(57)【要約】【課題】簡単な幾何学的形状の構成で、コイル間の相対的な位置ずれに起因する電力伝送効率の低減を抑制可能な電力伝送システムを提供する。【解決手段】第１平面上に配置された長方形状の送電コイル１１と、第１平面に平行に対向する第２平面上に配置され、送電コイル１１の長辺に直交する長辺であって、送電コイル１１の短辺より長い長辺及び送電コイル１１の長辺より短い短辺を有する長方形状の受電コイル２１とを備える。受電コイル２１が、送電コイル１１から非接触で電力を受電する。【選択図】図２
2018113765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１平面上に配置された長方形状の送電コイルと、
前記第１平面に平行に対向する第２平面上に配置され、前記送電コイルの長辺に直交する長辺であって、前記送電コイルの短辺より長い長辺及び前記送電コイルの長辺より短い短辺を有する長方形状の受電コイルと
を備え、前記受電コイルは、前記送電コイルから非接触で電力を受電することを特徴とする電力伝送システム。
【請求項２】
前記送電コイルは、
前記長方形状の外形を定義する主コイルと、
前記第１平面上において前記外形の内部に含まれるように、前記主コイルの長手方向における両端側にそれぞれ配置された、前記外形の長辺の長さの１／３以下の辺を前記長辺とそれぞれ平行にした４角形である２つの副コイルと
を有し、前記主コイル及び前記２つの副コイルは、同一方向の磁界をそれぞれ形成する同一の巻き線方向であることを特徴とする請求項１に記載の電力伝送システム。
【請求項３】
第１平面上の一方向に沿って一定ピッチ、同一配向、同一寸法で周期的に配置された長方形状の複数の送電コイルと、
前記第１平面に平行に対向する第２平面上に配置され、前記送電コイルの長辺に直交する長辺であって、前記送電コイルの短辺より長い長辺、及び前記送電コイルの長辺より短い短辺を有する長方形状の受電コイルと
を備え、前記受電コイルは、前記第１平面上を平行移動することにより、前記複数の送電コイルのそれぞれから非接触で電力を順次受電することを特徴とする電力伝送システム。
【請求項４】
複数の前記送電コイルのそれぞれは、
前記長方形状の外形を定義する主コイルと、
前記第１平面上において前記外形の内部に含まれるように、前記主コイルの長手方向における両端側にそれぞれ配置された、前記外形の長辺の長さの１／３以下の辺を前記長辺とそれぞれ平行にした４角形である２つの副コイルと
を有し、前記主コイル及び前記２つの副コイルは、同一方向の磁界をそれぞれ形成する同一の巻き線方向であることを特徴とする請求項３に記載の電力伝送システム。
【請求項５】
前記複数の送電コイルは、各長辺が前記一方向に対して同一の傾斜角で傾斜するようにそれぞれ配置されることを特徴とする請求項３又は４に記載の電力伝送システム。
【請求項６】
前記複数の送電コイルは、各長辺が前記一方向に対して４５°傾斜するようにそれぞれ配置されることを特徴とする請求項３又は４に記載の電力伝送システム。
【請求項７】
前記受電コイルは、前後方向が前記一方向に沿うように、前記第２平面に平行方向に移動する移動体の底面に固定されることを特徴とする請求項３又は４に記載の電力伝送システム。
【請求項８】
前記受電コイルは、前記送電コイルと同一の構造を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力伝送システム。
【請求項９】
前記受電コイルは、前記送電コイルと同一の寸法を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電力伝送システム。
【請求項１０】
第１平面上から非接触で伝送される電力で、前記第１平面の上方を平行に走行する移動体に前記電力を送電するための電力送電用シートであって、
前記第１平面上の少なくとも一方向に沿って一定ピッチ、同一配向、同一寸法で周期的に配置された長方形状の複数の送電コイルのセットを備え、
前記第１平面に平行に対向する第２平面を前記移動体の底面とし、該底面に固定された、前記送電コイルの長辺に直交する長辺であって、前記送電コイルの短辺より長い長辺、及び前記送電コイルの長辺より短い短辺を有する長方形状の受電コイルに、前記複数の送電コイルのそれぞれから前記電力が順次送電されることを特徴とする電力送電用シート。
【請求項１１】
複数の前記送電コイルのそれぞれは、
前記長方形状の外形を定義する主コイルと、
前記第１平面上において前記外形の内部に含まれるように、前記主コイルの長手方向における両端側にそれぞれ配置された、前記外形の長辺の長さの１／３以下の辺を前記長辺とそれぞれ平行にした４角形である２つの副コイルと
を有し、前記主コイル及び前記２つの副コイルは、同一方向の磁界をそれぞれ形成する同一の巻き線方向であることを特徴とする請求項１０に記載の電力送電用シート。
【請求項１２】
前記複数の送電コイルは、各長辺が前記一方向に対して同一の傾斜角で傾斜するようにそれぞれ配置されることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の電力送電用シート。
【請求項１３】
前記第１平面上の前記一方向に直交する他の方向に沿って一定ピッチ、同一配向、同一寸法で周期的に配置された長方形状の複数の送電コイルの他のセットを更に備えることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の電力送電用シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触型の電力伝送システム及びこの電力伝送システムの送電装置を応用した電力送電用シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触型の電力伝送の方式では、送電側のコイルを流れる電流により発生する磁界が、対向する受電側のコイルを流れる電流に電磁的に結合して、受電側のコイルに電流が流れる。このような非接触型の電力伝送の方式において、送受電コイルのそれぞれにコンデンサを接続して共振回路を構成し、その共振周波数で電力を伝送する「磁界共振結合方式」が知られている。磁界共振結合方式は、送電側コイルと受電側コイルとの間の距離が数十ｃｍ〜数ｍ程度であれば高効率の電力伝送が可能であるため、様々な用途への応用が期待されている。しかしながら、一般的に磁界共振結合方式では、送電側及び受電側の各コイルの軸の位置が、軸に垂直な方向において互いにずれると、電力伝送効率が悪化してしまう。
【０００３】
一方、互いに同じ向きの磁界をそれぞれ発生させる複数の領域を呈するように一平面上に形成された複数の単位コイルによって、位置ずれに起因する電力伝送効率の低減を抑制する技術が提案されている（特許文献１参照）。しかしながら、特許文献１に記載されたコイルでは、幾何学的形状やコイルの設計が複雑になり、コイル当たりの巻線の長さが増大してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１７８４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、簡単な幾何学的形状の構成で、コイル間の相対的な位置ずれに起因する電力伝送効率の低減を抑制可能な電力伝送システム及びこの電力伝送システムの送電装置を応用した電力送電用シート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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、第１平面上に配置された長方形状の送電コイルと、第１平面に平行に対向する第２平面上に配置され、送電コイルの長辺に直交する長辺であって、送電コイルの短辺より長い長辺及び送電コイルの長辺より短い短辺を有する長方形状の受電コイルとを備え、受電コイルが、送電コイルから非接触で電力を受電する電力伝送システムであることを要旨とする。
【０００７】
本発明の第２の態様は、第１平面上の一方向に沿って一定ピッチ、同一配向、同一寸法で周期的に配置された長方形状の複数の送電コイルと、第１平面に平行に対向する第２平面上に配置され、送電コイルの長辺に直交する長辺であって、送電コイルの短辺より長い長辺、及び送電コイルの長辺より短い短辺を有する長方形状の受電コイルとを備え、受電コイルが、第１平面上を平行移動することにより、複数の送電コイルのそれぞれから非接触で電力を順次受電する電力伝送システムであることを要旨とする。
【０００８】
