(57)【要約】      （修正有）【課題】給電機に対する機器の設置容易性を向上させつつ、給電効率の低下を抑制する給電システムを提供する。【解決手段】給電システム１０は、機器２００と、機器に対して電磁誘導方式による非接触給電を行う給電機１００とを備える。機器は、機器側コイルと、機器側コイルに直流電流を供給する機器側磁極制御部２０２とを有する。給電機は、中心軸の向きを変更自在に設けられた給電機側コイルと、給電機側コイルに直流電流を供給する給電機側磁極制御部１０１と、給電機側コイルに直流電流が供給されている状態で給電機側コイルの向きを固定する固定手段と、固定手段によって給電機側コイルの向きが固定されている状態で給電機側コイルに交流電流を供給する給電制御部１０３と、を有する。【選択図】図２
2018082571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器と、
前記機器に対して電磁誘導方式による非接触給電を行う給電機と
を備えた給電システムであって、
前記機器は、
機器側コイルと、
前記機器側コイルに直流電流を供給する機器側磁極制御部と
を有し、
前記給電機は、
中心軸の向きを変更自在に設けられた給電機側コイルと、
前記給電機側コイルに直流電流を供給する給電機側磁極制御部と、
前記給電機側コイルに直流電流が供給されている状態で、前記給電機側コイルの向きを固定する固定手段と、
前記固定手段によって前記給電機側コイルの向きが固定されている状態で、前記給電機側コイルに交流電流を供給する給電制御部と
を有することを特徴とする給電システム。
【請求項２】
前記機器は、
前記給電機への当該機器の設置を検知する検知部と、
前記給電機への当該機器の設置が前記検知部によって検知されると、前記給電機へ当該機器が設置されたことを前記給電機に通知する通知部と
をさらに有し、
前記機器側磁極制御部は、
前記給電機への当該機器の設置が前記検知部によって検知されたことに応じて、前記機器側コイルに直流電流を供給し、
前記給電機側磁極制御部は、
前記通知部からの通知を受けたことに応じて、前記給電機側コイルに直流電流を供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の給電システム。
【請求項３】
前記機器は、
前記給電機への当該機器の設置を検知する検知部と、
前記給電機への当該機器の設置が前記検知部によって検知されると、前記給電機へ当該機器が設置されたことを前記給電機に通知する通知部と
をさらに有し、
前記給電機は、
前記通知部からの通知を受けたことに応じて、当該通知に対する返信を前記機器に送信する返信部
をさらに有し、
前記機器側磁極制御部は、
前記返信部からの返信を受けたことに応じて、前記機器側コイルに直流電流を供給し、
前記給電機側磁極制御部は、
前記通知部からの通知を受けたことに応じて、前記給電機側コイルに直流電流を供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の給電システム。
【請求項４】
前記給電機は、
台座と、
前記台座に対して回転自在な回転体と
をさらに備え、
前記給電機側コイルは、前記回転体上に設置されていることで、前記中心軸の向きを変更自在に設けられている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の給電システム。
【請求項５】
前記固定手段は、
押圧部材を前記回転体に押し当てて前記回転体を固定することにより、前記給電機側コイルの向きを固定する
ことを特徴とする請求項４に記載の給電システム。
【請求項６】
前記機器側コイルおよび前記給電機側コイルの少なくともいずれか一方の内側に、磁力を高めることが可能な素材を用いた心棒が配置されている
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の給電システム。
【請求項７】
機器側コイルに磁極を生じさせることが可能な機器に対して、電磁誘導方式による非接触給電を行う給電機であって、
中心軸の向きを変更自在に設けられた給電機側コイルと、
前記給電機側コイルに直流電流を供給する給電機側磁極制御部と、
前記給電機側コイルに直流電流が供給されている状態で、前記給電機側コイルの向きを固定する固定手段と、
前記固定手段によって前記給電機側コイルの向きが固定されている状態で、前記給電機側コイルに交流電流を供給する給電制御部と
