(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器を支持する電力中継台であって、
充電台の送電位置に対向配置される第１の受電電極および第２の受電電極を具備し、前記充電台から電界結合による非接触電力伝送によって送電された電力を受電する受電部と、
前記受電部によって受電された電力を伝送する伝送部と、
前記電子機器の受電位置に対向配置される第１の送電電極および第２の送電電極を具備し、前記伝送部から伝送された電力を前記非接触電力伝送によって前記電子機器に対して送電する送電部と
を具備し、
前記伝送部は、前記第１の受電電極と前記第１の送電電極とを電気的に接続する第１の中継線と、前記第２の受電電極と前記第２の送電電極とを電気的に接続する第２の中継線とを具備し、
前記第１の中継線または前記第２の中継線の少なくとも一方に、前記充電台と前記電子機器との間に前記電力中継台が介在することによる容量性リアクタンスの増加を補償するためのインダクタが直列に挿入される
電力中継台。
【請求項２】
前記インダクタのインダクタンスは、インダクタンスをＬ、増加する容量性リアクタンスをＸc、前記第１の中継線および前記第２の中継線による電力伝送に使用される周波数をｆ（Ｈｚ）としたとき、２πｆＬ＝Ｘcとなるように設定される請求項１に記載の電力中継台。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、非接触電力伝送に係わる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、電極を接触させずに電力を伝送する非接触電力伝送技術が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−７９７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、机の天板内に非接触電力伝送を行うための非接触電力送電部を設け、天板上の電子機器を置けば、非接触電力送電部から電子機器に送電できるようにすることが考えられている。タブレットコンピュータ等の一部の電子機器は、天板上に載置するとユーザが使用しにくい。【０００５】
そのため、電子機器を支持してユーザが使用しやすいようにすると共に、非接触電力送電部から送電された電力を電子機器に中継する電力中継台が望まれている。【０００６】
本発明の目的は、電子機器を支持し、非接触電力送電部から送電された電力を電子機器に中継することが可能な電力中継台を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、電子機器を支持する電力中継台は、受電部と、伝送部と、送電部とを具備する。受電部は、充電台に対向配置され、前記充電台から非接触電力伝送によって送電された電力を受電する。伝送部は、前記受電部によって受電された電力を伝送する。送電部は、前記電子機器に対向配置され、前記伝送部から伝送された前記電力を前記非接触電力伝送によって前記電子機器に対して送電する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態の電子機器の外観の一例を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施形態の電子機器のシステム構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、非接触電力伝送により電子機器が受電している状態を示す図である。
【図４】図４は、非接触電力送電部および非接触電力受電部による非接触電力伝送を説明するための図である。
【図５】図５は、電力中継台によって電子機器を支持している状態を示す図である。
【図６】図６は、電力中継台により電力を中継する機能について説明するための図である。
【図７】図７は、非接触電力送電部と非接触電力受電部との間に、電力中継台を介在させた場合の構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、電力中継台内の配線にインダクタＬを挿入した例を示す図である。
