(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電コイル及び共振容量により構成された送電共振器を有する送電装置と、
受電コイル及び共振容量により構成された受電共振器を有する受電装置を備え、前記送電コイルと前記受電コイルの間の作用を介して前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送する非接触電力伝送システムにおいて、
補助コイル及び共振容量により構成された補助共振器を有する送電補助装置を更に備え、
前記送電補助装置と前記送電装置を対向させて配置することにより、前記送電コイルと前記補助コイルの間に、前記受電コイルを配置するための受電空間を形成し、前記受電空間内において前記受電コイルの移動または回転の少なくとも一方を含む変動を伴いながら電力伝送を行うように構成され、
前記受電空間が複数個形成されていて、
前記送電コイルと前記補助コイルの中心軸が同軸となるように配置され、前記送電コイルと前記補助コイルが前記受電空間の配列方向において交互に配置されていることを特徴とする非接触電力伝送システム。
【請求項２】
前記送電コイルと前記受電コイルの間の磁界共鳴を介して前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送するように構成された請求項１記載の非接触電力伝送システム。
【請求項３】
前記受電コイルが受電空間に配置された状態では、送電コイルと補助コイルと受電コイルの軸方向が互いに平行であるように構成された請求項１または２記載の非接触電力伝送システム。
【請求項４】
前記受電コイルが前記受電空間内を一方向に移動するように構成された請求項１〜３のいずれか１項記載の非接触電力伝送システム。
【請求項５】
前記受電コイルが回転し、かつ移動をしながら電力伝送を行うように構成された請求項１〜３のいずれか１項記載の非接触電力伝送システム。
【請求項６】
一つの前記受電空間に１個の前記受電コイルのみが配置されるように構成された請求項１〜５のいずれか１項記載の非接触電力伝送システム。
【請求項７】
前記受電コイルに対して１対の送電コイル及び補助コイルのみを使用して電力伝送を行うように構成された請求項６記載の非接触電力伝送システム。
【請求項８】
前記送電共振器の共振周波数ｆ１と、前記受電共振器の共振周波数ｆ２と、前記補助共振器の共振周波数ｆ３が、ｆ１＝ｆ２＜ｆ３、またはｆ３＜ｆ１＝ｆ２の関係になるように設定された請求項７記載の非接触電力伝送システム。
【請求項９】
前記送電共振器の共振周波数ｆ１と、前記受電共振器の共振周波数ｆ２と、前記補助共振器の共振周波数ｆ３が、ｆ２＜ｆ１＝ｆ３、またはｆ１＝ｆ３＜ｆ２の関係になるように設定された請求項７記載の非接触電力伝送システム。
【請求項１０】
前記送電コイルの直径ｄ１、前記受電コイルの直径ｄ２、及び前記補助コイルの直径ｄ３が、ｄ１＞ｄ２、かつｄ２＜ｄ３の関係を満足する請求項７記載の非接触電力伝送システム。
【請求項１１】
ｄ１＝ｄ３、かつｄ１＞ｄ２の関係を満足する請求項１０記載の非接触電力伝送システム。
【請求項１２】
前記送電コイル及び前記補助コイルの少なくとも一方が空芯コイルであり、前記空芯コイルの中心部に前記受電装置が通り抜けることが可能な大きさの貫通孔が設けられている請求項１〜１１のいずれか１項記載の非接触電力伝送システム。
【請求項１３】
前記送電コイルまたは前記補助コイルの少なくとも一方の中を前記受電コイルが移動するように構成された請求項１２記載の非接触電力伝送システム。
【請求項１４】
前記受電コイル以外の受電装置全体を磁気シールド材で囲んだ状態で電力伝送を行うように構成された請求項１〜１３のいずれか１項記載の非接触電力伝送システム。
【請求項１５】
前記受電空間が一方向に配列されている請求項１記載の非接触電力伝送システム。
【請求項１６】
前記受電コイルが位置している前記受電空間の隣の前記受電空間には、同時に他の受電コイルが配置されないように構成された請求項１または１５記載の非接触電力伝送システム。
【請求項１７】
前記受電コイルの位置をモニターし、前記受電コイルが位置している前記受電空間のみに給電可能とするように構成された請求項１、１５、１６のいずれか１項記載の非接触電力伝送システム。
【請求項１８】
前記受電コイルが位置していない前記受電空間を形成する前記送電コイルまたは前記補助コイルの少なくとも一方を電気的に解放（オープン状態）するように構成された請求項１７記載の非接触電力伝送システム。
【請求項１９】
前記受電コイルが配置されている受電空間と前記受電コイルが配置されていない受電空間との間で、前記補助共振器に用いられている共振容量を異ならせるように構成された請求項１、１５、１６のいずれか１項記載の非接触電力伝送システム。
【請求項２０】
前記受電コイルが配置されている受電空間と前記受電コイルが配置されていない受電空間との間で、前記補助共振器の共振周波数を異ならせるように構成された請求項１、１５、１６のいずれか１項記載の非接触電力伝送システム。
【請求項２１】
前記送電コイルと前記補助コイルとが同一の間隔で配置されている請求項１記載の非接触電力伝送システム。
【請求項２２】
送電コイル及び共振容量により構成された送電共振器を有する送電装置と、
受電コイル及び共振容量により構成された受電共振器を有する受電装置を備え、前記送電コイルと前記受電コイルの間の作用を介して前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送する非接触電力伝送システムにおいて、
補助コイル及び共振容量により構成された補助共振器を有する送電補助装置を更に備え、
前記送電補助装置と前記送電装置を対向させて配置することにより、前記送電コイルと前記補助コイルの間に、前記受電コイルを配置するための受電空間を形成し、前記受電空間内において前記受電コイルの移動または回転の少なくとも一方を含む変動を伴いながら電力伝送を行うように構成され、
前記受電空間が複数個形成されていて、
前記受電空間の各々において、一対の前記送電コイルと前記補助コイルが、前記受電空間の配列方向と直交する方向に対向させて配置されていることを特徴とする非接触電力伝送システム。
【請求項２３】
送電コイル及び共振容量により構成された送電共振器を有する送電装置と、受電コイル及び共振容量により構成された受電共振器を有する受電装置とを備え、前記送電コイルと前記受電コイルの間の作用を介して前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送する非接触電力伝送方法において、
補助コイル及び共振容量により構成された補助共振器を有する送電補助装置を更に備え、前記送電補助装置と前記送電装置を対向させて配置した状態で、前記送電コイルと前記補助コイルの間に、前記受電コイルを配置するための受電空間を形成し、前記受電空間内において前記受電コイルの移動または回転の少なくとも一方を含む変動を伴いながら電力伝送を行い、
前記受電空間が複数個形成されていて、
前記送電コイルと前記補助コイルの中心軸が同軸となるように配置され、前記送電コイルと前記補助コイルが前記受電空間の配列方向において交互に配置されていることを特徴とする非接触電力伝送方法。
【請求項２４】
送電コイル及び共振容量により構成された送電共振器を有する送電装置と、受電コイル及び共振容量により構成された受電共振器を有する受電装置とを備え、前記送電コイルと前記受電コイルの間の作用を介して前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送する非接触電力伝送方法において、
補助コイル及び共振容量により構成された補助共振器を有する送電補助装置を更に備え、前記送電補助装置と前記送電装置を対向させて配置した状態で、前記送電コイルと前記補助コイルの間に、前記受電コイルを配置するための受電空間を形成し、前記受電空間内において前記受電コイルの移動または回転の少なくとも一方を含む変動を伴いながら電力伝送を行い、
前記受電空間が複数個形成されていて、
前記受電空間の各々において、一対の前記送電コイルと前記補助コイルが、前記受電空間の配列方向と直交する方向に対向させて配置されていることを特徴とする非接触電力伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電装置に具備された送電コイルと受電装置に具備された受電コイルを介して、非接触（ワイヤレス）で電力の伝送を行う非接触電力伝送システム及び非接触電力伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触で電力を伝送する方法として、電磁誘導（数１００ｋＨｚ）による電磁誘導型、電界または磁界共鳴を介したＬＣ共振伝送による電界・磁界共鳴型、電波（数ＧＨｚ）によるマイクロ波送電型、あるいは可視光領域の電磁波（光）によるレーザ送電型が知られている。この中で既に実用化されているのは、電磁誘導型である。これは簡易な回路（トランス方式）で実現可能であるなどの優位性はあるが、送電距離が短いという課題もある。
【０００３】
そこで、最近になって近距離伝送（〜２ｍ）が可能な電界・磁界共鳴型の電力伝送が注目を浴びてきた。このうち、電界共鳴型の場合、伝送経路中に手などを入れると、人体が誘電体であるため、エネルギーを熱として吸収して誘電体損失を生じる。これに対して磁界共鳴型の場合、人体がエネルギーをほとんど吸収せず、誘電体損失を避けられる。この点から磁界共鳴型に対する注目度が上昇してきている。
【０００４】
図２０は、従来の磁界共鳴を利用した非接触電力伝送システムの構成例の概略を示した正面図である。送電装置１は、ループコイル３ａと送電コイル４ａ（送電用共鳴コイルとして機能する）を組み合わせた送電コイルユニットを備えている。受電装置２は、ループコイル３ｂと受電コイル４ｂ（受電用共鳴コイルとして機能する）を組み合わせた受電コイルユニットを備えている。送電装置１のループコイル３ａには高周波電力ドライバー５が接続され、交流電源（ＡＣ１００Ｖ）６の電力を送電可能な高周波電力に変換して供給する。受電装置２のループコイル３ｂには、整流器７を介して負荷として例えば充電池８が接続されている。