を備えたことを特徴とする給電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給電システムおよび給電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種機器に対する給電を行うための給電方式として、非接触給電が利用されている。非接触給電の主要な方式としては、電磁誘導方式および磁気共鳴方式が挙げられる。電磁誘導方式は、磁気共鳴方式と比較して、給電効率が高い、周波数が低い等のメリットを有する。このことから、多くの製品（例えば、スマートフォン、電動歯ブラシ等）において、電磁誘導方式が適用されている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、電磁誘導作用により充電台から電子機器（例えば、コードレス電話機、携帯電話機等）に給電することができるようになされた技術が開示されている。特に、下記特許文献１の技術では、底面に凹み部が設けられた二次側充電用アダプターを電子機器に装着して、この凹み部が充電台の上面に設けられた突起部にはめ込まれるように、二次側充電用アダプターを充電台に載置する構成を採用している。これにより、下記特許文献１の技術では、電子機器を安定して充電台に載置することができるとされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来、電磁誘導方式の非接触給電において、給電機上の比較的自由な位置に機器を設置することができるように構成した場合、機器の設置位置に応じて給電効率が低下してしまうといった課題が生じていた。一方、給電機上の所定の位置に機器を設置するように構成した場合、給電効率を一定とすることが可能であるが、ユーザが機器の設置位置を意識しなければならず、給電機に対する機器の設置容易性が低下してしまうといった課題が生じていた。
【０００５】
本発明は、上述した従来技術の課題を解決するため、給電機に対する機器の設置容易性を向上させつつ、給電効率の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明は、機器と、前記機器に対して電磁誘導方式による非接触給電を行う給電機とを備えた給電システムであって、前記機器は、機器側コイルと、前記機器側コイルに直流電流を供給する機器側磁極制御部とを有し、前記給電機は、中心軸の向きを変更自在に設けられた給電機側コイルと、前記給電機側コイルに直流電流を供給する給電機側磁極制御部と、前記給電機側コイルに直流電流が供給されている状態で、前記給電機側コイルの向きを固定する固定手段と、前記固定手段によって前記給電機側コイルの向きが固定されている状態で、前記給電機側コイルに交流電流を供給する給電制御部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、給電機に対する機器の設置容易性を向上させつつ、給電効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る給電システムの全体構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る給電システムの機能構成を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る給電システムの処理手順を示すシーケンス図である。
【図４】アンベールの法則について説明するための図である。
【図５】磁束の分布について説明するための図である。
【図６】コイル位置と給電効率との関係を説明するための図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る給電システムの動作を説明するための図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る給電システムの動作を説明するための図である。
【図９】コイルの位置とコイルの傾きとの関係を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る給電システムの機能構成を示す図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る給電システムの処理手順を示すシーケンス図である。
【図１２】給電機側コイルの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
〔第１実施形態〕
（給電システム１０の構成）
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る給電システム１０の全体構成を示す図である。図１に示す給電システム１０は、給電機１００と、機器２００とを備えて構成されている。この給電システム１０では、機器２００が給電機１００上に載置（特許請求の範囲に記載の「設置」の一例）されると、給電機１００から機器２００に対し、電磁誘導方式による非接触給電がなされるようになっている。機器２００としては、例えば、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話機等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１０】
図１において、機器２００は、バッテリ２０５、機器側コイル２１０、および制御回路２２０を備えている。
【００１１】
バッテリ２０５は、機器２００の電源であって、機器２００の各ハードウェアに対して電力を供給する。バッテリ２０５としては、例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等が用いられる。