本発明の第３の態様は、第１平面上から非接触で伝送される電力で、第１平面の上方を平行に走行する移動体に電力を送電するための電力送電用シートであって、第１平面上の少なくとも一方向に沿って一定ピッチ、同一配向、同一寸法で周期的に配置された長方形状の複数の送電コイルを備え、第１平面に平行に対向する第２平面を移動体の底面とし、該底面に固定された、送電コイルの長辺に直交する長辺であって、送電コイルの短辺より長い長辺、及び送電コイルの長辺より短い短辺を有する長方形状の受電コイルに、複数の送電コイルのそれぞれから電力が順次送電される電力送電用シートであることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡単な幾何学的形状の構成で、コイル間の相対的な位置ずれに起因する電力伝送効率の低減を抑制可能な電力伝送システム及びこの電力伝送システムの送電装置を応用した電力送電用シートを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る電力伝送システムの基本的な構成を説明する模式的なブロック図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る電力伝送システムの２つのコイルユニットを説明する平面図である。
【図３】図３は、図２のII−II方向から見た断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る送電コイル及び受電コイルのシミュレーションモデルである長方形状のコイルを説明する平面図である。
【図５】図５は、図４の長方形状のコイルの比較例のシミュレーションモデルである正方形状のコイルを説明する平面図である。
【図６】図６は、長方形状及び正方形状の各シミュレーションモデルのパラメータを示す表である。
【図７Ａ】図７Ａは、それぞれ正対する一対の正方形状のコイル及び一対の長方形状のコイルを説明する平面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、それぞれ位置ずれが３３％のときの一対の正方形状のコイル及び一対の長方形状のコイルを説明する平面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、それぞれ位置ずれが６６％のときの一対の正方形状のコイル及び一対の長方形状のコイルを説明する平面図である。
【図８】図８は、一対の長方形状のコイル及び一対の正方形状のコイルそれぞれの、位置ずれと結合係数との関係を示すグラフである。
【図９】図９は、一対の長方形状のコイル及び一対の正方形状のコイルそれぞれの、位置ずれと電力伝送効率（整合効率）との関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、一対の長方形状のコイルの平面方向の位置ずれを説明する平面図である。
【図１１】図１１は、長方形状のコイルのシミュレーションモデルのパラメータに対応する実測用コイルのパラメータの実測値を示す表である。
【図１２】図１２は、一対の長方形状のコイルの伝送効率の実測値及びその近似曲線を、図９のシミュレーション結果と共に示すグラフである。
【図１３】図１３は、面積比が１／２となるコイルを説明する平面図である。
【図１４】図１４は、面積比が１／４となるコイルを説明する平面図である。
【図１５】図１５は、本発明の第２実施形態に係る電力伝送システムが備える送電装置を説明する模式的なブロック図である。
【図１６】図１６は、第２実施形態に係る電力伝送システムが移動体の非接触送電システムに適用された状態を説明する平面図である。
【図１７】図１７は、送電コイルに対して受電コイルが移動するときの重なり合う領域を説明する平面図である。
【図１８】図１８は、一対の長方形状のコイル及び一対の正方形状のコイルそれぞれの、位置ずれと電力伝送効率との関係を示すグラフである。
【図１９】図１９は、一対の長方形状のコイル及び一対の正方形状のコイルそれぞれの、位置ずれと出力電圧との関係を示すグラフである。
【図２０】図２０は、本発明の他の実施形態に係る電力伝送システムが備える送電コイルユニットを説明する平面図である。
【図２１】図２１は、本発明の他の実施形態に係る電力伝送システムが備える送電装置を説明する模式的なブロック図である。
【図２２】図２２は、本発明の他の実施形態に係る電力伝送システムの送電コイル及び受電コイルを説明する平面図である。
【図２３】図２３は、本発明の他の実施形態に係る電力伝送システムの送電コイルを説明する斜視図である。
【図２４】図２４は、本発明の他の実施形態に係る電力伝送システムのコイル間のＸ軸方向の位置ずれと電力伝送効率との関係を示すグラフである。
【図２５】図２５は、本発明の他の実施形態に係る電力伝送システムのコイル間のＹ軸方向の位置ずれと電力伝送効率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の第１及び第２実施形態を説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略する。但し、図面は模式的なものであり、各寸法の関係や比率などは実際のものとは異なる場合がある。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれ得る。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するためのシステムや装置を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。
【００１２】
また、以下の説明における「上方」や「下方」等の上下の定義は、単に説明の便宜上の定義であって、本発明の技術的思想を限定するものではない。例えば、対象を９０°回転して観察すれば上下と左右とは交換して読まれ、１８０°回転して観察すれば上下が反転して読まれることは勿論である。
【００１３】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る電力伝送システムは、図１に示すように、送電コイル１１を有する送電装置１０と、送電コイル１１から非接触で電力を受電する受電コイル２１を有する受電装置２０とを備える。送電コイル１１及び受電コイル２１の平面形状は、何れも図２に示すように長方形である。第１実施形態に係る電力伝送システムでは、送受電コイルのそれぞれにコンデンサを接続して共振回路を構成している。長方形の送電コイル１１に共振回路の共振周波数付近の周波数を持つ電流が流れることにより発生する磁界が、長方形の受電コイル２１を有する受電側の共振回路の共振周波数付近で振動することにより、送電コイル１１から対向する受電コイル２１に磁気共鳴で電力が伝送される磁界共振結合方式の無線電力伝送システムである。
【００１４】
送電装置１０は、長方形の送電コイル１１を有する送電コイルユニット３０と、送電コイル１１と共に送電側共振回路（１１，１２）を構成する送電側共振コンデンサ１２と、送電側共振回路（１１，１２）のインピーダンス整合を行う送電側整合回路１３と、送電側整合回路１３を介して送電側共振回路（１１，１２）に交流電流を供給する電源回路１４と、電源回路１４の駆動を制御する第１の制御回路１５とを備える。
【００１５】
図２及び図３に示すように、送電コイルユニット３０の物理的構成は、アルミニウム等の金属材料からなる矩形平板状の第１の遮蔽板３１と、第１の遮蔽板３１の上方に第１の遮蔽板３１に沿うように配置され、フェライト等の強磁性体からなる矩形平板状の第１の磁性シート３２と、第１の磁性シート３２の上方において第１の磁性シート３２に沿う矩形平板状の送電コイル１１と、第１の遮蔽板３１、第１の磁性シート３２及び送電コイル１１を覆う第１のカバー３３とを備えるシート状の構成である。
【００１６】
受電装置２０は、図１に示すように長方形の受電コイル２１を有する受電コイルユニット４０と、受電コイル２１と共に受電側共振回路（２１，２２）を構成する受電側共振コンデンサ２２と、受電側共振回路(２１，２２)のインピーダンス整合を行う受電側整合回路２３と、受電側整合回路２３を介して受電側共振回路(２１，２２)から供給される電力を消費する負荷側の回路である負荷回路２４と、負荷回路２４の駆動を制御する第２の制御回路２５とを備える。
【００１７】
送電コイルユニット３０と同様に、受電コイルユニット４０の物理的構成も図２及び図３に示すように、アルミニウム等の金属材料からなる矩形平板状の第２の遮蔽板４１と、第２の遮蔽板４１の下方に第２の遮蔽板４１に沿うように配置され、フェライト等の強磁性体からなる矩形平板状の第２の磁性シート４２と、第２の磁性シート４２の下方において第２の磁性シート４２に沿う矩形平板状の受電コイル２１と、第２の遮蔽板４１、第２の磁性シート４２及び受電コイル２１を覆う第２のカバー４３とを備える。
【００１８】
送電コイルユニット３０を構成している第１の遮蔽板３１は、図３において図示を省略したスペーサ等により、所定の間隔を空けた状態で第１の磁性シート３２を支持する。第１の遮蔽板３１は、送電コイル１１側に生じた磁束を遮蔽する他、送電コイル１１及び第１の磁性シート３２により生じる熱を放散する放熱板として機能し得る。第１の磁性シート３２は、送電コイル１１の下方に生じる磁束の変化により遮蔽板３１に発生する渦電流を防止し、熱損失を低減する。第１の磁性シート３２は、樹脂等の絶縁材料からなるスペーサや被覆により、送電コイル１１と電気的に絶縁され、所定の間隔を空けた状態で送電コイル１１を支持する。