【図９】図９は、サセプタンスを測定する測定系を示す図である。
【図１０】図１０は、電力中継台内の電極の好ましい構成を示す図である。
【図１１】図１１は、電磁誘導または磁気共鳴による非接触電力伝送の場合の構成の一例を示すである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。  
図１は、実施形態に係る電子機器の外観を示す斜視図である。電子機器は、例えば、ペンまたは指によってポインティングしたり、手書き文字を入力したりすることが可能な携帯型電子機器である。電子機器は、タブレットコンピュータ、ノートブック型パーソナルコンピュータ、スマートフォン、ＰＤＡ等として実現され得る。以下では、電子機器がタブレットコンピュータ１０として実現されている場合を想定する。タブレットコンピュータ１０は、タブレットまたはストレートコンピュータとも称される携帯型電子機器である。
【００１０】
コンピュータ本体１１は薄い箱形の筐体を有している。コンピュータ本体１１の表面には本コンピュータ１０をパワーオン／パワーオフするためのパワーボタン１４が設けられている。タッチスクリーンディスプレイ１７はコンピュータ本体１１の表面上に配置される。タッチスクリーンディスプレイ１７は、フラットパネルディスプレイ（たとえば、液晶表示装置（ＬＣＤ））と、タッチパネルとを備える。タッチパネルは、ＬＣＤの画面を覆うように設けられる。タッチパネルは、ユーザの指またはペンによってタッチされたタッチスクリーンディスプレイ１７上の位置を検出するように構成されている。
【００１１】
図２は、実施形態におけるタブレットコンピュータ１０のシステム構成を示す図である。  
タブレットコンピュータ１０は、図２に示されるように、ＣＰＵ１０１、システムコントローラ１０２、メインメモリ１０３、グラフィクスコントローラ１０５、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１０５、記録デバイス１０６、無線通信デバイス１０７、エンベデッドコントローラ（ＥＣ）１０８、電源回路１２１、非接触電力受電部１２３等を備える。
【００１２】
ＣＰＵ１０１は、タブレットコンピュータ１０内の各種モジュールの動作を制御するプロセッサである。ＣＰＵ１０１は、記録デバイス１０６からメインメモリ１０３にロードされる各種プログラムを実行する。ＣＰＵ１０１により実行されるプログラムには、オペレーティングシステム（ＯＳ）２０１や、各種アプリケーションプログラムが含まれている。
【００１３】
また、ＣＰＵ１０１は、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１０５に格納された基本入出力システム（ＢＩＯＳ）も実行する。ＢＩＯＳは、ハードウェア制御のためのプログラムである。
【００１４】
システムコントローラ１０２は、ＣＰＵ１０１のローカルバスと各種コンポーネントとの間を接続するデバイスである。システムコントローラ１０２には、メインメモリ１０３をアクセス制御するメモリコントローラも内蔵されている。また、システムコントローラ１０２は、シリアルバスなどを介してグラフィクスコントローラ１０４との通信を実行する機能も有している。
【００１５】
グラフィクスコントローラ１０４は、タブレットコンピュータ１０のディスプレイモニタとして使用されるＬＣＤ１７Ａを制御する表示コントローラである。グラフィクスコントローラ１０４によって生成される表示信号はＬＣＤ１７Ａに送られる。ＬＣＤ１７Ａは、表示信号に基づいて画面イメージを表示する。ＬＣＤ１７Ａ上には、位置検出デバイスとして、タッチパネル１７Ｂが配置されている。タッチパネル１７Ｂは、ＬＣＤ１７Ａの画面上で入力を行うための静電容量式のポインティングデバイスである。指が接触される画面上の接触位置及び接触位置の動き等はタッチパネル１７Ｂによって検出される。
【００１６】
無線通信デバイス１０７は、無線ＬＡＮまたは３Ｇ移動通信などの無線通信を実行するように構成されたデバイスである。
【００１７】