【００１２】
機器側コイル２１０は、給電機１００からの電力の供給を受けるために設けられている。具体的には、機器側コイル２１０は、給電機１００によって生じた磁界の影響を受けて、当該機器側コイル２１０内の磁場が変化したとき、電磁誘導作用による電力を発生する。図１に示すように、機器側コイル２１０は、その中心軸の方向が概ね垂直方向（図中上下方向）となるように、機器２００内に配置されている。なお、機器側コイル２１０は、機器２００と給電機１００との間のデータ通信にも利用可能である。
【００１３】
制御回路２２０は、機器２００において各種制御を行う。例えば、制御回路２２０は、機器２００が給電機１００上に載置されたとき、機器側コイル２１０に直流電流を供給することにより、機器側コイル２１０に磁極を生じさせる。また、制御回路２２０は、機器側コイル２１０が発生した電力をバッテリ２０５へ供給することにより、バッテリ２０５を充電する。制御回路２２０は、これらの制御を実行することができるように、プロセッサ、メモリなどを備えて構成されている。
【００１４】
一方、給電機１００は、給電機側コイル１１０、制御回路１２０、台座１３２、回転体１３４、およびアクチュエータ１４０を備えている。
【００１５】
給電機側コイル１１０は、機器２００に対して電力を供給するために設けられている。給電機側コイル１１０の動作は、制御回路１２０によって制御される。例えば、制御回路１２０は、機器２００が給電機１００上に載置されたとき、給電機側コイル１１０に直流電流を供給することにより、給電機側コイル１１０に磁極を生じさせる。また、制御回路１２０は、機器２００に対して電力を供給する際に、給電機側コイル１１０に交流電流を供給することにより、給電機側コイル１１０の周囲に電磁誘導作用のための磁界を生じさせる。制御回路１２０は、これらの制御を実行することができるように、プロセッサ、メモリなどを備えて構成されている。なお、図１に示すように、給電機側コイル１１０は、その中心軸１１０ａの方向が概ね垂直方向（図中上下方向）となるように、給電機１００内に配置されている。また、給電機側コイル１１０は、機器２００と給電機１００との間のデータ通信にも利用可能である。
【００１６】
台座１３２および回転体１３４は、給電機側コイル１１０の中心軸１１０ａの向きを変更自在とするために設けられている。このため、回転体１３４は、台座１３２に対して回転自在に設けられている。具体的には、図１に示すように、回転体１３４は、一部が台座１３２の上面１３２ａから露出するように、台座１３２内に収容されている。回転体１３４は、このように台座１３２内に収容された状態で、自由に回転することができるようになっている。そして、図１に示すように、給電機側コイル１１０は、この回転体１３４の、上部（上面１３２ａから露出した部分）に設置されている。これにより、給電機側コイル１１０は、回転体１３４の回転動作に伴って、中心軸１１０ａの向きが変わるようになっている。
【００１７】
アクチュエータ１４０は、特許請求の範囲に記載の「固定手段」の一例である。アクチュエータ１４０は、給電機側コイル１１０の中心軸１１０ａの向きを固定するために設けられている。具体的には、アクチュエータ１４０は、押圧部材１４２を備えている。アクチュエータ１４０は、制御回路１２０の制御により、押圧部材１４２を、回転体１３４を押圧する位置と、回転体１３４を押圧から解放する位置との間で、往復移動させることができるように構成されている。すなわち、アクチュエータ１４０は、制御回路１２０の制御により、回転体１３４を押圧する位置に押圧部材１４２を移動させて、押圧部材１４２を回転体１３４に押し当てることで、回転体１３４を固定する。このようにして回転体１３４が固定されることで、給電機側コイル１１０の中心軸１１０ａの向きが固定されることとなる。
【００１８】
このように構成された給電システム１０では、給電機１００上の任意の位置に機器２００が載置されたときに、機器側コイル２１０および給電機側コイル１１０の双方に直流電流が供給される。これにより、アンベールの法則によって、機器側コイル２１０および給電機側コイル１１０の双方に磁極が生じ、両者の間に互いに引き付け合う方向の磁力が生じる。そして、当該磁力により、給電機側コイル１１０の中心軸１１０ａが、自動的に機器側コイル２１０の方向を向くようになる。さらに、中心軸１１０ａの向きがアクチュエータ１４０によって固定され、その状態のまま、機器側コイル２１０および給電機側コイル１１０を介して、機器２００に対する非接触給電が行われる。これにより、給電システム１０は、給電機１００上への機器２００の設置自由度を高めつつ、機器２００の設置位置によらず、高い給電効率で、機器２００に対する非接触給電を行うことができるようになっている。
【００１９】
図２は、本発明の第１実施形態に係る給電システム１０の機能構成を示す図である。
【００２０】
図２において、機器２００は、検知部２０１、機器側磁極制御部２０２、および通知部２０３を備えている。これらの機能は、機器２００が備える制御回路２２０（図１参照）によって実現されるものである。
【００２１】