【００１９】
送電コイル１１は図２に示すように、第１の遮蔽板３１及び第１の磁性シート３２に沿う第１平面上に長方形状に巻かれる。具体的には、送電コイル１１は、第１平面上の長さａ１の長辺及び幅ｂ１の短辺を有する長方形の４辺に沿って巻かれたリッツ線等の巻線からなる。送電コイル１１は、概略として矩形平板状に形成された渦巻き型（サーキュラ型）のコイルである。図２及び図３において、送電コイル１１の巻数が２であるように図示されているが、例示であり、送電コイル１１の巻数は、単数であっても３以上の複数であってもよい。
【００２０】
受電コイルユニット４０の第２の遮蔽板４１は、例えば、図示を省略したスペーサ等により、所定の間隔を空けた状態で第２の磁性シート４２を支持する。第２の遮蔽板４１は、受電コイル２１側に生じた磁束を遮蔽する他、受電コイル２１及び第２の磁性シート４２により生じる熱を放散する放熱板として機能し得る。第２の磁性シート４２は、受電コイル２１の上方に生じる磁束の変化により遮蔽板４１に発生する渦電流を防止し、熱損失を低減する。第２の磁性シート４２は、樹脂等の絶縁材料からなるスペーサや被覆により、受電コイル２１と電気的に絶縁され、所定の間隔を空けた状態で受電コイル２１を支持する。
【００２１】
受電コイル２１は図２に示すように、第２の遮蔽板４１及び第２の磁性シート４２に沿う第２平面上に長方形状に巻かれる。具体的には、受電コイル２１は、第２平面上の長さａ２の長辺及び幅ｂ２の短辺を有する長方形の４辺に沿って巻かれたリッツ線等の巻線からなる。受電コイル２１は、概略として矩形平板状に形成された渦巻き型（サーキュラ型）のコイルである。図２及び図３では、送電コイル１１の巻数が２であるように図示されているが、例示であり、送電コイル１１の巻数は、単数であっても３以上の複数であってもよいことは送電コイル１１と同様である。
【００２２】
ここで、送電コイル１１の軸は、長方形の重心を通る第１平面の法線に一致するように定義され、受電コイル２１の軸は、長方形の重心を通る第２平面の法線に一致するように定義される。受電コイル２１がなす第２平面と、送電コイル１１がなす第１平面とは互いに平行であるので、第１平面の法線と第２平面の法線とは同一方向に定義される。図２に示すように第１実施形態に係る電力伝送システムでは、送電コイル１１の長辺が受電コイル２１の長辺に、軸方向から見た平面パターン上直交していることが特徴である。
【００２３】
第１実施形態に係る電力伝送システムでは、送電コイル１１の長辺と受電コイル２１の長辺とを直交させることにより、送電コイル１１と受電コイル２１との相対的位置が一定の範囲内で変化しても、送電コイル１１の平面パターンと受電コイル２１の平面パターンとが重なる部分で定義される伝送領域Ｒの面積を一定とすることができる。即ち、送電コイル１１の長辺と受電コイル２１の長辺とを直交させることにより、受電コイル２１が送電コイル１１から受け取る磁束が一定となるので、電力伝送効率ηの変化が抑制される。
【００２４】
なお、図２及び図３に示した例では、送電コイル１１の長辺が第１の遮蔽板３１及び第１の磁性シート３２の一方向（Ｙ軸方向）に沿う各２辺に対して４５°傾斜するように配置され、受電コイル２１の長辺が第２の遮蔽板４１及び第２の磁性シート４２の一方向（Ｘ軸方向）に沿う各２辺に対して４５°傾斜するように配置されて、送電コイル１１の長辺が受電コイル２１の長辺に直交する場合であるが、第１実施形態に係る電力伝送システムは図２に示した配向関係に限定されるものではない。
【００２５】
例えば、送電コイル１１の長辺が第１の遮蔽板３１及び第１の磁性シート３２の一方向（Ｙ軸方向）に沿う各２辺に対して４０°傾斜するように配置することも可能で、この場合は、受電コイル２１の長辺が第２の遮蔽板４１及び第２の磁性シート４２の一方向（Ｘ軸方向）に沿う各２辺に対して５０°傾斜するように配置すれば、送電コイル１１の長辺が受電コイル２１の長辺に直交する配向が選択できる。このように、絶対座標系で４５°傾斜以外の配向を採用しても、送電コイル１１の長辺と受電コイル２１の長辺とが直交する条件となれば、送電コイル１１と受電コイル２１との相対的位置が一定の範囲内で変化した場合においても、送電コイル１１の平面パターンと受電コイル２１の平面パターンが重なる部分で定義される伝送領域Ｒの面積を一定に維持ができる。即ち、特定の座標系に対し４５°傾斜以外の配向を採用しても、送電コイル１１の長辺と受電コイル２１の長辺とを直交する関係であれば、受電コイル２１が送電コイル１１から受け取る磁束が一定となるので、送電コイル１１と受電コイル２１との相対的位置の変動による電力伝送効率ηの変化が抑制される。
【００２６】
同様に、例えば、送電コイル１１の長辺が第１の遮蔽板３１及び第１の磁性シート３２の一方向（Ｙ軸方向）に沿う各２辺に対して３０°傾斜するように配置され、受電コイル２１の長辺が第２の遮蔽板４１及び第２の磁性シート４２の一方向（Ｘ軸方向）に沿う各２辺に対して６０°傾斜するように配置しても、送電コイル１１の長辺が受電コイル２１の長辺に直交する配向が選択でき、送電コイル１１の平面パターンと受電コイル２１の平面パターンが重なる部分で定義される伝送領域Ｒの面積を一定に維持ができる。
【００２７】
図２に示すように、受電コイル２１の長辺の長さａ２は、送電コイル１１の短辺の幅ｂ１より長く、受電コイル２１の短辺の幅ｂ２は、送電コイル１１の長辺の長さａ１より短い。受電コイル２１は、平面パターンとして、長辺が送電コイル１１の長辺に直交し、送電コイル１１と重なる状態で、送電コイル１１から非接触で電力を受電する。詳細には、受電コイル２１の平面パターンが、送電コイル１１の平面パターンと重なる部分で定義される伝送領域Ｒが、送電コイル１１の短辺の幅ｂ１と同じ長さの第１辺と、受電コイル２１の短辺の幅ｂ２と同じ長さの、第１辺に隣接する第２辺とを有する長方形となる状態で、送電コイル１１から非接触で受電する。受電コイル２１は、送電コイル１１から受電する場合、送電コイル１１がなす第１平面に沿う第２平面上において送電コイル１１に互いに平行に対向する。
【００２８】
なお、受電コイル２１の長辺の長さａ２及び短辺の幅ｂ２は、送電コイル１１の長辺の長さａ１及び短辺の幅ｂ１とそれぞれ同一であってもよい。即ち、受電コイル２１は、送電コイル１１の寸法と同一であってもよい。
【００２９】
ここで、第１の遮蔽板３１、第１の磁性シート３２及び第１のカバー３３は、平面パターンとして、送電コイル１１の全領域を含むように配置されればよいため、送電コイル１１に沿う長方形状であってもよいし、送電コイル１１の長辺が斜めに含まれるような長方形状であってもよい。同様に、第２の遮蔽板４１、第２の磁性シート４２及び第２のカバー４３は、平面パターンとして、受電コイル２１の全領域を含むように配置されればよいため、受電コイル２１に沿う長方形状であってもよいし、斜めに送電コイル１１を含むような長方形状であってもよい。
【００３０】
送信側共振コンデンサ１２は、送電コイル１１に直列に接続される。送電側共振コンデンサ１２は、送電側共振回路（１１，１２）の共振周波数を決定する容量を有する。電源回路１４の駆動周波数は、送電側共振回路（１１，１２）の共振周波数付近に設定される。送電側整合回路１３は、送電装置１０から受電装置２０への電力伝送効率ηが最大となるように設計若しくは調整されるインピーダンス整合回路であり、電力伝送に際しては、予め設定された最適値の整合インピーダンスに固定した固定インピーダンス整合回路として用いられる。電源回路１４は、送電側共振回路（１１，１２）の共振周波数の交流電力を供給する種々の回路が採用可能である。例えば、系統電源等の交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、ＡＣ／ＤＣコンバータから供給される直流電力を送電側共振回路（１１，１２）の共振周波数を有する交流電力に変換するインバータとを含む回路等でも構わない。電源回路１４は、送電側共振回路（１１，１２）の共振周波数付近の周波数を有する交流電流を、送電側整合回路１３を介して、送電側共振回路（１１，１２）に供給する。
【００３１】
受電側共振コンデンサ２２は、受電コイル２１に直列に接続される。受電側共振コンデンサ２２は、受電側共振回路（２１，２２）の共振周波数を決定する容量を有する。受電側整合回路２３は、送電装置１０から受電装置２０への電力伝送効率ηが最大となるように設計若しくは調整されるインピーダンス整合回路であり、電力伝送に際しては、予め設定された最適値の整合インピーダンスに固定した固定インピーダンス整合回路として用いられる。負荷回路２４は、例えば、受電側整合回路２３を介して受電側共振回路(２１，２２)から供給される交流電力を直流電力に変換する整流器の他、整流器から供給される電力を蓄える蓄電池と、電動機等の種々の負荷を含むことが出来る。受電側整合回路２３を介して受電側共振回路(２１，２２)から供給される電力が負荷回路２４の蓄電池や負荷に供給される。或いは、送電装置１０から伝送された交流電力を直接、又はＡＣ／ＤＣコンバータ等を介して、電動機等の種々の負荷に供給するようにしてもよい。