【０００５】
ループコイル３ａは、高周波電力ドライバー５から供給される電気信号により励起され、電磁誘導により送電コイル４ａに電気信号を伝送する誘電素子である。送電コイル４ａはループコイル３ａから出力された電気信号に基づいて磁界を発生させる。この送電コイル４ａは、共振周波数ｆ０＝１／｛２π（ＬＣ）1/2｝（Ｌは送電側の送電コイル４ａのインダクタンスで、Ｃは浮遊容量を示す）において磁界強度が最大となる。送電コイル４ａに供給された電力は、磁界共鳴により受電コイル４ｂに非接触で伝送される。伝送された電力は、受電コイル４ｂから電磁誘導によりループコイル３ｂへ伝送され、整流器７により整流されて充電池８に供給される。この場合、送電コイル４ａと受電コイル４ｂの共振周波数は同一に設定される。
【０００６】
このような磁界共鳴型を用いて非接触で、移動する車両に電力伝送する一例が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された構成では、車両進行方向をＹ方向、車両進行方向に垂直な方向をＸ方向とするとき、送電アンテナのＹ方向の長さおよびＸ方向の長さは、それぞれ、受電アンテナのＹ方向の長さおよびＸ方向の長さよりも大きく、受電アンテナのＸ方向の長さは、受電アンテナのＹ方向の長さよりも大きく設定される。これにより、走行中または駐車中の車両の充給電の際に生じる、特に車両進行方向に向かって左右方向の位置ずれに対して安定な特性を維持しながら、充給電を行うことを可能とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１０９９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された技術によれば、左右方向位置ずれに対しては安定な電力伝送ができたとしても、車両の形状やサイズ等の相違（例えばスポーツカーと大型トラックなど）によって、地面（送電コイル）から受電コイルまでの距離の変化に起因する電力伝送に対する影響を解消するものではない。即ち、同じ送電エリアを通った場合、大型トラックのように受電コイルが送電コイルから離れている車両においては、電力伝送効率が悪くなる可能性がある。
【０００９】
また、車両にかかわらず、送電コイルに対して受電コイルが小さい場合には、電力伝送効率の低下、電力伝送可能距離の低下などが生じる。更に、送電コイルと受電コイル間の距離などの状態変化により結合係数が変化した場合などにも、電力伝送効率の低下が生じる。このような問題を解消するためには、受電装置内に調整回路を設けて、共振周波数を合わせる必要があった。
【００１０】
本発明は、このような従来技術における課題を解決するものであり、受電装置の移動または回転を伴いながら、安定した効率で電力伝送を行うことが可能な非接触電力伝送システム及び非接触電力伝送方法を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、受電装置内に調整回路を設けることなく、受電装置の移動または回転等を伴いながら、安定した効率で電力伝送を行うことが可能な非接触電力伝送システム及び非接触電力伝送方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の非接触電力伝送システムは、送電コイル及び共振容量により構成された送電共振器を有する送電装置と、受電コイル及び共振容量により構成された受電共振器を有する受電装置を備え、前記送電コイルと前記受電コイルの間の作用を介して前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送するシステムであって、補助コイル及び共振容量により構成された補助共振器を有する送電補助装置を更に備え、前記送電補助装置と前記送電装置を対向させて配置することにより、前記送電コイルと前記補助コイルの間に、前記受電コイルを配置するための受電空間を形成し、前記受電空間内において前記受電コイルの移動または回転の少なくとも一方を含む変動を伴いながら電力伝送を行うように構成され、前記受電空間が複数個形成されていて、前記送電コイルと前記補助コイルの中心軸が同軸となるように配置され、前記送電コイルと前記補助コイルが前記受電空間の配列方向において交互に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
ここで言う受電空間とは、送電コイルと補助コイルを対向させて配置した時に、送電コイルのコイル面と補助コイルのコイル面とが重なりあう領域（立体空間）である。なお、コイル面とは、コイルの軸に垂直な面のうちコイルの形状の中心点を含みコイルの外周がこの面に垂直に投影される部分と定義する。
【００１４】
本発明の非接触電力伝送方法は、送電コイル及び共振容量により構成された送電共振器を有する送電装置と、受電コイル及び共振容量により構成された受電共振器を有する受電装置とを備え、前記送電コイルと前記受電コイルの間の作用を介して前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送する方法であって、補助コイル及び共振容量により構成された補助共振器を有する送電補助装置を更に備え、前記送電補助装置と前記送電装置を対向させて配置した状態で、前記送電コイルと前記補助コイルの間に、前記受電コイルを配置するための受電空間を形成し、前記受電空間内において前記受電コイルの移動または回転の少なくとも一方を含む変動を伴いながら電力伝送を行い、前記受電空間が複数個形成されていて、前記送電コイルと前記補助コイルの中心軸が同軸となるように配置され、前記送電コイルと前記補助コイルが前記受電空間の配列方向において交互に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、送電コイルと補助コイルの間に形成された受電空間に受電コイルを配置した状態で受電コイルを移動、回転等させることにより、送電コイルのみを配置する場合に比べて、送電コイルと受電コイル間の電力伝送可能領域を拡大することができ、受電コイルの変動に伴う伝送効率の変化を抑制して、安定した効率で電力伝送を行うことが可能である。
【００１６】
更に、高い電力伝送効率を得るための制御も簡単になるため、非接触電力システムの低コスト化が可能である。
【００１７】
また、送電コイルに対して受電コイルの大きさが小さい場合においても、電力伝送効率の低下、電力伝送可能距離の低下などを抑制することが可能であり、受電装置に共振周波数を調整する手段を設けることなく、安定した効率での電力伝送が可能となるため、受電装置の低コスト化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１における非接触電力伝送システムの構成を示す模式断面図
【図２Ａ】同非接触電力伝送システムの送電側共振系のＶＮＡ測定を行うための各要素装置の配置を示す模式断面図
【図２Ｂ】同非接触電力伝送システムの送電側共振系の図２Ａの配置でのＶＮＡ測定の結果得られた補助共振器の共振周波数ｆ３に対する応答を示すグラフ
【図２Ｃ（ａ）】同非接触電力伝送システムの送電側共振系の図２Ａの配置でのＶＮＡ測定の結果得られた補助共振器の共振周波数ｆ３＝９ＭＨｚに対する応答の出力波形図
【図２Ｃ（ｂ）】同補助共振器の共振周波数ｆ３＝１２．１ＭＨｚに対する応答の出力波形図
【図２Ｃ（ｃ）】同補助共振器の共振周波数ｆ３＝１６ＭＨｚに対する応答の出力波形図
【図３Ａ】同非接触電力伝送システムのＶＮＡ測定を行うための各要素装置の配置を示す模式断面図
【図３Ｂ】同非接触電力伝送システムの図３Ａの配置でのＶＮＡ測定の結果得られた電力伝送効率の共振周波数ｆ３に対する依存性を示すグラフ
【図４】同非接触電力伝送システムにおける送電共振器、受電共振器、及び補助共振器の共振周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３の関係の設定例に対する、送電側共振系の共振周波数ｆｔＬ、ｆｔＨの関係を示す図
【図５Ａ】同非接触電力伝送システムの補助コイル無しでのＶＮＡ測定を行うための各要素装置の配置を示す模式断面図
【図５Ｂ】同非接触電力伝送システムの補助コイル有りでのＶＮＡ測定を行うための各要素装置の配置を示す模式断面図
【図５Ｃ】図５Ａ及び図５Ｂの配置によるＶＮＡ測定の結果得られた、コイル中心での送電コイルと受電コイル間距離に対する電力伝送効率の依存性を示すグラフ
【図６Ａ】同非接触電力伝送システムにおける電力伝送のための各要素装置の配置を示す模式断面図
【図６Ｂ】同非接触電力伝送システムの図６Ａの配置の場合の、コイル中心での送電コイルと受電コイル間距離に対する整流回路の出力電力の関係を示すグラフ
【図７Ａ】同非接触電力伝送システムにおける電力伝送のための各要素装置の配置を示す模式断面図
【図７Ｂ】同非接触電力伝送システムの図７Ａの配置の場合の、送電コイル中心からの半径方向距離に対する整流回路の出力電力の関係を示すグラフ
【図８】実施の形態２における非接触電力伝送システムの基本構成および動作を説明するための模式断面図
【図９Ａ】同非接触電力伝送システムの具体的な第１適用例を示す模式断面図
【図９Ｂ】同非接触電力伝送システムの具体的な第２適用例を示す模式断面図
【図９Ｃ】同非接触電力伝送システムの具体的な第３適用例を示す模式断面図
【図１０Ａ】図９Ａの非接触電力伝送システムにおける送電コイル２０側から見た正面形状の第１例を示す模式図
【図１０Ｂ】同正面形状の第２例を示す模式図
【図１０Ｃ】同正面形状の第３例を示す模式図
【図１１】実施の形態３における非接触電力伝送システムの基本構成および動作を説明するための模式断面図
【図１２Ａ】同非接触電力伝送システムの具体的な第１適用例を示す模式断面図
【図１２Ｂ】同非接触電力伝送システムの具体的な第２適用例を示す模式断面図
【図１２Ｃ】同非接触電力伝送システムの具体的な第３適用例を示す模式断面図