ＥＣ１０８は、電力管理のためのエンベデッドコントローラを含むワンチップマイクロコンピュータである。ＥＣ１０８は、ユーザによるパワーボタンの操作に応じてタブレットコンピュータ１０を電源オンまたは電源オフする機能を有している。
【００１８】
電源回路１２１は、コンピュータ１０内のバッテリ１２２から供給される電力、または非接触電力伝送により外部から供給され、非接触電力受電部１２３によって受電された電力を用いて、各コンポーネントに供給すべき動作電力を生成する。また、電源回路１２１は、外部電源から供給される電力を用いてバッテリ１２２の充電も行う。
【００１９】
図３は、非接触電力伝送により電子機器が受電している状態を示す図である。  
図３に示すように、テーブル３００の、充電台としての天板３００Ａ上にコンピュータ１０が載置されている。テーブル３００の天板３００Ａ内には、非接触電力伝送により電力を送電する非接触電力送電部３０１が設けられている。非接触電力送電部３０１は、天板３００Ａ上のコンピュータ１０内の非接触電力受電部１２３の位置に応じて移動し、伝送効率を上げることが可能である。なお、伝送効率を上げるために、天板３００Ａ内に複数の非接触電力送電部が設けられ、天板３００Ａ上のコンピュータ１０内の非接触電力受電部１２３の位置に応じて、非接触電力送電を行う非接触電力送電部を切り替えるようにしても良い。
【００２０】
図４を用いて非接触電力送電部３０１および非接触電力受電部１２３による非接触電力伝送を説明する。図４は、電界結合によって非接触電力伝送が行われる場合の構成である。  
非接触電力送電部３０１は、交流電源３１１、一次コイル３１２、二次コイル３１３、電極３２１、電極３２２等を備えている。二次コイル３１３の両端の一方は、配線Ｗ1により電極３２１に電気的に接続されている。二次コイル３１３の両端の他方は、配線Ｗ2により電極３２２に電気的に接続されている。配線Ｗ2はグランドに接続されている。なお、グランドに接続されている配線Ｗ2は、配線Ｗ1より短く、且つ太くすることが好ましい。それにより、非接触送電部３０１のグランドに対する、電極３２２の電位のあばれを抑え、ひいては不要輻射の低減や、タブレットコンピュータ１０へのタッチ操作の安定化を図ることが可能になる。
【００２１】
非接触電力受電部１２３は、電極４０１、電極４０２、一次コイル４０３、二次コイル４０４、整流回路４０５、およびＤＣ／ＤＣコンバータ４０６等を備えている。
【００２２】
電極３２１と電極４０１とによってキャパシタＣ1が構成されている。電極３２２と電極４０２とによってキャパシタＣ2が構成されている。
【００２３】
なお、符号３０２は、天板３００Ａを構成する絶縁体で構成された部材である。符号１１Ａは、本体１１を構成する絶縁体で構成された部材である。部材３０２および部材１１Ａは、人が直接電極に触れることによる感電を防止すると共に、電極３２１，３２２，４０１，４０２の劣化を防止するために、絶縁体で構成されている。
【００２４】
交流電源３１１から出力された交流電力は、一次コイル３１２および二次コイル３１３にて昇圧される。
【００２５】
昇圧された交流電力は、電極３２１と電極４０１との間に形成される電界、電極３２２と電極４０２との間に形成される電界により、非接触電力送電部３０１から非接触電力受電部１２３に送電される。非接触受電部１２３に送電された交流電力は、一次コイル４０３および二次コイル４０４により降圧される。
【００２６】
降圧された交流電力は、整流回路４０５に供給される。整流回路４０５は、交流電力を直流電力に変換する。直流電力はＤＣ／ＤＣコンバータ４０６に供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０６は、供給された直流電力の電圧を所定の電圧にする。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０６から出力された電力が電源回路１２１に供給される。電源回路１２１からコンピュータの各コンポーネント（負荷１０Ａ）に電力が供給される。
【００２７】
