示した。また、実施例１９では、逆相共振モード（fH）で、ｄ１２＝１６ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝１５ｍｍの場合に、Ｓ２１が−２．６６ｄＢで２４．３４Ωを示した。また、実施例２０では、逆相共振モード（fH）で、ｄ１２＝１５ｍｍ、ｄ２３＝４８ｍｍ、ｄ３４＝５ｍｍの場合に、Ｓ２１が−２．７２ｄＢで１９．４７Ωを示した。このように、無線電力伝送装置１０１が有する伝送特性『Ｓ２１』が双峰性の性質を有する場合、所定の伝送特性『Ｓ２１』に設定した場合（本実施例では、およそ−２．７ｄＢに設定）の無線電力伝送装置１０１の入力インピーダンスＺinは、１９．４７（実施例２０）〜１０２．１４Ω（実施例１６）の範囲を取り得ることが分かる。
【００９９】
上記測定結果によれば、伝送特性『Ｓ２１』の値を所定の値に設定した場合、伝送特性『Ｓ２１』が双峰性の性質を有するように設定した無線電力伝送装置１０１は、伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有するように設定した無線電力伝送装置１０１よりも、入力インピーダンスＺinの可変範囲を広くすることができることが分かる。
【０１００】
上記測定実験１及び測定実験２より、給電モジュール２に供給する電力の駆動周波数に対する伝送特性の値を、共振周波数（ｆ０）よりも低い駆動周波数帯域（fL）及び共振周波数（ｆ０）よりも高い駆動周波数帯域(fH)にそれぞれピークを有する（双峰性）無線電力伝送装置は、給電モジュール２に供給する電力の駆動周波数に対する伝送特性『Ｓ２１』の値のピークが、共振周波数帯域（ｆ０）において一つ現れる（単峰性）無線電力伝送装置に比べて、入力インピーダンスＺｉｎの可変範囲を広くすることができる。そして、入力インピーダンスＺｉｎの可変範囲を広くすることができるということは、給電モジュール２及び受電モジュール３を構成する複数の回路素子の各素子値、及び、相互インダクタンスをパラメータとして、単峰性の性質を有する設定に比べて、幅広く設定することができるようになり、無線電力伝送装置の設計自由度をより高めて、無線電力伝送装置自体の携帯性・コンパクト化・低コスト化を実現することができるようになる。
【０１０１】
また、上記方法によれば、給電モジュール２に供給する電力の駆動周波数を、共振周波数よりも低い駆動周波数帯域(fL)に現れる伝送特性『Ｓ２１』のピーク値に対応する帯域に設定することにより、伝送特性『Ｓ２１』が双峰性の性質を有する場合でも、伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有する場合に駆動周波数を共振周波数に合わせた場合には劣るものの、ある程度高い伝送特性『Ｓ２１』を確保することができる。また、給電モジュール２の外周側に発生する磁界と受電モジュール３の外周側に発生する磁界とが打ち消し合うことにより、給電モジュール２及び受電モジュール３の外周側に、磁界による影響が低減されて、給電モジュール２及び受電モジュール３の外周側以外の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間を形成することができる。これにより、形成した磁界空間に、磁界の影響を受けたくない回路（安定回路７、充電回路８、充電池９など）等を格納することで、スペースの有効活用ができ、無線電力伝送装置１自体の小型化を図ることが可能になる。
【０１０２】
また、上記方法によれば、給電モジュール２に供給する電力の駆動周波数を、共振周波数よりも高い駆動周波数帯域(fH)に現れる伝送特性『Ｓ２１』のピーク値に対応する帯域に設定することにより、伝送特性『Ｓ２１』が双峰性の性質を有する場合でも、伝送特性『Ｓ２１』が単峰性の性質を有する場合に駆動周波数を共振周波数に合わせた場合には劣るものの、ある程度高い伝送特性『Ｓ２１』を確保することができる。また、給電モジュール２の内周側に発生する磁界と受電モジュール３の内周側に発生する磁界とが打ち消し合うことにより、給電モジュール２及び受電モジュール３の内周側に、磁界による影響が低減されて、給電モジュール２及び受電モジュール３の内周側以外の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間を形成することができる。これにより、形成した磁界空間に、磁界の影響を受けたくない回路（安定回路７、充電回路８、充電池９など）等を格納することで、スペースの有効活用ができ、無線電力伝送装置１自体の小型化を図ることが可能になる。
【０１０３】
（製造方法）
次に、無線電力伝送装置１を製造する一工程である、設計方法（設計工程）について、図１３及び図１４を参照して説明する。本説明では、無線電力伝送装置１を搭載する携帯機器としてイヤホンスピーカ部２０１ａを備えた無線式ヘッドセット２００、及び、充電器２０１を例にして説明する（図１３参照）。
【０１０４】
本設計方法で設計される無線電力伝送装置１は、図１３に示す無線式ヘッドセット２００及び充電器２０１に、それぞれ受電モジュール３（受電コイル３１・受電共振器３２）及び給電モジュール２（給電コイル２１・給電共振器２２）として搭載されている。また、図１３では、説明の都合上、安定回路７、充電回路８及び充電池９を受電モジュール３の外に記載しているが、実際は、ソレノイド状の受電コイル３１及び受電共振器３２のコイル内周側に配置されている。即ち、無線式ヘッドセット２００には、受電モジュール３、安定回路７、充電回路８及び充電池９が搭載されており、充電器２０１には、給電モジュール２が搭載されており、給電モジュール２の給電コイル２１に交流電源６が接続された状態で使用される。