【００３２】
第１の制御回路１５は、例えば、プロセッサ、メモリ及び入出力インターフェースを備える、マイクロコントローラ等のコンピュータから構成してもよく、特化した専用のアナログ回路等で実現してもよい。第１の制御回路１５は、電源回路１４の動作を制御することにより、送電装置１０の動作を制御する。第１の制御回路１５は、例えば、受電コイルユニット４０が送電コイルユニット３０に対する所定の位置に配置されることに応じて、電源回路１４に駆動信号を送信する。電源回路１４は、駆動信号に応じて、送電側共振回路（１１，１２）に供給する所定の周波数の交流電力を、インバータにより生成する。第１の制御回路１５は、無線通信により、送電装置１０からの送電の開始を通知する信号を受電装置２０に送信したり、送電装置１０からの送電の開始を要求する信号を受電装置２０から受信したりするようにしてもよい。
【００３３】
第２の制御回路２５は、例えば、プロセッサ、メモリ及び入出力インターフェースを備える、マイクロコントローラ等のコンピュータから構成してもよく、特化した専用のアナログ回路等で実現してもよい。第２の制御回路２５は、負荷回路２４の動作を制御することにより、受電装置２０の動作を制御する。第２の制御回路２５は、例えば、送電側共振回路（１１，１２）に交流電力が供給され、即ち、送電コイル１１からの電力伝送が開始されることに応じて、負荷回路２４に駆動信号を送信する。例えば、負荷回路２４は、駆動信号に応じて、蓄電池等の負荷に供給する所定の直流電力を、整流器等の変換器により生成し、変換器と蓄電池との間の配線を開閉する継電器を閉状態にすることにより、直流電力を蓄電池や負荷に供給する。第２の制御回路２５は、無線通信により、送電の開始を要求する信号を送電装置１０に送信することにより、送電装置１０に送電を開始させるようにしてもよい。
【００３４】
磁界共振結合方式の非接触電力伝送において、電力伝送効率ηは、コイル間の結合係数ｋと、共振回路のＱ値との積によって決定される。Ｑ値は、各コイルの自己インダクタンスと巻線抵抗により決定されるため、周波数が一定であれば一定となる。一方、結合係数ｋは、コイル間の磁気的な結合状態により変化する。一般的に、コイルの軸の位置が、軸に垂直な方向において互いにずれる場合、受電側のコイルが受け取る磁束が変化して結合係数ｋが変化し、結果として電力伝送効率ηが変化してしまう。
【００３５】
既に述べたとおり、受電コイル２１の平面パターンが、送電コイル１１の平面パターンと直交して重なるように設定しているため、受電コイル２１が送電コイル１１と相対的に、平面方向（軸に垂直な方向）の所定の範囲内に平行移動する限り、伝送領域Ｒの面積が変化しない。このように、第１実施形態に係る電力伝送システムによれば、受電コイル２１と送電コイル１１との相対的位置関係が変動しても、伝送領域Ｒの面積が一定である。このため、受電コイル２１が送電コイル１１から受け取る磁束は一定となり、受電コイル２１と送電コイル１１との相対的位置の変動による電力伝送効率ηの変化が抑制される。
【００３６】
−シミュレーション−
以下、３次元電磁界シミュレータＡＮＳＹＳ  ＨＦＳＳ（登録商標）によるシミュレーション結果を用いて、第１実施形態に係る電力伝送システムの技術的効果に関して説明する。
【００３７】
図４に示すように、第１実施形態に係る電力伝送システムが備える送電コイル１１又は受電コイル２１に対応するシミュレーションモデルとして、長さａの長辺及び幅ｂの短辺を有する長方形の４辺に沿って巻数２で巻かれた巻線からなるコイルＰを定義した。長さａ＝４５ｃｍ、幅ｂ＝１５ｃｍとした。送電コイル１１及び受電コイル２１間の電力伝送に関するシミュレーションは、平面パターンとして各長辺が互いに直交するように対向する一対のコイルＰ（コイルＰ１及びコイルＰ２）を用いて実行される。
【００３８】
また、図５に示すように、第１の実施形態に係るコイルＰの比較例となるシミュレーションモデルとして、長さｃの１辺を有する正方形の４辺に沿って巻数２で巻かれた巻線からなるコイルＱを定義した。正方形の１辺の長さｃは、正方形の対角線の長さが、コイルＰの長辺の長さａに等しくなるように、ｃ＝ａ／（２1/2）とした。正方形状のコイル間の電力伝送に関するシミュレーションは、平面パターンとして１辺が他方のコイルの１辺と平行になるように対向する一対のコイルＱ（コイルＱ１及びコイルＱ２）を用いて実行される。
【００３９】
図６に示すように、第１実施形態に係る長方形状のコイルＰ及び比較例に係る正方形状のコイルＱについて、それぞれ、巻線は直径３ｍｍの銅線、隣接する巻線間の距離は１０ｍｍに設定した。コイルＰの自己インダクタンスは３．２μＨ、コイルＰと共に共振回路を成す共振コンデンサの容量は４３ｐＦと計算される。コイルＱの自己インダクタンスは４．０μＨ、コイルＱと共に共振回路を成す共振コンデンサの容量は３４ｐＦと計算される。コイルＰを有する共振回路及びコイルＱを有する共振回路の共振周波数は、共に１３．５６ＭＨｚを採用した。
【００４０】
図７Ａに示すように、比較例に係る正方形状のコイルＱ１とコイルＱ２とが正対する（平面パターンとして一致する）位置を基準として、図７Ｂ及び図７Ｃに示すように、正方形状のコイルＱ１及びコイルＱ２のずれた領域の割合をパラメータとして、一対のコイルの、正対する（平面視において一致する）位置から平面方向において平行移動する場合の位置ずれの値を定義した。上述の通り、コイルＰ１及びコイルＰ２の各長辺の長さａは、コイルＱ１及びコイルＱ２の各対角線の長さに等しい。このため、コイルＰ１及びコイルＰ２が、各辺がコイルＱ１及びコイルＱ２の各辺に対して４５°×ｎ（ｎは整数）傾斜し、各重心がコイルＱ１及びコイルＱ２の各重心にそれぞれ一致するように配置された状態を仮定して、コイルＰ１及びコイルＰ２の位置ずれの値が定義される。
【００４１】
図７Ａに示すように、位置ずれが０％のとき、比較例に係る一対のコイルＱ１及びコイルＱ２、第１実施形態に係る一対のコイルＰ１及びコイルＰ２は、それぞれ正対する。ここで、図７Ｂに示すように、比較例に係るコイルＱ１又はコイルＱ２の１辺に沿う一方向（Ｘ軸の正方向）に、コイルＱ２がｃ／３だけ平行移動したとき、１／３≒３３％であるため、コイルＱ１及びコイルＱ２間のＸ軸方向の位置ずれは３３％と定義される。よって、図７Ａに示す状態から、第１実施形態に係るコイルＰ２がＸ軸の正方向にｃ／３だけ平行移動した状態のときに対しても、第１実施形態に係るコイルＰ１及びコイルＰ２間のＸ軸方向の位置ずれ３３％が適用される。
【００４２】
同様に、図７Ｃに示すように、図７Ａに示す状態から、比較例に係るコイルＱ２がＸ軸の正方向に、２ｃ／３だけ平行移動したとき、コイルＱ１及びコイルＱ２間のＸ軸方向の位置ずれは２／３≒６６％である。よって、図７Ａに示す状態から、第１実施形態に係るコイルＰ２がＸ軸の正方向に２ｃ／３だけ平行移動したとき、コイルＰ１及びコイルＰ２間のＸ軸方向の位置ずれは６６％が適用される。図７Ａ〜図７Ｃに示すように、Ｘ軸方向の位置ずれが少なくとも０％から６６％の範囲において、第１実施形態に係るコイルＰ１及びコイルＰ２が重なり合う伝送領域Ｒの面積は一定＝１００％である。一方、比較例に係るコイルＱ１及びコイルＱ２の重なり合う部分の面積は、位置ずれ３３％で６６％、位置ずれ６６％で３３％と減少している。
【００４３】
次に、送電側整合回路１３及び受電側整合回路２３にそれぞれ対応するシミュレーションモデルの設計について説明する。先ず、第１実施形態に係る一対のコイルＰ及び比較例に係る一対のコイルＱそれぞれに対応する二端子対回路のＺパラメータを、ＡＮＳＹＳ  ＨＦＳＳ（登録商標）を用いた解析により取得する。Ｚパラメータは、図７Ａ〜図７Ｃに示すように、Ｘ軸方向の位置ずれが０％，３３％，６６％のそれぞれの場合について算出される。
【００４４】
そして、ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）を用いた回路解析により、各Ｚパラメータを有する二端子対回路に、共振コンデンサ、整合回路を加えた場合の整合効率（電力伝送効率η）を算出する。整合回路の形状及び各素子の値は、３種類の配置における各電力伝送効率ηの平均値が最大となるようにパターンサーチにより決定される。また、ＡＮＳＹＳ  ＨＦＳＳ（登録商標）により取得された各Ｚパラメータを用いて、結合係数ｋを算出した。結合係数ｋの算出に際して、周波数は１３．５６ＭＨｚ、コイル間の距離は１０ｃｍを採用した。
【００４５】
以上のように設計されたシミュレーションモデルにより、Ｘ軸方向の位置ずれが０％〜６６％のときの長方形状のコイルＰ及び正方形状のコイルＱそれぞれの結合係数ｋを算出し、算出結果を図８に示した。同様に、Ｘ軸方向の位置ずれが０％〜６６％のときの長方形状のコイルＰ及び正方形状のコイルＱそれぞれの整合効率（電力伝送効率η）を算出し、算出結果を図９に示した。
【００４６】