【図１３】図１２Ｃの非接触電力伝送システムにおける送電コイル側から見た形状を示す模式平面図
【図１４】図１２Ａ〜１２Ｃの構成の各々において充電トンネル３６の入り口側から見た正面模式図
【図１５】実施の形態３における非接触電力伝送システムの基本構成を、送電コイルと補助コイルが横方向に対向するように変形した例の模式断面図
【図１６Ａ】実施の形態４における非接触電力伝送システムの構成の第１適用例を示す模式断面図
【図１６Ｂ】同非接触電力伝送システムの構成の第２適用例を示す模式断面図
【図１６Ｃ】同非接触電力伝送システムの構成の第３適用例を示す模式断面図
【図１７】図１６Ｂに示した非接触電力伝送システムを横から見た模式側面図
【図１８】実施の形態５における非接触電力伝送システムの構成を示す模式断面図
【図１９】実施の形態６における非接触電力伝送システムの構成を示す模式断面図
【図２０】従来技術における非接触電力伝送システムの構成を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の非接触電力伝送システムは、上記構成を基本として、以下のような態様を採ることができる。
【００２０】
すなわち、前記送電コイルと前記受電コイルの間の磁界共鳴を介して前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送するように構成することができる。
【００２１】
また、前記受電コイルが受電空間に配置された状態では、送電コイルと補助コイルと受電コイルの軸方向が互いに平行であるように構成することが好ましい。更に、効率の観点から、受電コイルの軸方向も送電コイルの軸方向と平行であることが好ましい。
【００２２】
また、前記受電コイルが前記受電空間内を一方向に移動するように構成することができる。あるいは、前記受電コイルが回転し、かつ移動をしながら電力伝送を行うように構成することもできる。更に、受電コイルが一方向にのみ移動する場合、送電コイルまたは補助コイルが受電コイルと同時に回転するように構成することもできる。
【００２３】
また、一つの前記受電空間に１個の前記受電コイルのみが配置されるように構成することができる。この場合、前記受電コイルに対して１対の送電コイル及び補助コイルのみを使用して電力伝送を行うように構成することもできる。これにより、制御系（回路を含む）を簡素にできる。
【００２４】
この場合、前記送電共振器と前記補助共振器が構成する送電側共振系の共振周波数ｆｔが、前記受電共振器の共振周波数ｆ２と一致するように、前記補助共振器の共振周波数ｆ３が設定されていることが好ましい。また、前記送電共振器の共振周波数ｆ１と、前記受電共振器の共振周波数ｆ２と、前記補助共振器の共振周波数ｆ３が、ｆ１＝ｆ２＜ｆ３、またはｆ３＜ｆ１＝ｆ２の関係になるように設定された構成とすることができる。また、前記送電共振器の共振周波数ｆ１と、前記受電共振器の共振周波数ｆ２と、前記補助共振器の共振周波数ｆ３が、ｆ２＜ｆ１＝ｆ３、またはｆ１＝ｆ３＜ｆ２の関係になるように設定された構成とすることができる。
【００２５】
ここで、送電補助装置の共振容量として調整用可変コンデンサを設け、この調整用可変コンデンサを調整することにより補助共振器の共振周波数ｆ３が設定される構成とすることができる。場合によっては、１つの受電空間において複数個の受電コイルを配置したり、１個の受電コイルに対して複数個の送電コイルと補助コイルを使用して電力伝送を行う構成としても良い。
【００２６】
また、前記送電コイルの直径ｄ１、前記受電コイルの直径ｄ２、及び前記補助コイルの直径ｄ３が、ｄ１＞ｄ２、かつｄ２＜ｄ３の関係を満足することが好ましい。この関係を保っていれば、電力伝送可能距離の増大等の効果が得られる。特に、ｄ１＝ｄ３、かつｄ１＞ｄ２の関係を満足することが好ましい。それにより、伝送効率特性（受電可能範囲の拡大など）の向上について、大きな効果が得られる。もちろん、円形のコイルに限らず、四角形のコイル等をそれぞれ配置した形態でも、同様の効果は得られる。
【００２７】
また、前記送電コイル及び前記補助コイルの少なくとも一方が空芯コイルであり、前記空芯コイルの中心部に前記受電装置が通り抜けることが可能な大きさの貫通孔が設けられた構成とすることができる。さらに、前記送電コイルまたは前記補助コイルの少なくとも一方の中を前記受電コイルが移動するように構成することができる。
【００２８】
また、前記受電コイル以外の受電装置全体を磁気シールド材で囲んだ状態で電力伝送を行うように構成することが好ましい。受電装置内に人が居る場合には、受電コイル以外の受電装置全体を磁気シールド材で囲んだ状態で電力伝送を行う方ことが、人体防護の観点から好ましいからである。
【００２９】
本発明に用いる非接触電力伝送システムは、前記受電空間が複数個形成された構成とした場合であっても、同様な効果を得ることができる。
【００３０】
例えば、受電空間が一方向に配列されている構成とすることができる。すなわち、送電コイルの軸方向あるいは軸方向に垂直な方向へ連なって、受電空間が一方向に配列されている。緩やかなカーブ描きながら一方向に受電空間が配列されていてもよい。ここで、前記受電コイルが位置している前記受電空間の隣の前記受電空間には、同時に他の受電コイルが配置されないように構成することが好ましい。
【００３１】
更に、前記受電コイルの位置をモニターし、前記受電コイルが位置している前記受電空間のみに給電可能とするように構成することができる。この場合、前記受電コイルが位置していない前記受電空間を形成する前記送電コイルまたは前記補助コイルの少なくとも一方を電気的に解放（オープン状態）するように構成することができる。また、前記受電コイルが配置されている受電空間と前記受電コイルが配置されていない受電空間との間で、前記補助共振器に用いられている共振容量を異ならせるように構成する。このようにして、最適な電力伝送を可能とする。あるいは他の構成により、前記受電コイルが配置されている受電空間と前記受電コイルが配置されていない受電空間との間で、前記補助共振器の共振周波数を異ならせるように構成することもできる。
【００３２】
また、前記送電コイルと前記補助コイルの中心軸が同軸となるように配置することができる。この場合、前記送電コイルと前記補助コイルが前記受電空間の配列方向において交互に配置された構成とすることができる。この場合、前記送電コイルと前記補助コイルとが同一の間隔（受電空間が同一の長さ）で配置されていることが好ましい。また、送電用コイルの中心軸と、補助コイルの中心軸と、受電コイルの中心軸が、同一軸上にあることが特に好ましい。
【００３３】
また、前記受電空間の各々において、一対の前記送電コイルと前記補助コイルが、前記受電空間の配列方向と直交する方向に対向させて配置された構成とすることができる。
【００３４】
以上のような、本発明の非接触電力伝送システムにおいては、一度調整しておけばその後はほとんど調整が不要で、電源系や制御系の回路を必要としない送電補助装置を用いるため、従来技術のように送電装置を連続的に配置する場合に比べて、非接触電力伝送システム全体の低価格化を図ることが可能である。
【００３５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。但し、以下に示す実施の形態は、本発明を具現化するための一例を示したものであり、本発明の思想はこれに限定されるものではない。
【００３６】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１における磁界共鳴型の非接触電力伝送システムの構成を示す模式断面図である。本実施の形態は、本発明に係る非接触電力伝送システムの基本的な概念を示すものである。なお、図２０に示した従来例の非接触電力伝送システムと同様の要素については、同一の参照番号を付して、説明の繰り返しを簡略化する。
【００３７】
この非接触電力伝送システムは、従来例の送電装置１と受電装置２に送電補助装置９を加えて構成され、送電装置１と送電補助装置９の間の空間に受電装置２が配置された状態で非接触電力伝送を行うように構成されている。送電装置１は、交流電源（ＡＣ１００Ｖ）の電力を送電可能な高周波電力に変換して電力を伝送し、受電装置２は電力を受け取る。送電補助装置９は、電力伝送時における、送電装置１に関わる共振系の共振周波数を、受電装置２の共振系の共振周波数に対して、適切な関係に設定する機能を有する。
【００３８】
送電装置１は、少なくとも交流電源（ＡＣ１００Ｖ）６の電力を送電可能な高周波電力に変換する高周波電力ドライバー５、及び送電コイル４ａを備えている。場合によっては、送電用のループコイルを設けても良い。図示は省略するが、送電コイル４ａには共振容量が接続されて、送電共振器を構成している。共振容量としては、回路素子として可変コンデンサあるいは固定コンデンサを接続してもよいし、浮遊容量を利用した構成としてもよい。なお、以下の記載においては、送電共振器の単独での共振周波数ｆ１を、図示との関係が判り易いように「送電装置１の共振周波数ｆ１」と記述する場合もある。
【００３９】
送電補助装置９は、補助コイル１０と共振容量としての調整用コンデンサ１１を有し、両要素により補助共振器が構成されている。なお、以下の記載においては、補助共振器の単独での共振周波数ｆ３を、図示との関係が判り易いように「送電補助装置９の共振周波数ｆ３」と記述する場合もある。調整用コンデンサ１１は、容量値が後述のように設定された固定コンデンサを用いても、あるいは可変コンデンサを用いて常に再調整可能としてもよい。
【００４０】
また図示は省略されているが、必要に応じて送電コイル４ａの反射電力、共振周波数、流れる電流、あるいは電圧などをモニターする手段や、送電装置１、受電装置２及び送電補助装置９の相互間で情報のやり取りをするための回路等を含むことができる。そのような構成を採用する場合は、調整用コンデンサ１１を可変コンデンサとし、容量値を自動的に制御可能とすることもできる。
【００４１】