コンピュータ１０を天板３００Ａ上に載置した状態では、使いにくい場合がある。その場合、図５に示すように、電力中継台としてのスタンド５００によってコンピュータ１０を支持させる。スタンド５００は、非接触電力送電部３０１から送電された電力を、非接触電力伝送によりコンピュータ１０に中継する機能を有する。
【００２８】
図６を用いて、スタンド５００により電力を中継する機能について説明する。
【００２９】
天板３００Ａ内に、スタンド５００内に、受電部としての電極（受電電極）５０１Ａおよび電極（受電電極）５０１Ｂ、送電部としての電極（送電電極）５０２Ａおよび電極（送電電極）５０２Ｂ、中継部としての配線５０３Ａおよび配線５０３Ｂが設けられている。電極５０１Ａと電極５０２Ａとが配線５０３Ａによって電気的に接続されている。電極５０１Ｂと電極５０２Ｂとが配線５０３Ｂによって電気的に接続されている。
【００３０】
受電部としての電極５０１Ａおよび電極５０１Ｂは、天板３００Ａの上面に対向配置される。電極５０１Ａおよび電極５０１Ｂは、天板３００Ａ内の非接触電力送電部３０１に対応する送電位置に対して対向配置される。送電部としての電極５０２Ａおよび電極５０２Ｂは、コンピュータ１０に対向配置される。電極５０２Ａおよび電極５０２Ｂは、コンピュータ１０の非接触電力受電部１２３に対応する受電位置に対して対向配置される。
【００３１】
電極５０１Ａは、電極３２１に対向配置されている。電極５０１Ｂは、電極３２２に対向配置されている。電極５０２Ａは、電極４０１に対向配置されている。電極５０２Ｂは、電極４０２に対向配置されている。
【００３２】
非接触電力送電部３０１から送電された電力は、スタンド５００内の電極５０１Ａ、電極５０１Ｂ、電極５０２Ａ、電極５０２Ｂ、配線５０３Ａ、および配線５０３Ｂを介して非接触電力受電部１２３に供給される。
【００３３】
なお、電極５０１Ａ、電極５０１Ｂ、電極５０２Ａ、および電極５０２Ｂの表面が外部に露出しても良い。また、人体保護等の目的で、電極５０１Ａ、電極５０１Ｂ、電極５０２Ａ、および電極５０２Ｂの表面に絶縁シールを設けても良い。
【００３４】
図７は、非接触電力送電部３０１と非接触電力受電部１２３との間に、スタンド５００を介在させた場合の構成を示すブロック図である。図７は、電極５０１Ａ、電極５０１Ｂ、電極５０２Ａ、および電極５０２Ｂの表面が外部に露出している場合である。
【００３５】
電極３２１と電極５０１ＡによってキャパシタＣ11が構成されている。電極５０２Ａと電極４０１によってキャパシタＣ12が構成されている。電極３２２と電極５０１ＢによってキャパシタＣ21が構成されている。電極５０２Ｂと電極４０２によってキャパシタＣ22が構成されている。
【００３６】
電極５０１Ａ、電極５０１Ｂ、電極５０２Ａ、および電極５０２Ｂの表面が外部に露出し、電極５０１Ａおよび電極５０１Ｂが部材３０２に密着し、電極５０２Ａおよび電極５０２Ｂが部材１１Ａに密着していれば、キャパシタＣ11とキャパシタＣ12との合成キャパシタンスはキャパシタＣ1のキャパシタンスに等しく、キャパシタＣ21とキャパシタＣ22との合成キャパシタンスはキャパシタＣ2のキャパシタンスに等しい。そのため、スタンド５００を挿入したことによる、伝送ロスは生じない。
【００３７】
しかし、実際には密着することは無いので、キャパシタンスが変化する。スタンド５００の挿入による電力伝送系の容量性リアクタンス増加を補償するために、配線５０３Ａおよび配線５０３Ｂの少なくとも一方にインダクタを直列に挿入しても良い。
【００３８】
図８は、配線５０３ＢにインダクタＬを挿入した例を示す図である。インダクタＬは、グランドに接続されていない配線Ｗ1に接続されている電極３２１に対向する電極５０１Ａに接続されている配線５０３Ａに挿入することが好ましい。グランドに接続されている配線Ｗ2に接続されている電極３２２に対向する電極５０１Ｂに接続されている配線５０３Ｂに挿入すると、電磁放射が出やすくなる。
【００３９】
なお、増加容量性リアクタンスをＸcとしたときに、使用する周波数ｆ(Hz)で共振条件を満たすように2πｆＬ＝ＸcとなるようにインダクタＬのインダクタンスを設定する。
【００４０】