図８に示すように、比較例に係る正方形状のコイルＱの結合係数ｋは、Ｘ軸方向の位置ずれが０％〜６６％の範囲において大きく変化する一方、第１実施形態に係る長方形状のコイルＰの結合係数ｋは、Ｘ軸方向の位置ずれが０％〜６６％の範囲においてほぼ一定である。これにより、対向するコイル同士が重なる領域の面積が一定であれば、結合係数ｋの変化がほぼ一定であり、第１実施形態に係る長方形状のコイルＰの結合係数ｋは、比較例に係る正方形状のコイルＱに比べて、位置ずれにより変化しにくいことが確認された。
【００４７】
図９に示すように、比較例に係る正方形状のコイルＱの電力伝送効率ηは、Ｘ軸方向の位置ずれが０％〜３５％の範囲において概ね９０％以上という高い値を維持するが、Ｘ軸方向の位置ずれが３５％から６６％まで変化するに連れて著しく低下してしまう。一方、第１実施形態に係る長方形状のコイルＰの電力伝送効率ηは、Ｘ軸方向の位置ずれが０％〜６６％の範囲において概ね９０％以上という高い値を維持した状態でほぼ一定である。なお、Ｘ軸方向の位置ずれが０％，３３％，６６％のときの、コイルＱの電力伝送効率ηの平均値は７７．８％であり、コイルＰの電力伝送効率ηの平均値は９３．１％であった。これにより、長方形状のコイルＰの電力伝送効率ηは、正方形状のコイルＱに比べて、Ｘ軸方向の位置ずれにより変化しにくく、高い値を維持可能であることが確認された。
【００４８】
同様に、上述のシミュレーションモデルを用いて、平面パターンとして各長辺が互いに直交するように対向する一対の長方形状のコイルＰが、Ｘ軸の正方向のみならず、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に位置ずれする場合のシミュレーションを行った。具体的には、図１０に示すように、一方のコイルＰ１の重心を点Ｇ０として、他方のコイルＰ２の重心が平面パターンとして点Ｇ１〜点Ｇ８に一致するように、コイルＰ２をコイルＰ１に対して相対的に移動させた場合の電力伝送効率ηをシミュレーションにより算出した。Ｘ軸およびＹ軸は、点Ｇ０を原点として、Ｘ軸方向とコイルＰ１の長辺との成す角が４５°となるように定義した。
【００４９】
コイルＰ２の重心が点Ｇ０の場合、コイルＰのＸ−Ｙ平面の位置ずれはＸ軸方向０％、Ｙ軸方向０％であり、この場合のコイルＰ間の電力伝送効率ηは、９４．３％であった。コイルＰ２の重心が点Ｇ１の場合、Ｘ−Ｙ平面の位置ずれはＸ軸方向６６％、Ｙ軸方向０％であり、この場合の電力伝送効率ηは、９１．６％であった。以下同様に、点Ｇ２の場合の位置ずれはＸ軸方向３３％、Ｙ軸方向−３３％であり、この場合の電力伝送効率ηは、９５．０％であった。点Ｇ３の場合の位置ずれはＸ軸方向０％、Ｙ軸方向−６６％であり、この場合の電力伝送効率ηは、８９．４％であった。点Ｇ４の場合の位置ずれはＸ軸方向−３３％、Ｙ軸方向−３３％であり、この場合の電力伝送効率ηは、９４．９％であった。点Ｇ５の場合の位置ずれはＸ軸方向−６６％、Ｙ軸方向０％であり、この場合の電力伝送効率ηは、９１．６％であった。点Ｇ６の場合の位置ずれはＸ軸方向−３３％、Ｙ軸方向３３％であり、この場合の電力伝送効率ηは９４．８％であった。点Ｇ７の場合の位置ずれはＸ軸方向０％、Ｙ軸方向６６％であり、この場合の電力伝送効率ηは、９１．６％であった。点Ｇ８の場合の位置ずれはＸ軸方向３３％、Ｙ軸方向３３％であり、この場合の電力伝送効率ηは、９４．９％であった。
【００５０】
以上のように、一対の長方形状のコイルＰの電力伝送効率ηは、コイルＰ２の重心が点Ｇ０〜Ｇ８のすべての位置に移動した場合において８９％以上であり、電力伝送効率ηの平均値は９３．０％であった。よって、コイルＰ２の重心が、点Ｇ１〜Ｇ８が成す１辺が３０ｃｍ（＝２ｂ）の正方形の領域Ｓ内に位置する場合において、コイルＰの電力伝送効率ηは変化しにくく、高い値を維持可能であることが理解される。
【００５１】
以上から、第１実施形態に係る電力伝送システムは、コイルＰのように、平面パターンとして各長辺が互いに直交するように対向する一対の長方形状の送電コイル１１及び受電コイル２１を備えるため、平面方向の相対的位置の変動に起因する電力伝送効率ηの低減を抑制可能であることが理解される。
【００５２】
−実測−
以下、上述のシミュレーション結果の有効性を確認するために、シミュレーションモデルに対応するように作製された電力伝送システムの電力伝送効率ηの実測について説明する。
【００５３】
先ず、上述のシミュレーションモデルのコイルＰと同様の構成を有するように作製された、送電コイル１１及び受電コイルにそれぞれ対応する実測用の一対の長方形状のコイルについて説明する。実測用コイルは、表皮効果等による巻線抵抗の増大を防ぐため、直径３ｍｍの銅パイプにより作製された。図１１に示すように、実測用コイルの各パラメータの実測値は、ＡＮＳＹＳ  ＨＦＳＳ（登録商標）によるシミュレーションモデルの各パラメータに近いことが確認された。
【００５４】
次に、上述のシミュレーションモデルの整合回路と同様の構成を有するように作製された、送電側整合回路１３及び受電側整合回路２３にそれぞれ対応する実測用の整合回路について説明する。ここでは、図７Ａ〜図７Ｃに示す例と同様に、それぞれＸ軸方向の位置ずれが０％，３３％，６６％の一対の実測用コイルを二端子対回路として、ネットワークアナライザにより二端子対回路のＳパラメータを取得した。ＳパラメータはＭＡＴＬＡＢ（登録商標）によりＺパラメータに変換され、上述のシミュレーションモデルの設計と同様に、Ｘ軸方向の位置ずれが０％，３３％，６６％のときの電力伝送効率ηの平均値が最大となる整合回路の形状及び各素子の値が決定される。以上のように決定された値に近いチップコンデンサ及び空芯コンデンサを、決定された回路形状を成すようにプリント基板にはんだ付けすることにより、実測用の整合回路が作製された。
【００５５】
電力伝送効率ηの実測は、一対のコイル及び整合回路を含む二端子対回路のＳパラメータを取得することにより行われた。具体的には、平面パターンとして長辺が互いに直交するように対向させた実測用の一対のコイルのＸ軸方向の位置ずれが０％，３３％，６６％のときの各Ｓパラメータを、ネットワークアナライザにより取得し、それぞれ｜Ｓ21｜2を算出することにより電力伝送効率ηを取得した。
【００５６】
図１２に示すように、第１実施形態に係る長方形状のコイルを用いた電力伝送システムの電力伝送効率ηの実測値は、位置ずれが０％〜６６％の範囲において概ね８５％以上という高い値を維持した。また、実測値は、図９のシミュレーション結果に概ね一致した。これにより、平面パターンとして長辺が互いに直交するように対向する長方形状のコイルは、位置ずれにより変化しにくく、高い値を維持可能な電力伝送効率ηを実現することが確認された。
【００５７】
なお、Ｘ軸方向の位置ずれが０％，３３％，６６％のときの電力伝送効率ηの実測値の平均値は８９．６％であり、シミュレーション結果に比べて３．５％程低い値であった。実測値がシミュレーション結果に比べて僅かに低い値となった原因は、実測用コイルの形状の誤差や整合回路の損失等が考えられる。
【００５８】
−コイル設計−
上述のシミュレーション及び実測では、コイルの長辺の長さａを４５ｃｍ、短辺の幅ｂを１５ｃｍとした。このとき、１つのコイルの全面積に対する伝送領域Ｒの面積比は、長辺と短辺のアスペクト比１／３に一致し、伝送領域Ｒの面積は２２５ｃｍ２（＝ｂ2）となる。ここで、図１０に破線で示したような１辺の長さが２ｂで、１辺がコイルの長辺に平行な正方形の領域Ｓを定義する。図１０おいて、実線で示した右上がりの長方形のコイルＰ１の重心を中心として有する、破線の正方形の領域Ｓ内に、左上がりの長方形となる他方のコイルの重心が平面上で移動するとき、伝送領域Ｒの面積が一定となり、高い電力伝送効率ηが維持される。右上がりのコイルＰ１の重心を原点とすると、Ｙ軸方向の位置ずれがないとき、Ｘ軸方向の位置ずれの許容範囲が最大となり、正負両方向にそれぞれ２１．２ｃｍ（＝２1/2ｂ）の範囲となる。同様に、Ｘ軸方向の位置ずれがないとき、Ｙ軸方向の位置ずれの許容範囲が最大となり、正負両方向にそれぞれ２１．２ｃｍ（＝２1/2ｂ）の範囲となる。
【００５９】
これに対して、図１３に示すように、コイルの長辺の長さａ＝４０ｃｍ、短辺の幅ｂ＝２０ｃｍとすると、１つのコイルの全面積に対する伝送領域Ｒの面積比は１／２であり、伝送領域Ｒの面積は４００ｃｍ２（＝ｂ2）となる。このとき、伝送領域Ｒの面積が一定となる範囲を示す正方形の１辺の長さは２０ｃｍ（＝ｂ）となる。また、Ｙ軸方向の位置ずれがないとき、Ｘ軸方向の位置ずれの許容範囲が最大となり、正負両方向にそれぞれ１４．１ｃｍ（＝ｂ／（２1/2））の範囲となる。同様に、Ｘ軸方向の位置ずれがないとき、Ｙ軸方向の位置ずれの許容範囲が最大となり、正負両方向にそれぞれ１４．１ｃｍ（＝ｂ／（２1/2））の範囲となる。このように、面積比が大きい場合、送電側及び受電側のコイルの重なる部分で定義される伝送領域Ｒの面積が増えて磁気的な結合が強化されるため、結合係数ｋを大きくすることができるが、Ｘ軸及びＹ軸方向の位置ずれの許容範囲が小さくなってしまうトレードオフ（二律背反）の関係が発生する。