受電装置２には、少なくとも受電用コイル４ｂとループコイル（不図示）が組合わされて配置されている。ループコイルで得られた電力は、少なくとも整流回路を経由して充電池に蓄えられる。場合によっては、ループコイルで得られた電力を直接モーターなどの負荷に伝送してもよい。受電用コイル４ｂには共振容量が接続されて、受電共振器を構成している。共振容量としては、回路素子として可変コンデンサあるいは固定コンデンサを接続してもよいし、浮遊容量を利用した構成としてもよい。なお、以下の記載においては、受電共振器の単独での共振周波数ｆ２を、図示との関係が判り易いように「受電装置２の共振周波数ｆ２」と記述する場合もある。
【００４２】
図１に示したように、送電補助装置９と送電装置１を対向させて配置することにより、送電コイル４ａと補助コイル１０の間に受電空間が形成され、その受電空間に受電コイルを含む受電装置２が配置される。本実施の形態の特徴は、この受電空間内において、受電装置２が移動または回転している状態で電力伝送を行うことである。すなわち、矢印ＤＬで示すような横方向の変位、矢印ＤＶで示すような縦方向の変位、送電補助装置９及び送電装置１と平行な面方向での記号ＤＴで示すような変位、あるいは回転（不図示）等の変動を伴いながら、受電装置２に対する電力伝送を行うように構成される。これらの変動は、いずれか１種の場合、あるいは複数種の組合わせの場合が適用される。
【００４３】
このような、本実施の形態の非接触電力伝送システムの特徴は、送電補助装置９を用いることに基づくものである。従って、以下に、送電補助装置９の機能についてより詳細に説明する。上記構成によれば、送電コイル４ａと補助コイル１０の結合により、送電コイル４ａを含む送電共振器と補助コイル１０を含む補助共振器による共振系が構成され、以下の記載では、これを送電側共振系と称する。また、送電側共振系の共振周波数をｆｔと記述する。
【００４４】
図１に示した非接触電力伝送装置の構成によれば、送電補助装置９が無い場合に比べて、後述するように、電力伝送可能距離を拡大させるなどの効果が得られる。これは、送電コイル４ａに対して補助コイル１０を対向配置することにより、送電コイル４ａからの磁束の到達距離が長くなるためと思われる。
【００４５】
一方、図１に示したような構成においては、送電装置１の共振周波数は、補助コイル１０の磁気的な影響を受けて、初期に設定した単独の共振周波数ｆ１とは異なっている。しかし、補助コイル１０に接続される調整用コンデンサ１１の容量値Ｃを調整して送電補助装置９の共振周波数ｆ３を適切に設定することにより、送電側共振系の共振周波数ｆｔを受電装置２の共振周波数ｆ２と一致させることができる。これにより、送電コイル４ａからの電力伝送効率を実用上十分な程度に維持して、電力伝送可能距離を拡大させるなどの効果が得られる。
【００４６】
調整用コンデンサ１１の容量値Ｃの設定は、共振周波数ｆｔが共振周波数ｆ２と一致するように行うことが望ましいが、完全に一致させなくとも相応の効果が得られる。すなわち、送電側共振系の共振周波数ｆｔのピークが、送電装置１の共振周波数ｆ１と比べて、受電装置２の共振周波数ｆ２に近づくように、送電補助装置９の共振周波数ｆ３を設定すればよい。このような調整による効果を十分に得るためには、送電補助装置９を構成する補助コイル１０は、送電コイル４ａの形状とほぼ同じとし、両者のコイルの中心軸もほぼ同軸に配置することが望ましい。
【００４７】
但し、電力伝送可能距離の増大等の効果は、例えば、送電コイル４ａの直径をｄ１、受電コイル４ｂの直径をｄ２、補助コイル１０の直径をｄ３とした時、ｄ１＞ｄ２、かつｄ２＜ｄ３の関係を満足すれば、相応に得られる。これは、送電コイル４ａの直径ｄ１が受電コイル４ｂの直径ｄ２よりも大きければ、補助コイル１０との間の磁束を利用することができ、また、補助コイル１０の直径ｄ３が受電コイル４ｂの直径ｄ２よりも大きければ送電コイル４ａとの間の磁束を利用することができるためである。
【００４８】
ここで、補助コイル１０の影響を調べるために、微小電力によるＶＮＡ（ベクトルネットワークアナライザ）測定を行った結果について説明する。送電装置１の共振周波数ｆ１、受電装置２の共振周波数ｆ２は、共振容量として設けられた固定コンデンサの容量値により設定した。具体的には、ｆ１＝ｆ２＝１２．１ＭＨｚとした。
【００４９】
先ず、送電補助装置９の共振周波数ｆ３を変化させたときの、送電側共振系の共振周波数の変化を調べた結果を示す。図２Ａに、実験のための各コイルの配置の一例を示す。すなわち、送電コイル４ａと補助コイル１０を対向させて３０ｍｍ長さの受電空間を形成するように配置し、ループコイル３ａにＶＮＡを接続した。また、補助コイル１０には調整用コンデンサとして調整用可変コンデンサ１１ａを接続し、共振周波数ｆ３を可変とした。
【００５０】
この配置におけるＶＮＡ測定結果を図２Ｂに示す。図２Ｂは、横軸に補助共振器単体の共振周波数ｆ３をとり、縦軸にＶＮＡ測定の結果得られた送電側共振系の共振周波数ｆｔの値をプロットしたものである。また、共振周波数ｆ３が、（ａ）９ＭＨｚ、（ｂ）１２．１ＭＨｚ及び（ｃ）１６ＭＨｚの場合におけるＶＮＡ測定の出力波形図を、それぞれ、図２Ｃ（ａ）、図２Ｃ（ｂ）、図２Ｃ（ｃ）に示す。
【００５１】
例えば、ｆ３をｆ１と同じ共振周波数（１２．１ＭＨｚ）に調整した場合には、図２Ｃ（ｂ）の波形図に示すように、約１２．１ＭＨｚを中心にして二つの共振周波数が現れる（密結合：双峰特性）。低周波側の左の共振周波数をｆｔＬ、高周波側の右の共振周波数をｆｔＨと記述する。図２Ｂには、低周波側の共振周波数ｆｔＬに対応する特性線と、高周波側の共振周波数ｆｔＨに対応する特性線が記載されている。本発明では双峰特性になる条件で効果が大きい。
【００５２】
図２Ｃ（ｂ）の状態から補助共振器単体で共振周波数ｆ３を２０ＭＨｚまで変化させていくと、図２Ｂに示すように、低周波側の共振周波数ｆｔＬは徐々に高周波側へシフトして、最終的にはｆ１やｆ２と同じ１２．１ＭＨｚに近づいていき、図２Ｃ（ｃ）に示すように、信号も大きくなってくる。高周波側の共振周波数ｆｔＨも段々と高周波側へシフトしていき、出力信号は小さくなりゼロに近づいていく。
【００５３】
一方、図２Ｃ（ｂ）の状態から共振周波数ｆ３を低周波側へ５ＭＨｚまで変化させていくと、図２Ｂに示すように、高周波側の共振周波数ｆｔＨは徐々に低周波側へシフトして、最終的にはｆ１と同じ１２．１ＭＨｚに近づいてゆく。但し、信号は低周波側の共振周波数ｆｔＬの場合に比べると、図２Ｃ（ａ）に示すように、あまり大きくはならない。低周波側の共振周波数ｆｔＬも段々と低周波側へシフトしていき、出力信号は小さくなりゼロに近づいていく。
【００５４】
次に、図３Ａに示す各コイルの配置により、送電補助装置９の共振周波数ｆ３を変化させたときの電力伝送効率の変化を調べた結果を示す。図３Ａの配置は、図２Ａの配置における送電コイル４ａと補助コイル１０の間の受電空間中に、受電コイル４ｂとループコイル３ｂを配置したものである。ループコイル３ａ、３ｂにＶＮＡを接続した。なお、ここで言う電力伝送効率とは、送電コイル４ａと受電コイル４ｂ間での数値であり、回路などの効率は含まない。
【００５５】
この配置におけるＶＮＡ測定結果を図３Ｂに示す。図３Ｂにも、低周波側の共振周波数ｆｔＬに対応する特性線と、高周波側の共振周波数ｆｔＨに対応する特性線が記載されている。図３Ｂから判るように、例えば、ｆ１＝ｆ２＝ｆ３＝１２．１ＭＨｚの場合（矢印で示す）には、電力伝送効率は約４４％と小さい。ｆ３をこれよりも大きくしていくと、低周波側の共振周波数ｆｔＬに対応する電力伝送効率も大きくなっていく。ｆ３＝１６ＭＨｚの場合には約６４％の電力伝送効率が得られる。
【００５６】
以上のように、送電補助装置９の共振周波数ｆ３をｆ１及びｆ２よりも大きくすることにより、電力伝送時の共振周波数ｆｔを共振周波数ｆ２に近づけることができ、それにより、その時の電力伝送効率も大きくできる。
【００５７】
一方、共振周波数ｆ３を低周波側へ変化させていくと、高周波側の共振周波数ｆｔＨに対応する電力伝送効率が大きくなっていく。ｆ３＝５ＭＨｚの場合には約４６％の電力伝送効率が得られる。但し、低周波側の共振周波数ｆｔＬに対応する電力伝送効率の最大領域に比べると、高周波側の共振周波数ｆｔＨに対応する電力伝送効率の最大領域における値は小さい。
【００５８】
図４は、共振周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３の関係の設定例に対する、送電側共振系の共振周波数ｆｔの関係を示す図である。図４に示す例は、ｆ１＝ｆ２に設定した場合である。この場合、（ａ）に示すようにｆ１＞ｆ３の範囲でｆ３を適切に設定することにより、ｆｔＨをｆ２に一致させ、あるいは十分に近接させることができる。ｆｔＨをｆ２に十分に近接させるとは、図３Ｂに示したように、共振周波数ｆｔがｆ２に一致している場合と実用上同等の電力伝送効率が得られる程度まで、共振周波数ｆｔがｆ２に近接している状態にすることを意味する。なお、以下の記載において、共振周波数ｆｔがｆ２に一致しているとは、共振周波数ｆｔがｆ２に十分に近接している場合も含むものとする。
【００５９】
図４（ｂ）は、上述のように、ｆ１＝ｆ２＝ｆ３に設定することにより、ｆｔがｆ２に一致しない場合を示す。また、（ｃ）に示すようにｆ１＜ｆ３の範囲でｆ３を適切に設定することにより、ｆｔＬをｆ２に一致させることができる。
【００６０】
以上のように、送電補助装置９の共振周波数ｆ３が受電装置２の共振周波数２と異なっていれば（ｆ３≠ｆ２）、送電側共振系の共振周波数ｆｔをｆ２に一致させる相応の効果が得られる。但し、ｆ３＞ｆ２の関係を満足することが好ましい。
【００６１】
次に、補助コイルの配置の有無による、電力伝送効率の変化について調べた結果について説明する。図５Ａに示すように補助コイルが配置されていない場合と、図５Ｂに示すように補助コイル１０が配置されている場合とについてＶＮＡ測定を行った。図５Ａの配置によるＶＮＡ測定では、送電コイル４ａと受電コイル４ｂの距離Ｘを変えてコイル間の電力伝送効率を調べた。図５Ｂの配置によるＶＮＡ測定では、対向配置した送電コイル４ａと補助コイル１０との中心位置での距離を５０ｍｍで固定とし、両コイル間に受電装置２を配置して、送電コイル４ａと受電コイル４ｂの距離Ｘを変えてコイル間の電力伝送効率を調べた。送電コイル４ａと補助コイル１０の直径は約７０ｍｍ、受電コイル４ｂの直径は約２０ｍｍとした。電力伝送時の送電側共振系の共振周波数ｆｔＬ及び受電側の共振周波数ｆ２が１２．１ＭＨｚになるように、補助コイル１０に取り付けた調整用可変コンデンサ１１ａを調整した。