スタンド５００の介在により増加するサセプタンスは、図９に示す測定系によって、測定することができる。なお、図９に示すように、ＬＣＲメータ９００に測定用電極９０１および電極９０２が接続されている。電極９０１は、絶縁材９１１を介して電極５０２Ａに対向配置されている。電極９０２は、絶縁材９１１を介して電極５０２Ｂに対向配置されている。ショート用電極９０３が、絶縁材９１２を介して電極５０１Ａおよび電極５０１Ｂに対向配置されている。
【００４１】
測定用電極９０１と電極５０２ＡとによってキャパシタＣ31が構成されている。電極５０１Ａとショート用電極９０３とによってキャパシタＣ32が構成されている。ショート用電極９０３と電極５０１ＢとによってキャパシタＣ33が構成されている。電極５０２Ｂと測定用電極９０２とによってキャパシタＣ34が構成されている。
【００４２】
測定の際、インダクタンスは０、即ち短絡としておく。この容量性リアクタンスＸcは、（１／Ｃ31ω＋１／Ｃ32ω＋１／Ｃ33ω＋１／Ｃ34ω）となる。ただし、ωは角周波数で、ω＝2πfである。
【００４３】
最終的に最適なインダクタンスＬは、形成される各コンデンサＣ31〜Ｃ34のリアクタンス成分の和を、電力伝送に用いる信号の角周波数ωで除したものと等しくなる。
【００４４】
Ｌ＝（１／Ｃ31ω＋１／Ｃ32ω＋１／Ｃ33ω＋１／Ｃ34ω）／ω
同様に、給電装置としての非接触電力送電部３０１、や受電装置としての非接触電力受電部においても、自己の絶縁された電極で形成されるあるいは容量性リアクタンスを補償すべく、インダクタを直列にそうにゅうすることは有効である。この際、理論的にはインダクタはどの位置に挿入しても可ではあるが、安全性ならびに操作の安定性を考慮して、グランドに接続されていない配線Ｗ1に挿入することが好ましい。なお、実際のスタンド５００においては、インダクタンスの不完全性やコンピュータ１０の置き方による容量性リアクタンスの変化を補償するために、電力の周波数を変化させることも有効である。
【００４５】
電極５０１Ａ、５０１Ｂ、５０２Ａ、５０２Ｂの好ましい構成を図１０に示す。  
図１０に示すように、グランドに接続されている配線Ｗ2に接続されている電極３２２に対応する電極５０１Ｂ（５０２Ｂ）は、平板形状を有している。電極５０１Ｂ（５０２Ｂ）の略中央部に何も無い矩形の空間が設けられている。空間内に、グランドに接続されていない配線Ｗ1に接続されている電極３２１に対応する電極５０１Ａ（５０２Ａ）が配置されている。電極５０１Ａ（５０２Ａ）、５０１Ｂ（５０２Ｂ）の下方に電極１００１が配置されている。電極５０１Ｂ（５０２Ｂ）と電極１００１は電気的に接続されている。電極５０１Ａ（５０２Ａ）および５０１Ｂ（５０２Ｂ）と電極１００１との間に絶縁材１００２が配置されている。上記の電極の構成によりノイズの発生を抑制することが可能になる。
【００４６】
なお、電磁誘導または磁気共鳴による非接触電力伝送であっても良い。図１１は、電磁誘導または磁気共鳴による非接触電力伝送の場合のシステムの構成を示す図である。  
図１１に示すように、非接触電力送電部３０１は、二次コイル３１３に接続された送電コイル１１０１を有する。スタンド５００は、送電コイル１１０１に対向配置された受電コイル１１１１を有する。受電コイル１１１１は、送電コイル１１１２に接続されている。非接触電力受電部１２３は、受電コイル１１２１を有する。受電コイル１１２１は送電コイルに対向配置されている。
【００４７】
本実施形態のスタンド５００によれば、コンピュータ１０を支持してユーザが使用しやすいようにすると共に、スタンド５００内に設けられた受電部としての電極５０１Ａ、５０１Ｂ、電力を伝送する伝送部としての配線５０３Ａ、５０３Ｂ、伝送部から伝送された電力を非接触電力伝送によってコンピュータ１０に対して送電する送電部としての５０２Ｂ、５０２Ｂにより、電力を中継することが可能になる。
【００４８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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