【００６０】
また、図１４に示すように、コイルの長辺の長さａ＝４０ｃｍ、短辺の幅ｂ＝１０ｃｍとすると、１つのコイルの全面積に対する伝送領域Ｒの面積比は１／４であり、伝送領域Ｒの面積は１００ｃｍ２（＝ｂ2）となる。このとき、伝送領域Ｒの面積が一定となる範囲を示す正方形の１辺の長さは３０ｃｍ（＝３ｂ）となる。また、Ｙ軸方向の位置ずれがないとき、Ｘ軸方向の位置ずれの許容範囲が最大となり、正負両方向にそれぞれ２１．４ｃｍ（＝３ｂ／（２1/2））の範囲となる。同様に、Ｘ軸方向の位置ずれがないとき、Ｙ軸方向の位置ずれの許容範囲が最大となり、正負両方向にそれぞれ２１．４ｃｍ（＝３ｂ／（２1/2））の範囲となる。面積比が小さい場合、伝送領域Ｒの面積が小さくなってしまうため結合係数ｋは小さくなるが、Ｘ軸及びＹ軸方向の位置ずれの許容範囲を大きくすることができる。
【００６１】
以上のように、コイル間の結合係数ｋと位置ずれの許容範囲との間には、トレードオフの関係がある。したがって、コイルの面積比は、結合係数ｋ及び位置ずれの許容範囲の設計値を考慮してコイルの形状を決定することにより、適宜調整されればよい。
【００６２】
以上説明したように、第１実施形態に係る電力伝送システムによれば、それぞれ長方形状の送電コイル１１及び受電コイル２１が、平面パターンとして各長辺が互いに直交するように対向した状態で電力が伝送されるため、コイルの平面パターンが重なり合う部分で定義される伝送領域Ｒの面積の、位置ずれによる変化を抑制することができる。よって、第１実施形態に係る電力伝送システムは、送電コイル１１及び受電コイル２１間の結合係数ｋを安定させることができ、コイル間の相対的な位置ずれに起因する電力伝送効率ηの低減を抑制することができる。
【００６３】
仮に、平面パターンとして一致するように正対して配置された長方形状のコイル間で、磁界共振結合方式で非接触電力伝送を行う場合、コイル間に平面方向における位置ずれが生じると、電力伝送効率が著しく低下してしまう。この問題に対して、円形状や正方形状のコイルを採用すること他に、受電側のコイルより大きな送電側のコイルやアレイ状に配置された複数の単位コイルのパターンを採用する場合があったが、この場合、接地面積が大きくなってしまったり、設計が複雑になったりする可能性があった。
【００６４】
第１実施形態に係る電力伝送システムによれば、互いに対向する一対の長方形状のコイルが、平面パターンとして各長辺が互いに直交するように配置されるという簡単な構成で、コイル間の相対的な位置ずれに起因する電力伝送効率の低減を抑制することができる。よって、第１実施形態に係る電力伝送システムによれば、簡単に小型化が可能であり、複雑な設計や多量の材料が不要になるという技術的利点に加えて、可変インピーダンス整合回路が不要であるため製造コストを低減することができるという顕著な技術的効果を奏することができる。
【００６５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る電力伝送システムは、図１５に示すように、複数の送電コイル１１_1,１１_2，……，１１_n（ｎ：２以上の整数）を２次元配列したシート状の送電装置１０Ａを電力送電用シートとして備える点で、便宜上、単一の送電コイル１１で例示的に説明した送電装置１０を備える第１実施形態に係る電力伝送システムと異なる。第２実施形態において説明しない構成、作用及び効果は、第１実施形態と同様であるため省略する。
【００６６】
送電装置１０Ａは、例えば、複数の送電装置１０_1，１０_2，……，１０_nを含む。複数の送電装置１０_1〜１０_nは、複数の送電コイル１１_1〜１１_nと、複数の送電コイル１１_1〜１１_nにそれぞれ対応する複数の送電側共振コンデンサ１２_1〜１２_nと、複数の送電側整合回路１３_1〜１３_nと、複数の電源回路１４_1〜１４_nと、複数の第１の制御回路１５_1〜１５_nとをそれぞれ備える。複数の送電側整合回路１３_1〜１３_nは、複数の送電コイル１１_1〜１１_n及び複数の送電側共振コンデンサ１２_1〜１２_nからそれぞれ構成される複数の共振回路のインピーダンス整合をそれぞれ行う。複数の送電側整合回路１３_1〜１３_nのそれぞれのインピーダンスは、各送電コイル１１_1〜１１_nから受電コイル２１への電力伝送効率ηが最大となるように設計されるが、電力伝送時には固定インピーダンスで使用できる。
【００６７】
第２実施形態に係る電力伝送システムは、図１６に示すように、工場用の無人搬送車（ＡＧＶ）等の移動体５０を駆動する電源（２次電源）である蓄電池を充電する非接触送電システム等に適用可能である。このため、第２実施形態に係る電力伝送システムでは、移動体５０の走行することが予定されている走行路の表面に、一定のピッチで周期的に配列された複数の送電コイル１１_1〜１１_nを有する送電コイルユニット３０Ａを備えた送電装置１０Ａを電力送電用シートとして工場の床面に用意する。そして、移動体５０の底面（下面）に固定された受電装置２０に対して、送電装置１０Ａをなす電力送電用シートの送電コイル１１_1〜１１_nのそれぞれから、無線で電力が逐次供給される。受電装置２０が備える受電コイルユニット４０は、複数の送電コイル１１_1〜１１_nがなす第１平面に平行に対向する移動体５０の底面に相対的に固定された単一の受電コイル２１を有する。
【００６８】
複数の第１の制御回路１５_1〜１５_nのそれぞれは、例えば、移動体５０が複数の送電コイル１１_1〜１１_nが配列された走行路を走行することにより受電コイル２１の平面パターンが、対応する送電コイル１１_1〜１１_nの平面パターンに重なる位置に配置されることに応じて、対応する電源回路１４_1〜１４_nに駆動信号を送信する。電源回路１４_1〜１４_nは、対応する第１の制御回路１５_1〜１５_nから送信される駆動信号に応じて、対応する複数の送電コイル１１_1〜１１_n及び複数の送電側共振コンデンサ１２_1〜１２_nからそれぞれ構成される送電側共振回路に供給する所定の周波数の交流電力を生成する。
【００６９】
複数の送電コイル１１_1〜１１_nは、第１の遮蔽板３１及び第１の磁性シート３２（図３参照）に沿う第１平面上に、互いに同一の長方形状に巻かれて図１６に示すように配列されて電力送電用シートを構成する。複数の送電コイル１１_1〜１１_nは、第１平面における一方向（Ｙ軸方向）に配列されて移動体５０の走行経路を帯状に定義する。具体的には、各送電コイル１１_1〜１１_nは、他の送電コイル１１_1〜１１_nの何れかのパターンが一方向に平行移動するときの写像に一致するように、等間隔に配置される。このため、送電コイルユニット３０Ａが備える第１の遮蔽板３１、第１の磁性シート３２及び第１のカバー３３は、それぞれ、複数の送電コイル１１_1〜１１_nの配列方向（Ｙ軸方向）に延伸する帯状の構成となる。また、複数の送電コイル１１_1〜１１_nは、平面パターンとして、各長辺が、帯状の配列方向に対して４５°傾斜するように、一定ピッチ、同一配向、同一寸法で周期的に配置されて電力送電用シートを構成している。
【００７０】
既に述べたように、第２実施形態に係る電力伝送システムにおいては、移動体５０の底面に単一の受電コイル２１を有する受電コイルユニット４０が固定される。移動体５０は、複数の送電コイル１１_1〜１１_nが帯状の領域内に配列された第１平面に沿って、第１平面の上方を平行に移動する。受電コイル２１は、概略として矩形平板状であるが、第１平面に平行な第２平面上に位置している。受電コイル２１は、移動体５０が帯状の走行経路の上を移動するのに伴って、複数の送電コイル１１_1〜１１_nが配列された電力送電用シートの上を順次平行に移動する。
【００７１】
第１実施形態に係る電力伝送システムと同様に、受電コイル２１は、第２平面上に各送電コイル１１_1〜１１_nの短辺より長い長辺、及び各送電コイル１１_1〜１１_nの長辺より短い短辺を有する長方形状に巻かれる。受電コイル２１の平面パターンは、長辺が各送電コイル１１_1〜１１_nの長辺に直交し、各送電コイル１１_1〜１１_nの平面パターンと重なる状態で、各送電コイル１１_1〜１１_nから非接触で逐次受電して移動する。詳細には、受電コイル２１の平面パターンが、各送電コイル１１_1〜１１_nの平面パターンのそれぞれと順次重なる部分で定義される伝送領域Ｒが、各送電コイル１１_1〜１１_nの短辺の幅ｂ１と同じ長さの第１辺と、受電コイル２１の短辺の幅ｂ２と同じ長さの、第１辺に隣接する第２辺とを有する長方形となる状態で、各送電コイル１１_1〜１１_nのそれぞれから非接触で順次受電しながら平行移動する。
【００７２】