【００６２】
図５Ｃは、送電コイル４ａと受電コイル４ｂとの中心距離に対する電力伝送効率の依存性を示す。補助コイル１０が配置されていない従来配置の場合（図５Ａ）では、線（ａ）で示すように、受電コイル４ｂの位置が送電コイル４ａから遠くなるほど電力伝送効率が低下した。すなわち、コイル中心での共鳴コイル間距離（Ｘ）がＸ＝２５ｍｍ付近から電力伝送効率が低下し、Ｘ＝４５ｍｍではＸ＝５ｍｍの値に比べて約３５％も低下している。それに比べて補助コイル１０を設けた本実施の形態の場合（図５Ｂ）では、線（ｂ）で示すように、Ｘ＝４５ｍｍまでの範囲内では５〜６％の低下である。このような結果は、送電コイル４ａと補助コイル１０との間で磁束が流れやすく、電力伝送効率や電力伝送可能距離などの特性が、従来構成に比べて向上したためと思われる。
【００６３】
これによれば、受電装置２の後ろ側に送電補助装置９を配置し、電力伝送時における受電共振器の共振周波数ｆ２と送電側共振系の共振周波数ｆｔを合わせることにより、送電補助装置９が無い従来構成の場合に比べて、大幅に電力伝送可能距離を長くすることができることが判る。
【００６４】
また、従来、磁界共鳴型を利用した非接触電力伝送装置においては、送電共振器の共振周波数を例えば１２．１ＭＨｚにした場合、受電共振器の共振周波数も１２．１ＭＨｚに一致させる必要があった。しかし、受電装置２が小さい場合には、受電コイル４ｂの形状も小さくなり（Ｌが小さくなる）、結果として受電装置２側で電力伝送時の共振周波数に一致させることが難しい場合がある。これに対して、本実施の形態では、送電補助装置９の調整用可変コンデンサ１１ａを制御することにより、送電側共振系と受電共振器の共振周波数を合わせることが可能となる。従って、受電共振器の共振周波数と送電共振器の共振周波数を合わせる手段を、受電装置２に設けることが不要になり、本実施の形態は、受電装置２が小さい場合に特に有効となる。
【００６５】
次に、図６Ａ、図６Ｂを参照して、充電池８を備えた実際の受電装置２の場合について、電力伝送の特性を調べた結果を説明する。図６Ａは、電力伝送配置での各要素装置の配置を示す模式断面図である。同図には、送電コイルユニットが送電コイル４ａのみからなる場合が示されている。場合によっては、送電用のループコイルを設けても良い。受電コイルユニットとしては、受電コイル４ｂとループコイル３ｂが組合わされて配置されている。ループコイル３ｂで得られた電力は、少なくとも整流回路７を経由して充電池８に蓄えられる。
【００６６】
充電池８として小型電池（コイン電池など）を用いた場合には、ループコイル３ｂと充電池８を重ね合わせて設置面積を小さくするのが好ましい（例えば、コイルオン電池など）。この場合、ループコイル３ｂから充電池８に磁束が漏れて渦電流が発生し損失（渦電流損）となるので、このループコイル３ｂと充電池８の間に、伝送時の共振周波数において高透磁率を有する電波吸収体１２を配置することが望ましい。また、トータルの厚さを薄くするために、電波吸収体１２を挟んでループコイル３ｂと充電池８とを密着させても良い。
【００６７】
本実施の形態では、送電コイル４ａは、図２０に示したものと機能は同じであるが、薄型化のために、直径１ｍｍ程度のＣｕコイル（被覆あり）を同一平面上にスパイラル状に巻いた平面コイルを用いる。更に、受電装置２におけるループコイル３ｂと受電コイル４ｂは、図２０に示したものと機能は同じであるが、小型化のために、厚さ０．４ｍｍの薄型プリント基板に、厚さ７０μｍ程度のＣｕ箔を同一平面上にスパイラル状に形成した薄膜コイルにより構成する。電力伝送する必要電力に応じて、送電コイル４ａ、補助コイル１０、あるいは受電コイル４ｂの形状を変えてもよい。電気自動車などの数ｋＷの電力が必要な場合には、送電コイル４ａの直径を２０ｃｍ以上としても良い。また、コイルの巻き方として外周密巻（空芯コイル）や中心部まで外周から疎巻状態で巻くなど目的に応じて変えれば良い。
【００６８】
図６Ｂは、図６Ａの配置のコイル中心での送電コイル４ａと受電コイル４ｂ間距離と、整流回路７の出力電力との関係を示すグラフである。ここでの固有の共振周波数は、送電コイル４ａを１３．６ＭＨｚ、受電コイル４ｂを１３．６ＭＨｚとした。送電コイル４ａと補助コイル１０の中心間距離を５０ｍｍで固定とし、受電コイル４ｂを受電空間内で移動させて、コイル中心での送電コイル−受電コイル間距離（Ｘ）を変化させた。なお、補助コイル１０に接続した調整用可変コンデンサ１１ａを調整することにより、送電補助装置９の共振周波数ｆ３を、１３ＭＨｚ、１４ＭＨｚ、及び１５ＭＨｚに設定し、それぞれの共振周波数ｆ３において測定を行った。
【００６９】
図６Ｂにおいて、線（ａ）はｆ３が１３ＭＨｚの場合、線（ｂ）はｆ３が１４ＭＨｚの場合、線（ｃ）はｆ３が１５ＭＨｚの場合を示す。この結果から、ｆ３が１３ＭＨｚの時（ａ）には、受電コイル４ｂがＸ＝約３０ｍｍの距離のところにある場合に整流回路７の出力電力が最低となり、ｆ３が１５ＭＨｚの時（ｃ）には、送電コイル４ａから受電コイル４ｂが離れるに従って整流回路７の出力電力が低下していくのが判る。更に、ｆ３が１４ＭＨｚの時（ｂ）には、受電空間内に受電コイル４ｂがあれば、整流回路７の出力電力が高いままで一様な値が得られ、即ち、受電空間内において受電コイル４ｂが移動しても安定な受電パワーが得られることが判る。
【００７０】
但し、実際の電力伝送においては、高周波電力ドライバー５の共振周波数ｆ０が重要になってくる。すなわち、図６Ａに示した設定の場合であれば、ｆ０＝ｆ１＝ｆ２≠ｆ３とすることが好ましく、より好ましくは、ｆ０＝ｆ１＝ｆ２＜ｆ３とする。
【００７１】
次に、図７Ａ、図７Ｂを参照して、実際の受電装置２における受電電力に対する、送電コイル４ａの中心軸と受電コイル４ｂの中心軸の間の径方向のずれ量の影響を測定した結果について説明する。測定に用いた図７Ａに示す各要素の配置は、図６Ａの配置と同様とである。送電コイル４ａと受電コイル４ｂの径方向における距離Ｒ、及び送電コイル−受電コイル間距離（Ｘ）を変化させて測定を行った。
【００７２】
図７Ｂに、送電コイル−受電コイル間距離（Ｘ）に応じた、受電電力の径方向距離Ｒに対する依存性の変化を示す。この図から判るように、距離Ｘ＝４５ｍｍ以下、径方向距離Ｒ＝１５ｍｍ以下（直径３０ｍｍの範囲内）の円柱状の空間領域内では、実用上十分に一様な受電電力が得られる（変化幅が１割程度）。即ち、受電コイル４ｂがこの円柱状の空間領域内に存在する限り安定な電力伝送が可能であり、受電コイル４ｂを移動等させながら、電力伝送を効果的に行うことができる。
【００７３】
本実施の形態において、受電装置２で得られた電力を充電池８に貯める場合を説明したが、場合によっては直接モーターなどの負荷に電力を伝送しても良い。
【００７４】
＜実施の形態２＞
実施の形態２における非接触電力伝送システムの基本構成について、図８を参照して説明する。同図は、本実施の形態の非接触電力伝送システムの構成、及びその動作を示す模式断面図である。すなわち、図８（１）〜（３）に亘って、受電装置が一方向へ移動した場合の一例の動作が示されている。なお、これらの図では、図示を判り易くするために、送電装置内に含まれる送電コイル、送電補助装置内に含まれる補助コイル、及び受電装置内に含まれる受電コイルは、模式的に示されている。以下の実施の形態についても同様である。
【００７５】
図８の構成では、送電コイル１３、補助コイル１４、送電コイル１５、補助コイル１６が、順次、コイルの軸方向に沿って配置されている。送電コイル１３と補助コイル１４が対向して受電空間Ａが形成され、補助コイル１４と送電コイル１５が対向して受電空間Ｂが形成され、送電コイル１５と補助コイル１６が対向して受電空間Ｃが形成される。このように、受電空間Ａ、Ｂ、Ｃがコイルの軸方向に連なって形成されている。送電コイル１３、１５と補助コイル１４、１６の軸方向は互いに平行である。
【００７６】
受電コイル１７は送電コイル１３、１５の軸方向へ移動し、送電コイル１３、１５の軸方向に対して、受電コイル１７の軸方向が平行になるように姿勢が設定される。送電コイル１３、１５と補助コイル１４、１６には、中央部にコイル線が無い空芯コイルを用いることにより、内周の空間を受電コイル１７が移動可能となる。送電コイル１３、１５、及び補助コイル１４、１６の、空間が開いている貫通孔１８の内径よりも、受電コイル１７の内径が小さいことが必須である。実際には、受電コイル１７を含む受電装置が、貫通孔１８の内径よりも小さい必要がある。
【００７７】
次に、受電コイル１７が受電空間Ａ、Ｂ、Ｃ内を移動した場合の各送電コイル１３、１５と補助コイル１４、１６の動作を説明する。まず、受電コイル１７が存在しないすべての受電空間における送電コイルと補助コイルはＯＦＦ状態（例えば電気的に解放状態）であることが基本である。
【００７８】
そして、図８（１）のように受電空間Ａに受電コイル１７が進入すると、送電コイル１３と補助コイル１４とがＯＮ状態（例えば電気的に導通状態）となる。これにより、送電装置の高周波電力ドライバーから送電コイル１３を用いて送電が開始される。この場合、補助共振器の共振周波数ｆ３を受電コイル１７が存在する状態で予め調整しているため、受電空間Ａにおいてはどの位置でも安定な電力伝送が可能である。
【００７９】
受電コイル１７が受電空間Ａを過ぎて図８（２）のように受電空間Ｂに進入すると、送電コイル１３がＯＦＦ状態となると同時に送電コイル１５がＯＮ状態となる。これにより、送電コイル１５から受電コイル１７への送電が開始される。同様に、図８（３）のように受電コイル１７が受電空間Ｃに進入すると、補助コイル１４がＯＦＦ状態となると同時に補助コイル１６がＯＮ状態となる。これにより、送電コイル１５から受電コイル１７への送電が開始される。受電コイル１７が補助コイル１６を過ぎると、送電コイル１５と補助コイル１６がＯＦＦ状態となり、受電コイル１７への電力伝送が停止する。