【０１０５】
（設計方法）
まず、図１４に示すように、充電池９の容量、及び、充電池９の充電に必要とされる充電電流から、受電モジュール３が受電する受電電力量が決まる（Ｓ１）。
【０１０６】
次に、給電モジュール２と受電モジュール３との間の距離を決定する（Ｓ２）。これは、受電モジュール３を内蔵した無線式ヘッドセット２００を、給電モジュール２を内蔵した充電器２０１に載置した際の給電モジュール２と受電モジュール３との間の距離であり、使用形態としては充電中の状態である。具体的には、給電モジュール２と受電モジュール３との間の距離は、無線式ヘッドセット２００と充電器２０１の形状・構造を考慮して決定される。
【０１０７】
また、無線式ヘッドセット２００の大きさ・形状・構造を踏まえて、受電モジュール３における受電コイル３１及び受電共振器３２のコイル径が決定される（Ｓ３）。
【０１０８】
また、充電器２０１の大きさ・形状・構造を踏まえて、給電モジュール２における給電コイル２１及び給電共振器２２のコイル径が決定される（Ｓ４）。
【０１０９】
上記Ｓ２〜Ｓ４の手順を経ることにより、無線電力伝送装置１の給電共振器２２（コイルＬ２）と受電共振器３２（コイルＬ３）との間の結合係数をｋ２３と、電力伝送効率が決まることになる。
【０１１０】
上記Ｓ１で決定した受電モジュール３が受電する受電電力量、及び、Ｓ２〜Ｓ４の手順を経て決定された電力伝送効率より、給電モジュール２に給電する必要最低限の給電電力量が決定される（Ｓ５）。
【０１１１】
そして、上記受電モジュール３が受電する受電電力量、電力伝送効率、及び、給電モジュール２に給電する必要最低限の給電電力量を踏まえて、無線電力伝送装置１における入力インピーダンスＺｉｎの設計値が決まる（Ｓ６）。
【０１１２】
そして、Ｓ６で決定された入力インピーダンスＺｉｎの設計値を上述した（式３）に当てはめて、この（式３）を満たすように、回路素子としての給電コイル２１のＲＬＣ回路のＲ１、Ｌ１、Ｃ１、給電共振器２２のＲＬＣ回路のＲ２、Ｌ２、Ｃ２、受電共振器３２のＲＬＣ回路のＲ３、Ｌ３、Ｃ３、受電コイル３１のＲＬＣ回路のＲ４、Ｌ４、Ｃ４における抵抗値、インダクタンス、コンデンサ容量、及び、結合係数ｋ１２、ｋ３４をパラメータとして調整し決定する（Ｓ７）。
【０１１３】
上記製造方法によれば、入力インピーダンスＺｉｎを制御するために、給電モジュール２及び受電モジュール３を構成する回路素子の各素子値をパラメータとして自由に設定し、無線電力伝送装置１の設計自由度を高めて、携帯性・コンパクト化・低コスト化に優れた無線電力伝送装置１を製造することができる。
【０１１４】
（その他の実施形態）
上記製造方法の説明では、無線式ヘッドセット２００を例示して説明したが、充電池を備えた機器であれば、タブレット型ＰＣ、デジタルカメラ、携帯電話、イヤホン型音楽プレイヤー、補聴器、集音器などにも使用することができる。
【０１１５】
また、上記説明では、給電モジュール２及び受電モジュール３が備える共振器（コイル）間の共振現象（磁界共鳴状態）を利用して磁場を結合させることにより電力伝送を行う無線電力伝送装置１を例示して説明したが、コイル間の電磁誘導を利用して電力伝送を行う無線電力伝送装置１においても適用可能である。
【０１１６】
以上の詳細な説明では、本発明をより容易に理解できるように、特徴的部分を中心に説明したが、本発明は、以上の詳細な説明に記載する実施形態・実施例に限定されず、その他の実施形態・実施例にも適用することができ、その適用範囲は可能な限り広く解釈されるべきである。また、本明細書において用いた用語及び語法は、本発明を的確に説明するために用いたものであり、本発明の解釈を制限するために用いたものではない。また、当業者であれば、本明細書に記載された発明の概念から、本発明の概念に含まれる他の構成、システム、方法等を推考することは容易であると思われる。従って、請求の範囲の記載は、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で均等な構成を含むものであるとみなされるべきである。また、本発明の目的及び本発明の効果を充分に理解するために、すでに開示されている文献等を充分に参酌することが望まれる。
【符号の説明】
【０１１７】
１  無線電力伝送装置
２  給電モジュール
３  受電モジュール
６  交流電源
７  安定回路
８  充電回路
９  充電池
２１  給電コイル
２２  給電共振器
３１  受電コイル
３２  受電共振器
２００  無線式ヘッドセット
２０１  充電器
【図１】
2014155375.tif 000011
【図２】
2014155375.tif 000012
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図９】
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【図１３】
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【図１４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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