具体的には、受電コイル２１の平面パターンの配向は、長辺が複数の送電コイル１１_1〜１１_nの各長辺に直交するように選択される。このように配向された選択された受電コイル２１は、第２平面に沿って移動する前後方向が定義された移動体５０の底部に、移動体５０の前後方向が複数の送電コイル１１_1〜１１_nの配列方向に沿う状態で固定される。このような幾何学的方位の選択により、図１６に示すように、走行路に配列された複数の送電コイル１１_1〜１１_nの上方を移動体５０が走行する間、受電コイル２１の長辺が常に複数の送電コイル１１_1〜１１_nの各長辺と直交しているので、走行路に直交する方向に移動体５０の位置が変位しても、各送電コイル１１_1〜１１_nの平面パターンと重なる状態が維持される。
【００７３】
図１７は、電力送電用シートを構成している複数の送電コイル１１_1〜１１_nのうちの１つの送電コイル１１_nに着目した図である。受電コイル２１は、図３に示したのと同様に、送電コイル１１_nの上方に位置しながら平行移動する。即ち、図１７に示した配列方向（Ｙ軸方向）に沿って、受電コイル２１は矢印の方向に平行移動するが、移動体５０が走行する間に送電コイル１１_nの平面パターンと受電コイル２１の平面パターンが重なる部分で定義される伝送領域Ｒの面積が一定となる時間を増加させることができる。更に、受電コイル２１は、走行路の幅方向、即ち移動体５０の左右方向（Ｘ軸方向）において、所定の範囲内で位置ずれする限り、各送電コイル１１_1〜１１_nの平面パターンと重なり合う部分で定義される伝送領域Ｒの面積が変化しない。よって、移動体５０が走行する間、複数の送電コイル１１_1〜１１_nに対して左右方向に位置ずれする場合であっても、伝送領域Ｒの面積の変化を低減することができ、位置ずれの許容範囲を向上することができる。
【００７４】
移動体５０が、複数の送電コイル１１_1〜１１_nが配列された走行経路の上を走行するに伴い、受電コイル２１は、複数の送電コイル１１_1〜１１_nのそれぞれから順次、電力を継続的に受信する。受電コイル２１が、複数の送電コイル１１_1〜１１_nのそれぞれから順次受信した電力によって、移動体５０に搭載された２次電源となる蓄電池を充電する。具体的には、床側のシート状の送電装置１０Ａの複数の送電コイル１１_1〜１１_nのそれぞれから電力伝送が開始されると、移動体５０側の受電装置２０では、受電側共振回路(２１，２２)により交流電力が受信され、受電側整合回路２３を介して負荷回路２４に供給される。負荷回路２４では、第２の制御回路２５の制御に応じて、受電コイル２１が受信した交流電力を、蓄電池に供給する所定の直流電流に変換して、直流電流が移動体５０の蓄電池に供給されることにより、蓄電池が充電される。
【００７５】
−コイル設計−
以下、第１実施形態と同様にＡＮＳＹＳ  ＨＦＳＳ（登録商標）によるシミュレーションを使用して、第２実施形態に係る電力伝送システムに適用可能なコイル設計の例及びその技術的効果に関して説明する。第１実施形態では共振周波数として１３．５６ＭＨｚを採用したが、ここでは、電気自動車（ＥＶ）等に用いられる給電装置の駆動周波数の一例として８５ｋＨｚを採用する。
【００７６】
図４で定義したのと同様に、各送電コイル１１_1〜１１_n及び受電コイル２１に対応する一対のコイルＰとして、長辺の長さａ及び短辺の幅ｂを有する長方形状に巻かれたコイルを定義する。ここでは、長さａ＝５２．５ｃｍ、幅ｂ＝２２．５ｃｍとし、一対のコイル間の距離は１０ｃｍを採用した。一対のコイルＰのパターンが重なり合う部分で定義される伝送領域Ｒの面積は、５０６．２５ｃｍ２（＝ｂ2）であり、第１実施形態と比べて、周波数の低下により領域Ｓの面積が増大している。
【００７７】
また、コイルＰの比較例として、長さｃの１辺を有する正方形状のコイルＱを定義した。長さｃは、第１実施形態と同様に３２ｃｍを採用し、Ｘ軸方向の位置ずれについても、第１実施形態における３３％，６６％のときの移動距離である１０６ｍｍ，２１２ｍｍを、一方のコイルに対して他方のコイルがＸ軸方向に平行移動する距離と定義した。なお、コイルＱの自己インダクタンスはコイルＰと同じ１９５μＨである。
【００７８】
図１８に示すように、比較例に係る正方形状のコイルＱの電力伝送効率ηは、Ｘ軸方向の位置ずれが０〜１３０ｍｍの範囲において概ね９０％以上という高い値を維持するが、位置ずれが１３０ｍｍから２１２ｍｍまで変化するに連れて７５％程度まで低下してしまう。一方、第２実施形態に係る長方形状のコイルＰの電力伝送効率ηは、位置ずれが０〜２１２ｍｍの範囲において概ね８０％以上という高い値を維持した状態でほぼ一定である。特に、図１６に定義したＸ軸方向の位置ずれが２１２ｍｍのときの、第２実施形態に係るコイルＰの電力伝送効率ηは、比較例に係るコイルＱと比べて１０％程度高い。よって、第２実施形態に係る長方形状のコイルＰの電力伝送効率ηは、比較例に係る正方形状のコイルＱに比べて、位置ずれにより変化しにくく、高い値を維持可能であることが確認された。
【００７９】
また、図１９に示すように、比較例に係る正方形状のコイルＱ及び第２実施形態に係る長方形状のコイルＰそれぞれの受電側における出力電圧を取得した。コイルＱの出力電圧は、Ｘ軸方向の位置ずれが０〜２１２ｍｍまで変化する間、２５Ｖ程度変動するのに対して、コイルＰの出力電圧は、１４Ｖ程度しか変動しなかった。これにより、長方形状のコイルＰの出力電圧は、正方形状のコイルＱに比べて、位置ずれにより変動しにくいことが確認された。
【００８０】
なお、第２実施形態に係るコイルＰが電気自動車に搭載されている場合には、電気自動車を停止させた状態で非接触送電を行う場合にも、停止位置の位置ずれによる電力伝送効率ηのばらつきを防止できる。
【００８１】
以上のように、第２実施形態に係る電力伝送システムによれば、電力送電用シートを構成している複数の長方形状の送電コイル１１_1〜１１_nの平面パターンのそれぞれと単一の受電コイル２１の平面パターンとが、各長辺が互いに直交するように対向した配向を用いているので伝送領域Ｒの面積の位置ずれによる変化を抑制することができる。よって、第２実施形態に係る電力伝送システムは、複数の送電コイル１１_1〜１１_nのそれぞれと移動体５０に固定された受電コイル２１との間の結合係数ｋを安定させることができる。このため、工場用のＡＧＶ等への非接触電力伝送において、簡単なシステム構成で、コイル間の相対的な位置ずれに起因する電力伝送効率ηの低減を抑制することができる。即ち、複数の送電コイル１１_1〜１１_nのそれぞれからＡＧＶ等の移動体５０に固定された単一の受電コイル２１に対して、安定した状態で連続的に電力の伝送をすることができる。
【００８２】
特に、第２実施形態に係る電力伝送システムによれば、電力送電用シートを構成している複数の送電コイル１１_1〜１１_nが一方向に沿って、一定ピッチで周期的に配列されるため、移動体５０に搭載された受電コイル２１の、移動体５０の左右方向（進行方向に直交する方向）に位置ずれした場合の、各送電コイル１１_1〜１１_nの平面パターンに受電コイル２１の平面パターンが重なる部分で定義される伝送領域Ｒの変化を低減することができる。したがって、第２実施形態に係る電力伝送システムによれば、各送電コイル１１_1〜１１_nに対する受電コイル２１の、移動体５０の走行に伴う左右方向の位置ずれの許容範囲を向上することができる。
【００８３】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００８４】
例えば、既に述べた第１実施形態において、電力伝送システムは、携帯電話やスマートフォン等の通信機器や、それ以外の種々の電子機器に適用可能である。この場合、例えば、送電側機器及び受電側機器のそれぞれ視認可能な位置に、一方向を定義する標識を設け、各標識が対応するように受電側機器を送電側機器に配置することにより、送電コイル１１と受電コイル２１とが直交して対向するようにすればよい。
【００８５】
また、第２実施形態において、送電装置１０Ａは、図２０に示すように、工場等の床面に相当する第１平面の互いに直交する２方向に沿ってそれぞれ周期的に配列された複数の送電コイル１１ａ_1〜１１ａ_nを備えた帯状の第１の走行経路と，１１ｂ_1〜１１ｂ_nを備えた帯状の第２の走行経路を有する送電コイルユニット３０Ｂを備える送電装置１０Ｂであってもよい。送電コイルユニット３０Ｂは、例えば、第１の走行経路と第１の走行経路にＴ字型に交わる第２の走行経路等によって、工場内におけるＡＧＶ等の移動体の２次元の走行路が構成できる。即ち第１方向Ｄａに沿った第１の走行経路に周期的に配列された複数の送電コイル１１ａ_1〜１１ａ_nと、第２方向Ｄｂに沿った第２の走行経路に周期的に配列された複数の送電コイル１１ｂ_1〜１１ｂ_mとを備える電力送電用シートを構成すれば、工場内の移動体の自在且つ安定した走行が維持できる。
【００８６】
複数の送電コイル１１ａ_1〜１１ａ_n，１１ｂ_1〜１１ｂ_nが第１方向Ｄａに沿った第１の走行経路及び第１方向Ｄａに直交する第２方向Ｄｂに延伸する第２の走行経路にそれぞれ設置されることにより、受電コイル２１が搭載された移動体５０が、走行路を直進する間、高い電力伝送効率ηを維持したまま、直進方向の左右方向の位置ずれに対する許容範囲が向上される。特に、図２０に示したようなＴ字路で移動体５０が進行方向を直角に方向転換する際においても、伝送領域Ｒの面積の変化を抑制して、電力送電用シートからの電力伝送効率ηの低減を抑制することができる。