【００８０】
このように１個の受電空間に１個の受電コイル１７のみを配置し、１個の受電コイル１７に対して、送電コイル１３または１５と補助コイル１４または１６の１対の組合せのみを使用して電力伝送を行うことにより、制御系を簡単にできる。この場合、各受電空間Ａ、Ｂ、Ｃにおいては、送電共振器と補助共振器が構成する送電側共振系の共振周波数ｆｔが、受電共振器の共振周波数ｆ２と一致するように、補助共振器の共振周波数ｆ３が設定されている。また送電補助装置の共振容量として調整用可変コンデンサを設け、この調整用可変コンデンサを調整することにより、補助共振器の共振周波数ｆ３を設定している。受電コイル１７が受電空間に存在する時の最適条件となるように、補助共振器の共振周波数ｆ３を固定コンデンサにより設定しても良い。
【００８１】
更に、受電コイル１７の位置をモニタリングして、受電コイル１７が存在する受電空間Ａ、Ｂ、Ｃのいずれかのみに給電するように制御する。具体的には、各送電コイル１３、１５または補助コイル１４、１６に位置センサ（図示せず）を設け、受電コイル１７が送電コイル内あるいは補助コイル内を通過したことを検知する。
【００８２】
また、受電コイル１７の存在する受電空間の磁場が隣の送電コイルや補助コイルからの影響を受けないようにする。例えば、受電コイル１７が配置されていない受電空間の送電コイルを電気的に解放（オープン状態）したり、受電コイル１７が配置されていない受電空間の補助コイルを電気的に解放（オープン状態）したりする。あるいは受電コイルの有無に応じて、補助共振器に用いられている共振容量を切り換える。このようにして、最適な電力伝送ができるようする。共振容量を切り換えた場合には、受電コイル１７が配置されていない受電空間の補助共振器の共振周波数ｆ３と、受電コイル１７が配置されている受電空間の補助共振器の共振周波数ｆ３が異なることになる。
【００８３】
また、本実施の形態のように、送電コイル１３、１５と補助コイル１４、１６を同軸線上に配置した場合には、送電コイルと補助コイルを交互に配置し、コイル間隔（受電空間の幅）をほぼ同じとすることが好ましい。これは補助共振器の共振周波数ｆ３を制御するのが容易となるためである。また、送電用コイル１３、１５の中心軸と、補助コイル１４、１６の中心軸と、受電コイル１７の中心軸が、同一軸上にあると、伝送効率が高くなるので特に好ましい。
【００８４】
本実施の形態の特徴の一つは、送電コイルと補助コイルは空芯コイルで、受電装置が通り抜けできる大きさの穴を有することである。この場合には、受電コイルの外径が送電コイル及び補助コイルの内径よりも小さくなっている。そして、送電コイル及び補助コイルの穴の中を受電コイルが移動することにより、スムーズな連続移動が可能となる。更に、送電用コイルの直径ｄ１と、受電用コイルの直径ｄ２と、補助コイルの直径ｄ３が、ｄ１＞ｄ２、かつｄ２＜ｄ３の関係を満足している。この関係を保っていれば、電力伝送可能距離の増大等の効果が得られる。特に、ｄ１＝ｄ３、かつｄ１＞ｄ２の関係を満足することが好ましい。これにより、伝送効率特性（受電可能範囲の拡大など）の向上について大きな効果が得られる。もちろん、円形のコイルに限らず、四角形のコイル等をそれぞれ配置した形態でも、同様の効果は得られる。
【００８５】
図９Ａ〜図９Ｃは、本実施の形態の構成を、受電コイルを搭載した車両が一方向へ移動する態様への適用例を説明するための模式断面図である。ここでは車両として、おもちゃのレーシングカーを想定している。
【００８６】
図９Ａに示す第１適用例では、充電トンネル１９内に、送電コイル２０、２２と補助コイル２１、２３が、各コイル間がほぼ同じ間隔となるように配置されて、受電空間Ａ、Ｂ、Ｃを形成する。この充電トンネル１９内を、例えば、受電コイル２４を取り付けた車両２５と、受電コイル２６と取り付けた車両２７を移動させる。このように、送電コイルと補助コイルの総数が偶数個の場合は、送電コイルと補助コイルの数は同一とし、交互に配置する。これにより、受電空間は奇数個となる。
【００８７】
受電コイル２４，２６は、車両２５、２７の前後どちらに取り付けても良く、伝送効率が高くなるように受電コイルの軸方向を送電コイルや補助コイルの軸方向と平行となるように取り付ければ良い。また、充電トンネル１９の入り口の１個目のコイルは、送電コイルでも補助コイルでもかまわない。送電コイルと補助コイルは空芯コイルで、大きさの関係は図８の構成について説明した通りである。
【００８８】
隣の受電空間からの影響を少なくするために、例えば、受電コイル２４が位置している受電空間Ａの隣の受電空間Ｂには、同時に他の受電コイル２６を位置させないことが好ましい。ただし、場合によっては、隣り合った受電空間（例えば、受電空間Ｂと受電空間Ｃ）に同時に受電コイルが配置される場合もある。この時は予め想定した補助共振器の共振周波数ｆ３となるように、補助コイル２１と補助コイル２３のコンデンサを共に切り換える等の制御が必要となる。
【００８９】
図９Ｂの第２適用例に示すように、送電コイル２０と補助コイル２１を１対として１個の受電空間Ａを形成し、長い空間Ｂを設けた次に、送電コイル２２と補助コイル２３を１対として１個の受電空間Ｃを形成する構成としてもよい。この場合は、受電空間Ａと一つ先の受電空間Ｃとの距離が長いので、空間Ｂは受電空間としない。即ち、空間Ｂに受電コイル２４が進入した場合には、受電空間Ａの送電コイル２０と補助コイル２１は共にＯＦＦ状態とし、送電コイル２２もＯＦＦ状態のままとする。そして受電コイル２４が受電空間Ｃに進入すると、送電コイル２２と補助コイル２３がＯＮ状態となり電力伝送が行われる。
【００９０】
図９Ｃに示す第３適用例では、充電トンネル１９内に、送電コイル２０、２２と補助コイル２１、２３、２８が、各コイル間がほぼ同じ間隔となるように交互に配置されて、受電空間Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを形成する。この充電トンネル１９内を、例えば、受電コイル２４を取り付けた車両２５と、受電コイル２６と取り付けた車両２７を移動させる。このように送電コイルと補助コイルの総数が奇数個の場合には、補助コイルの方を１個多くし、交互に配置する。これにより、受電空間は偶数個となる。また、充電トンネル１９の入り口の１個目のコイルを補助コイル２１とすることにより、一度調整しておけば、その後はほとんど調整が不要で電源系や制御系の回路が必要無いため、非接触電力伝送システム全体の低価格化が図れるメリットもある。
【００９１】
隣の受電空間からの影響を少なくするために、例えば、受電コイル２４が位置している受電空間Ａの隣の受電空間Ｂには、同時に他の受電コイル２６を位置させないことが好ましい。場合によっては、１個の受電空間に複数個の受電器を配置してもよい。この場合には、受電コイルの個数に応じた補助共振器の共振周波数ｆ３を、それぞれ予め求めておく必要がある。
【００９２】
図９Ａ〜図９Ｃの構成においては、受電装置としておもちゃの車両を用いた例を示したが、実際の自動車に適用する場合には、受電装置（車内）内に人が居るため、受電コイル以外の受電装置（車内）全体を、磁気シールド材で囲んだ状態で電力伝送を行う形態とすることが、人体防護の観点から好ましい。
【００９３】
図１０Ａ〜図１０Ｃに、上記構成の受電コイル２４、２６の移動方向に直交する断面における、送電コイル２０の形状の例を示す。図は、図９Ａにおける送電コイル２０側から充電トンネル１９内を見た模式図である。図１０Ａは、送電コイル２０が円形の断面形状を有する例である。図１０Ｂは、送電コイル２０が四角形の断面形状を有する例の模式図である。図１０Ｃは、送電コイル２０が半円形の断面形状を有する例の模式図である。ここでは、地面に送電コイル２０を這わせている。このように、送電コイルや補助コイルの形状を、目的に合わせて変えることができる。
【００９４】
本実施の形態においては、受電コイルで得られた電力を充電池に貯めても、あるいは直接モーターなどの負荷に電力を伝送してもよい。
【００９５】
＜実施の形態３＞
実施の形態３における非接触電力伝送システムの基本構成について、図１１を参照して説明する。同図は、本実施の形態の非接触電力伝送システムの構成、及びその動作を示す模式断面図である。すなわち、図１１（１）〜（３）に亘って、受電装置が一方向へ移動した場合の一例の動作が示されている。
【００９６】
図１１の構成では、送電コイル２９と補助コイル３０、送電コイル３１と補助コイル３２、及び送電コイル３３と補助コイル３４が、それぞれ一対として対向し、３つの受電空間Ｅ〜Ｇを形成している。すなわち、１対の送電コイルと補助コイルが向かい合って１個の受電空間が形成され、各受電空間Ｅ〜Ｇは、送電コイルの軸に対して垂直方向に連なって設けられている。
【００９７】
受電空間Ｅ〜Ｇの各々において、送電コイル２９、３１、３３と補助コイル３０、３２、３４の軸方向は互いに平行である。受電コイル３５は、送電コイル２９、３１、３３の軸方向に対して垂直方向に移動し、送電コイル２９、３１、３３の軸方向に対して、受電コイル３５の軸方向が平行になるように姿勢が設定される。またこの例では、送電コイル２９と補助コイル３０の中心軸が同軸上にあり、送電コイル２９と補助コイル３０における受電コイル３５の進行方向の長さが同じである。
【００９８】
次に、受電コイル３５が受電空間内を移動した場合の、各送電コイル２９、３１、３３と補助コイル３０、３２、３４の動作について説明する。まず、受電コイル３５が存在しないすべての受電空間における送電コイルと補助コイルは、ＯＦＦ状態（例えば電気的に解放状態）であることが基本である。
【００９９】
図１１（１）のように受電空間Ｅに受電コイル３５が進入すると、送電コイル２９と補助コイル３０とがＯＮ状態（例えば電気的に導通状態）となり、送電装置の高周波電力ドライバーから送電コイル２９を用いて送電が開始される。この場合、補助共振器の共振周波数ｆ３を、受電コイル３５が存在する状態で予め調整しているため、受電空間Ｅにおいてはどの位置でも安定な電力伝送が可能である。
【０１００】
次に、受電コイル３５が受電空間Ｅを過ぎて、図１１（２）のように受電空間Ｆに進入すると、受電空間Ｅの送電コイル２９と補助コイル３０がＯＦＦ状態となると同時に、受電空間Ｆの送電コイル３１と補助コイル３２がＯＮ状態となる。これにより、送電コイル３１から受電コイル３５への電力伝送が開始される。同様に、図１１（３）のように受電コイル３５が受電空間Ｇに進入すると、受電空間Ｆの送電コイル３１と補助コイル３２がＯＦＦ状態となると同時に、受電空間Ｇの送電コイル３３と補助コイル３４がＯＮ状態となる。これにより、送電コイル３３から受電コイル３５への送電が開始される。そして、受電コイル３５が受電空間Ｇを出ると、送電コイル３３と補助コイル３４がＯＦＦ状態となり、受電コイル３５への電力伝送が停止する。
【０１０１】
このように１個の受電空間に１個の受電器のみを配置し、１個の受電コイルに対して１対の送電コイルと補助コイルのみを使用して電力伝送を行うことにより、制御系を簡単にできる。この場合、各受電空間においては、送電共振器と補助共振器が構成する送電側共振系の共振周波数ｆｔが、受電共振器の共振周波数ｆ２と一致するように、補助共振器の共振周波数ｆ３が設定されている。また送電補助装置の共振容量として調整用可変コンデンサを設け、この調整用可変コンデンサを調整することにより補助共振器の共振周波数ｆ３を設定する。
【０１０２】
実施の形態２と比べると、受電コイルが受電空間を移動する時に、送電コイルと補助コイルが同時にＯＮ状態となったりＯＦＦ状態となったりすることが異なる。更に、受電コイルの位置をモニタリングして、受電コイルが存在する受電空間のみ給電可能とする。具体的には、各送電コイルまたは補助コイルに位置センサを設け、受電コイルが受電空間内を出入りすることを検知する。
【０１０３】
また、受電コイルの存在する受電空間の磁場が隣の送電コイルや補助コイルからの影響を受けないように、例えば、受電コイルが配置されていない受電空間の送電コイルを電気的に解放（オープン状態）したり、受電コイルが配置されていない受電空間の補助コイルを電気的に解放（オープン状態）したりすることが好ましい。あるいは、受電コイルの有無に応じて補助共振器に用いられている共振容量を切り換えてもよい。このようにして、最適な電力伝送ができるようにする。共振容量を切り換えた場合には、受電コイルが配置されていない受電空間の補助コイルのｆ３と、受電コイルが配置されている受電空間の補助コイルのｆ３が異なることになる。
【０１０４】
また、本実施の形態のように、送電コイルと補助コイルの中心軸を同軸上に設け、送電コイルと補助コイルにおける受電コイルの進行方向の長さを同じとすることにより、各受電空間Ｅ、Ｆ、Ｇの幅が同じとなる。これにより、各受電空間の補助共振器の共振周波数ｆ３を制御することが容易となり好ましい。
【０１０５】
本実施の形態で用いる送電コイル２９、３１、３３と補助コイル３０、３２、３４は、受電コイル３５の進行方向の長さが、受電コイル３５の進行方向に垂直な方向の長さよりも長い。これにより、一様な電力伝送ができる空間領域を長くすることができるため、好ましい。送電コイル、補助コイル、及び受電コイルの形状は、四角形が好ましいが、それ以外の形状でも同様の効果は得られる。
【０１０６】
図１２Ａ〜図１２Ｃは、本実施の形態の構成を、受電コイルを搭載した車両が一方向へ移動する態様に適用した一例を説明するための模式断面図である。ここでは車両として、おもちゃのレーシングカーを想定している。
【０１０７】
図１２Ａの第１適用例の構成では、充電トンネル３６内に、図１１と同様に、１対の送電コイルと補助コイルが向かい合って１個の受電空間が形成され、このような受電空間が３個（受電空間Ｅ〜Ｇ）、送電コイル３７、３９、４１の軸に対して垂直方向に連なって設けられている。即ち、送電コイル３７、３９、４１が天井側に設置され、補助コイル３８、４０、４２が地面側に設置され、形成された受電空間Ｅ〜Ｇ内を、受電コイル４３、４５が取り付けられた車両４４、４６を移動させる。
【０１０８】
地面の補助コイル３８、４０、４２から車両の受電コイル４３、４５までの距離は、車両４４よりも車両４６の方が離れている。このように、伝送効率が高くなるように、受電コイル４３、４５の軸方向を送電コイルや補助コイルの軸方向と平行となるように取り付けることが重要である。
【０１０９】
隣の受電空間からの影響を少なくするために、例えば、受電コイル４３が位置している受電空間Ｅの隣の受電空間Ｆには、同時に他の受電コイル４５を位置させない方が好ましい。ただし、場合によっては隣り合った受電空間（例えば、受電空間Ｆと受電空間Ｇ）に同時に受電コイルが配置される場合もある。この時は、予め想定した補助共振器の共振周波数ｆ３となるように、補助コイル４０と補助コイル４２のコンデンサを共に切り換える等の制御が必要となる。
【０１１０】
図１２Ｂの第２適用例は、図１２Ａの構成を変更して、天井側に補助コイル３８、４０、４２を設け、地面側に送電コイル３７、３９、４１を設けた例である。受電コイル４３、４５は、図１２Ａと同様、車両４４、４６の下側に設けられている。図１２Ｃの第３適用例は、図１２Ａと同様、天井側に送電コイル３７、３９、４１を設け、地面側に補助コイル３８、４０、４２を設け、受電コイル４３、４５は、車両４４、４６の天井側に設けられた例である。
【０１１１】
本実施の形態においては、受電コイル４３、４５が存在する受電空間（図１２Ａでは受電空間Ｅと受電空間Ｇに対応）の送電コイル３７、４１と補助コイル３８、４２はＯＮ状態であり、受電コイルが存在しない受電空間（図１２Ａでは受電空間Ｆに対応）の送電コイル３９と受電コイル４０はＯＦＦ状態となっている。受電コイル４３、４５が移動した場合のＯＮ状態とＯＦＦ状態の切り換え方法は、図１１の構成について説明した方法と同様である。
【０１１２】
場合によっては、１個の受電空間に複数個の受電装置を配置してもよいが、この場合には、受電コイルの個数に応じて補助共振器の共振周波数ｆ３をそれぞれ予め求めておく必要がある。
【０１１３】
隣の受電空間からの影響を少なくするために、例えば、受電コイル４３が位置している受電空間Ｅの隣の受電空間Ｆには、同時に他の受電コイル４５を配置しない方が好ましい。
本実施の形態においては、受電装置としておもちゃの車両を用いたが、実際の自動車に適用する場合には、受電装置（車内）内に人が居るため、受電コイル以外の受電装置（車内）全体を磁気シールド材で囲んだ状態で電力伝送を行うことが、人体防護の観点から好ましい。
【０１１４】
図１３は、図１２Ｃの構成における、充電トンネル３６の天井に配置した送電コイル３７、３９、４１の側から補助コイル３８、４０、４２の側を見降ろした形態の一例を示す。補助コイル３８、４０、４２は、空芯コイル（コイル線が無い中央部の領域は、図９のような穴があいたような空間ではない）であり、受電コイル４３、４５の進行方向に対して垂直な方向の長さよりも、受電コイル４３、４５の進行方向における長さの方が長い（長方形）。これにより長い時間の電力伝送が可能となる。この補助コイル３８、４０、４２に対応する送電コイルも、同様な形状を有する。
【０１１５】
図１４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図１２Ａ〜図１２Ｃにおける充電トンネル３６の入り口側から見た構造の一例を示す模式図である。充電トンネル３６の入り口は四角形をしており、天井側と地面側に送電コイル３７、３９、４１あるいは補助コイル３８、４０、４２が設けられている。その配置は、図１２Ａ〜図１２Ｃに対応している。
【０１１６】
なお、受電コイルは、車両の上下どちらに取り付けても良く、伝送効率が高くなるように受電コイルの軸方向を送電コイルや補助コイルの軸方向と平行となるように取り付ければ良い。
【０１１７】
図１５（ａ）〜（ｃ）は、上記構成とは異なり、送電コイル３７、３９、４１及び補助コイル３８、４０、４２を、充電トンネル３６の上下ではなく左右に設けた例を示す。これらの図は、充電トンネル３６の入り口側から車両の後ろ側を見た一例の模式図である。
【０１１８】
受電コイル４３は、車両４４の左右どちら側に取り付けても良く、場合によっては、図１５（ｃ）のように車両の中央部に設けても良い。即ち、伝送効率が高くなるように、受電コイル４３の軸方向を、送電コイル３７、３９、４１及び補助コイル３８、４０、４２の軸方向と平行となるように取り付ければ良い。
【０１１９】
本実施の形態においては、受電コイルで得られた電力を充電池に貯めても、あるいは直接モーターなどの負荷に電力を伝送してもよい。
【０１２０】
＜実施の形態４＞
実施の形態４における非接触電力伝送システムの構成について、図１６Ａ〜図１６Ｃを参照して説明する。図１６Ａ〜図１６Ｃは、本実施の形態の非接触電力伝送システムの構成、及びその動作を模式的に示す正面図である。図１６Ａ〜図１６Ｃは、それぞれ異なる構成を示したものである。
【０１２１】
本実施の形態では、受電空間内に受電コイルのみが配置される。すなわち、実施の形態２と実施の形態３においては、受電コイルを含む受電装置全体を、送電コイルと補助コイルで挟まれるように配置して電力伝送を行っていた。これに対して、本実施の形態では、人体への影響を少なくするために、受電コイルのみを送電コイルと補助コイルで挟んで電力伝送を行う。一例として、通行位置がほぼ決まっているロータリーバスを想定して説明する。
【０１２２】
図１６Ａの構成では、バス４７の側部からコイル支持部材４８が横方向に突出し、コイル支持部材４８によって受電コイル４９が支持されている。コイル支持部材４８と受電コイル４９は、電力伝送時のみ、バス４７の外部に突出するように構成することができる。バス４７の側方に、送電コイル５０と補助コイル５１が上下方向に対向して配置されて、受電空間Ｈを形成している。電力伝送は、受電空間Ｈ内を、受電コイル４９が移動しながら行われる（この図では、紙面の手前側に向かって移動）。この受電空間Ｈ内では、受電コイル４９が移動中に上下左右に振れても、電力伝送効率はほとんど変わらない。
【０１２３】