【００８７】
また、第２実施形態に係る送電装置１０Ａは、図２１に示すように、電源回路１４が、複数の送電側整合回路１３_1〜１３_のそれぞれを介して、複数の送電コイル１１_1〜１１_n及び複数の送電側共振コンデンサ１２_1〜１２_nからそれぞれ構成される複数の送電側共振回路の何れかに選択的に交流電流を供給するように、電源回路１４と複数の送電側共振回路との間の配線を切り替えるセレクタ１６を備える送電装置１０Ｃであってもよい。セレクタ１６は、例えば、電源回路１４と複数の送電側整合回路１３_1〜１３_nとの間に接続されたスイッチからなり、電源回路１４から出力された交流電力を選択的に複数の送電側整合回路１３_1〜１３_nに入力する。セレクタ１６の動作は、第１の制御回路１５により制御されればよい。
【００８８】
この場合も第２実施形態と同様に、送電コイルユニット３０Ｃにおいて、複数の送電コイル１１_1〜１１_nが、平面パターンとして、各長辺が帯状の配列方向に対して４５°傾斜するように一定ピッチ、同一配向、同一寸法で周期的に配置されて電力送電用シートを構成することにより、移動体５０に固定された単一の受電コイル２１に対して、安定した状態で連続的に電力の伝送をすることができ、移動体５０の走行に伴う左右方向の位置ずれの許容範囲を向上することができる。
【００８９】
また、第２実施形態において、移動体５０は、送電装置１０側から送信されるビーコン信号に従って、複数の送電コイル１１_1〜１１_nに対して適正な位置に受電コイル２１が配置されるように、自動的に走行を制御するようにしてもよい。
【００９０】
更に、既に述べた第１及び第２実施形態において、送電コイル１１及び受電コイル２１は、図２２に示すように、複数の単位コイルのパターンを含む送電コイル１１Ａ及び複数の単位コイルのパターンを含む受電コイル２１Ａであってもよい。送電コイル１１Ａは、第１平面上に配置され、長方形状の外形を定義する第１の主コイル１１１と、第１平面上において第１の主コイル１１１が定義する外形線の内部に含まれるように、第１の主コイル１１１の長手方向における両端側にそれぞれ配置された、第１の副コイル１１２及び１１３の２つの第１の副コイルを有する。
【００９１】
第１の副コイル１１２，１１３は、それぞれ第１の主コイル１１１の長辺の長さの１／３〜１／６の辺を、第１の主コイル１１１の長辺とそれぞれ平行にした４角形である。第１の副コイル１１２，１１３の第１の主コイル１１１の長辺と直交する方向の辺は、第１の主コイル１１１の短辺と平行になる。例えば、第１の副コイル１１２，１１３は、第１の主コイル１１１の短辺をそれぞれ１辺として共有する２つの正方形として構成できるが、正方形に限定されるものではない。又、第１の副コイル１１２，１１３は、第１の主コイル１１１の短辺より短い各１辺を有する４角形であってもよい。
【００９２】
第１の主コイル１１１の外形線は、第１及び第２実施形態における送電コイル１１の外形線と共通の形状であり、長さａ１の長辺及び幅ｂ１の短辺を有する長方形の４辺に沿って巻数２で巻かれたリッツ線等の巻線からなる。第１の主コイル１１１の巻数は、１であっても３以上であってもよい。第１の副コイル１１２，１１３は、巻数１で巻かれた巻線でも、巻数は２以上であってもよい。
【００９３】
第１の主コイル１１１及び第１の副コイル１１２，１１３のそれぞれは、図２３に示すように、互いに同一の巻き線方向に巻かれた同一の巻線からなる。このため、第１の主コイル１１１及び第１の副コイル１１２，１１３は、それぞれ流れる電流の回転方向が同一である。即ち、第１の主コイル１１１及び第１の副コイル１１２，１１３のそれぞれは、各内側において互いに同一方向の磁界をそれぞれ形成するように連結する。
【００９４】
受電コイル２１Ａは、送電コイル１１Ａと同一の幾何学的構造を有し得る。即ち、受電コイル２１Ａは、第２平面上に配置され、長方形状の外形を定義する第２の主コイル２１１と、第２平面上において第２の主コイル２１１が定義する外形線の内部に含まれるように、第２の主コイル２１１の長手方向における両端側にそれぞれ配置された、第２の副コイル２１２及び２１３の２つの第２の副コイルを有する。
【００９５】
第２の副コイル２１２，２１３は、それぞれ第２の主コイル２１１の長辺の長さの１／３〜１／６の辺を、第２の主コイル２１１の長辺とそれぞれ平行にした４角形である。第２の副コイル２１２，２１３の第２の主コイル２１１の長辺と直交する方向の辺は、第２の主コイル２１１の短辺と平行になる。例えば、第２の副コイル２１２，２１３は、第２の主コイル２１１の短辺をそれぞれ１辺として共有する２つの正方形で構成できるが、正方形に限定されるものではない。第２の副コイル２１２，２１３は、第２の主コイル２１１の短辺より短い各１辺を有する４角形であってもよい。
【００９６】
第２の主コイル２１１の外形線は、第１及び第２実施形態における受電コイル２１の外形線と共通の形状であり、長さａ２の長辺及び幅ｂ２の短辺を有する長方形の４辺に沿って巻数２で巻かれたリッツ線等の巻線からなる。第２の主コイル２１１の巻数は、１であっても３以上であってもよい。第２の副コイル２１２，２１３は、それぞれ巻数１で巻かれた巻線であっても、巻数は２以上の巻線であってもよい。
【００９７】
送電コイル１１Ａと同様に、第２の主コイル２１１及び第２の副コイル２１２，２１３のそれぞれは、互いに同一の巻き線方向に巻かれた同一の巻線からなる。このため、第２の主コイル２１１及び第２の副コイル２１２，２１３は、それぞれ流れる電流の回転方向が同一である。即ち、第２の主コイル２１１及び第２の副コイル２１２，２１３のそれぞれは、各内側において互いに同一方向の磁界をそれぞれ形成するように連結する。
【００９８】
第１実施形態におけるシミュレーションと同様に、副コイルを有する送電コイル１１Ａ及び副コイルを有する受電コイル２１Ａ間の位置ずれに対する電力伝送効率ηを図２４及び図２５に示すように算出した。第１実施形態と同様に、長方形の長辺の長さａ１＝ａ２＝４５ｃｍ、幅ｂ１＝ｂ２＝１５ｃｍとし、送電コイル１１Ａの重心を原点とするＸ−Ｙ平面の位置ずれ（Ｘ軸方向の位置ずれ−１００〜１００、Ｙ軸方向の位置ずれ−１００〜１００）に対する電力伝送効率ηを算出した。
【００９９】
図２４及び図２５において、斜線を付した四角形でデータ点を示した副コイルを有する送電コイル１１Ａ及び副コイルを有する受電コイル２１Ａ間の電力伝送効率η（図２４及び図２５において「長方形＿変更」と表示）が、白抜きの丸印でデータ点を示した第１実施形態に係るコイルＰ（図２４及び図２５において「長方形」と表示）と比べて改善したことが確認された。具体的には、第１実施形態に係るコイルＰは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向共に位置ずれが正負両方向に概ね６６％を超えると、即ち伝送領域Ｒの面積が維持される許容範囲を超えると落ち込むのに対して、副コイルを有する送電コイル１１Ａ及び副コイルを有する受電コイル２１Ａは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向共に位置ずれが正負両方向に概ね８０％程度まで高い電力伝送効率ηを実現可能であることが確認された。よって、副コイルを有する送電コイル１１Ａ及び副コイルを有する受電コイル２１Ａは、Ｘ−Ｙ平面方向における位置ずれの許容範囲を向上することができる。
【０１００】
上記の他、上記の実施形態において説明される各構成を任意に応用した構成等、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【０１０１】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  送電装置
１１，１１_1〜１１_n，１１ａ_1〜１１ａ_n，１１ｂ_1〜１１ｂ_m，１１Ａ  送電コイル
１２，１２_1〜１２_n  送電側共振コンデンサ
１３，１３_1〜１３_n  送電側整合回路
１４，１４_1〜１４_n  電源回路
１５，１５_1〜１５_n  第１の制御回路
１６  セレクタ
２０  受電装置
２１，２１Ａ  受電コイル
２２  受電側共振コンデンサ
２３  受電側整合回路
２４  負荷回路
２５  第２の制御回路
３０，３０Ａ，３０Ｂ  送電コイルユニット
３１  第１の遮蔽板
３２  第１の磁性シート
３３  第１のカバー
４０  受電コイルユニット
４１  第２の遮蔽板
４２  第２の磁性シート
４３  第２のカバー
５０  移動体
１１１  第１の主コイル（主コイル）
１１２，１１３  第１の副コイル（副コイル）
２１１  第２の主コイル
２１２，２１３  第２の副コイル
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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