図１６Ｂの構成では、バス４７の天井側からコイル支持部材４８が上方に突出し、コイル支持部材４８によって受電コイル４９が支持されている。受電コイル４９等は、電力伝送時のみ、バス４７の外部に突出するように構成することができる。バス４７の上方に、送電コイル５０と補助コイル５１が左右方向に対向して配置されて、受電空間Ｉを形成している。電力伝送は、受電空間Ｉ内を、受電コイル４９が移動しながら行われる（この図では、紙面の手前側に向かって移動）。この受電空間Ｉ内では、受電コイル４９が移動中に上下左右に振れても、電力伝送効率はほとんど変わらない。
【０１２４】
図１６Ｃの構成では、バス４７の地面側からコイル支持部材４８が下方に突出し、コイル支持部材４８によって受電コイル４９が支持されている。受電コイル４９等は、電力伝送時のみ、バス４７の外部に突出するように構成することができる。バス４７の下方の地中に、給電用ボックス５２が埋め込まれ、その中に送電コイル５０及び補助コイル５１が左右方向に対向して配置されて、受電空間Ｊを形成している。電力伝送は、受電空間Ｊ内を、受電コイル４９が移動しながら行われる（この図では、紙面の手前側に向かって移動）。この受電空間Ｊ内では、受電コイル４９が移動中に上下左右に振れても、電力伝送効率はほとんど変わらない。
【０１２５】
本実施の形態において、受電コイル４９が移動した場合の、送電コイル５０及び補助コイル５１のＯＮ状態とＯＦＦ状態の切り換え方法は、実施の形態３の図１１について説明した方法とほぼ同様である。また、電力伝送時には受電コイル４９のみに磁界がかかるため、バス４７に乗っている人には悪影響はなく、人体防護の観点からも好ましい。但し、送電コイル５０、補助コイル５１、及び受電コイル４９を磁気シールド材で囲むと更に好ましい。上記構成ではロータリーバスを例にとったが、これに限らず、電気自動車や電車などにも、同様に適用できる（パンタグラフの代わりにもなる）。
【０１２６】
本実施の形態においても、実施の形態３の図１２Ａ等に示した構成と同様、複数対の送電コイルと補助コイルをそれぞれ対向させて形成される複数の受電空間を、送電コイル５０の軸に対して垂直方向に連なって設けた構成とすることができる。そのような構成を図１６Ｂのシステムについて適用した場合の一例を、図１７に示す。この図は、図１６Ｂの側面から見た模式図であり、バス４７が図面の左から右に移動する状態が示される。
【０１２７】
図１７に示すバス４７では、車体の先頭部からコイル支持部材４８が上方に突出し、コイル支持部材４８により受電コイル４９が支持されている。受電コイル４９等は、電力伝送時のみ、バス４７の外部に突出するように構成することができる。
【０１２８】
バス４７の上方に、送電コイル（不図示）と補助コイル５１、５１’が対向して配置されて、受電空間を形成している。送電コイルまたは補助コイル５１、５１’の片側に、車両位置モニター用センサ５３、５３’がそれぞれ設けられ、受電コイル４９の更に先頭側に車両位置送信機５４が設けられている。受電コイル４９の位置、車両位置モニター用センサ５３、５３’の位置、車両位置送信機５４の位置は、様々なケースに応じて任意に選ぶことができる。
【０１２９】
この構成による具体的な動作としては、バス４７の先頭部に設けた車両位置送信機５４が、補助コイル５１に設けた車両位置モニター用センサ５３を通過すると、補助コイル５１及びこの補助コイル５１に対向して設置されている送電コイルがともにＯＮ状態となり、受電コイル４９への電力伝送が開始される。その後、車両位置送信機５４が補助コイル５１’に設けた車両位置モニター用センサ５３’を通過すると、補助コイル５１及びこの補助コイル５１に対向して設置されている送電コイルがともにＯＦＦ状態となる。同時に、補助コイル５１’及びこの補助コイル５１’に対向して設置されている送電コイルがともにＯＮ状態となり、受電コイル４９への電力伝送が開始される。これを繰り返して一方向へ移動しながら連続的に電力伝送が行われる。
【０１３０】
本実施の形態においては、受電コイルで得られた電力を充電池に貯めても、あるいは直接モーターなどの負荷に電力を伝送してもよい。
【０１３１】
＜実施の形態５＞
実施の形態５における非接触電力伝送システムの構成について、図１８を参照して説明する。同図は、本実施の形態の非接触電力伝送システムの構成を示す模式断面図である。本実施の形態は、港の岸壁から漁船やボートへの電力伝送を行う応用例に関するものである。
【０１３２】
図１８には、岸壁５５にボート５６が繋がれた状態が示される。ボート５６の後部からコイル支持部材５７が後方に突出し、コイル支持部材５７によって受電コイル５８が支持されている。受電コイル５８等は、電力伝送時のみ、ボート５６の外部に突出するように構成することができる。岸壁５５には、給電用ボックス６１が設置されている。給電用ボックス６１には、送電コイル５９と補助コイル６０が対向させて配置されて、受電空間を形成している。
【０１３３】
電力伝送は、給電用ボックス６１の受電空間内に受電コイル５８を挿入して行う。電力伝送中は、波により上下左右に受電コイル５８が揺れるが、この受電空間内では安定な電力伝送が可能となる。そして得られた電力は、ボート５６に設けられた充電池６２に蓄えられる。
【０１３４】
また、給電ボックス６１が岸壁に固定された構成に代えて、ボート５６よりも更に大きな船に給電ボックス６１を搭載して、海上でボート５６への電力伝送を行っても良い。更に別の形態として、給電ボックス６１及び受電コイル５８を水中に配置して、両者が揺れている状態で電力伝送を行っても良い。共鳴型非接触充電方式は、水中の中でも利用できることも特徴である。
【０１３５】
＜実施の形態６＞
実施の形態６における非接触電力伝送システムの構成について、図１９を参照して説明する。同図は、本実施の形態の非接触電力伝送システムの構成を示す模式断面図である。本実施の形態は、受電コイルが回転している状態で、トローリーバスへ電力伝送を行う応用例に関するものである。
【０１３６】
図１９には、道路脇の送電コイル取り付け壁６３に送電コイル６４が固定され、送電コイル取り付け壁６３に沿って車両６５が走行している状態が示される。車両６５のタイヤ６６には、受電コイル６７が組み込まれている。車両６５の本体には、補助コイル６８が、受電コイル６７と対向するように固定されている。但し、車両６５の本体に対するタイヤ６６及び補助コイル６８の取付構造は、一般的なもので良いので、図示を省略する。
【０１３７】
送電コイル６４は長方形をしており、道路に沿って長く延在している。送電コイル６４の地面からの中心位置の高さは、タイヤ６６に組み込まれた受電コイル６７の地面からの中心位置の高さとほぼ同等になるように設定されている。受電コイル６７は、タイヤ６６の内部にあっても、あるいは、フォイルベースのようにタイヤの外部に取り付けられていても良い。
【０１３８】
本実施の形態では、送電コイル取り付け壁６３に固定された送電コイル６４と、車両６５の本体に固定された補助コイル６８の間で受電空間が形成される。車両６５の走行に伴い、受電コイル６７が回転しながら、かつ道路に沿って移動しながら、送電コイル６４により電力伝送を行う。電力伝送時の受電空間は、最大でも補助コイル６８のコイル面の大きさとなる。
【０１３９】
別な例として、受電コイルが回転するのみで、受電コイルが送電コイルに対して移動しない構成の場合でも、同様な効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明の非接触電力伝送システムは、受電装置が移動または回転していても電力伝送が可能であり、電気車両（自動車、バス、電車等）等に好適である。
【符号の説明】
【０１４１】
１  送電装置
２  受電装置
３ａ、３ｂ  ループコイル
４ａ、１３、１５、２０、２２、２９、３１、３３、３７、３９、４１、５０、５９、６４  送電コイル
４ｂ、１７、２４、２６、３５、４３、４５、４９、５８、６７  受電コイル
５  高周波電力ドライバー
６  交流電源
７  整流回路
８、６２  充電池
９  送電補助装置
１０、１４、１６、２１、２３、２８、３０、３２、３４、３８、４０、４２、５１、５１’、６０、６８  補助コイル
１１  調整用コンデンサ
１１ａ  調整用可変コンデンサ
１２  電波吸収体
１８  貫通孔
１９、３６  充電トンネル
２５、２７、４４、４６、４７、６５  車両
４８、５７  コイル支持部材
５２、６１  給電用ボックス
５３、５３’  車両位置モニター用センサ
５４  車両位置送信機
５５  岸壁
５６  電力供給船
６３  送電コイル取り付け壁
６６  タイヤ
【図１】
0005844662.tif 000002
【図２Ａ】
0005844662.tif 000003
【図２Ｂ】
0005844662.tif 000004
【図２Ｃ（ａ）】
0005844662.tif 000005
【図２Ｃ（ｂ）】
0005844662.tif 000006
【図２Ｃ（ｃ）】
0005844662.tif 000007
【図３Ａ】
0005844662.tif 000008
【図３Ｂ】
0005844662.tif 000009
【図４】
0005844662.tif 000010
【図５Ａ】
0005844662.tif 000011
【図５Ｂ】
0005844662.tif 000012
【図５Ｃ】
0005844662.tif 000013
【図６Ａ】
0005844662.tif 000014
【図６Ｂ】
0005844662.tif 000015
【図７Ａ】
0005844662.tif 000016
【図７Ｂ】
0005844662.tif 000017
【図８】
0005844662.tif 000018
【図９Ａ】
0005844662.tif 000019
【図９Ｂ】
0005844662.tif 000020
【図９Ｃ】
0005844662.tif 000021
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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