検知部２０１は、給電機１００へ機器２００が設置されたことを検知する。例えば、検知部２０１は、機器２００に設けられた、機器２００の設置を検知するためのスイッチやセンサからの出力信号に基づいて、給電機１００へ機器２００が設置されたことを検知する。
【００２２】
機器側磁極制御部２０２は、給電機１００へ機器２００が設置されたことが検知部２０１によって検知されると、機器側コイル２１０に直流電流を供給することにより、機器側コイル２１０に磁極を生じさせる。より具体的には、機器側磁極制御部２０２は、機器側コイル２１０の給電機１００側（下側）に、給電機側コイル１１０の機器２００側（上側）に生じる磁極とは異なる磁極を生じさせるように、機器側コイル２１０に直流電流を供給する。
【００２３】
通知部２０３は、給電機１００へ機器２００が設置されたことが検知部２０１によって検知されると、給電機１００へ機器２００が設置されたことを給電機１００に通知する。例えば、通知部２０３は、機器側コイル２１０および給電機側コイル１１０を介した、機器２００と給電機１００との間のデータ通信により、上記通知のためのデータ信号を給電機１００へ送信する。
【００２４】
一方、給電機１００は、給電機側磁極制御部１０１、固定制御部１０２、および給電制御部１０３を備えている。これらの機能は、給電機１００が備える制御回路１２０（図１参照）によって実現されるものである。
【００２５】
給電機側磁極制御部１０１は、給電機側コイル１１０の向きを変更するための制御を行う。具体的には、給電機側磁極制御部１０１は、給電機１００へ機器２００が設置されたことの通知を通知部２０３から受けると、給電機側コイル１１０に直流電流を供給することにより、給電機側コイル１１０に磁極を生じさせる。より具体的には、給電機側磁極制御部１０１は、給電機側コイル１１０の機器２００側（上側）に、機器側コイル２１０の給電機１００側（下側）に生じる磁極とは異なる磁極を生じさせるように、給電機側コイル１１０に直流電流を供給する。これにより、給電機側コイル１１０と機器側コイル２１０との間に互いに引き付け合う方向の磁力が生じる。その結果、給電機側コイル１１０は、その中心軸１１０ａの向きが機器側コイル２１０の方向を向くように、自動的に傾くこととなる。
【００２６】
固定制御部１０２は、給電機側コイル１１０の向きを固定するための制御を行う。具体的には、固定制御部１０２は、給電機側コイル１１０に直流電流が供給されている状態で、アクチュエータ１４０を制御して、アクチュエータ１４０に回転体１３４を固定させる。これにより、回転体１３４上に設けられた給電機側コイル１１０は、その中心軸１１０ａが機器側コイル２１０の方向を向いた状態で、固定されることとなる。
【００２７】
給電制御部１０３は、機器２００に対する給電を制御する。具体的には、給電制御部１０３は、固定制御部１０２の制御によって給電機側コイル１１０の中心軸１１０ａの向きが固定されている状態で、給電機側コイル１１０に交流電流を供給する。これにより、給電制御部１０３は、給電機側コイル１１０の周囲に電磁誘導作用のための磁界を発生させる。その結果、機器２００において、機器側コイル２１０によって、電磁誘導作用による電力を発生することとなる。
【００２８】
（給電システム１０の処理手順）
図３は、本発明の第１実施形態に係る給電システム１０の処理手順を示すシーケンス図である。
【００２９】
まず、機器２００において、検知部２０１が、機器２００が給電機１００に設置されたことを検知したか否かを判断する（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１において、機器２００の設置を検知していないと判断された場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、検知部２０１は、所定時間（例えば、ｎ秒）が経過した後、ステップＳ３０１の処理を再度実行する。
【００３０】
一方、ステップＳ３０１において、機器２００の設置を検知したと判断された場合（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、通知部２０３が、給電機１００に対し、機器２００が給電機１００に設置されたことを通知する（ステップＳ３０２）。そして、機器側磁極制御部２０２が、機器側コイル２１０に直流電流を供給することにより、機器側コイル２１０に磁極を生じさせる（ステップＳ３０３）。
【００３１】
一方、給電機１００においては、ステップＳ３０２による通知を機器２００から受けると、給電機側磁極制御部１０１が、給電機側コイル１１０に直流電流を供給することにより、給電機側コイル１１０に磁極を生じさせる（ステップＳ３１１）。これにより、機器側コイル２１０と給電機側コイル１１０との間に磁力が発生し、この磁力により、給電機側コイル１１０は、その中心軸１１０ａが機器側コイル２１０の方向を向いた状態となる。
【００３２】
そして、固定制御部１０２が、アクチュエータ１４０を制御することにより、給電機側コイル１１０の中心軸１１０ａの向きを固定する（ステップＳ３１２）。その後、給電機側磁極制御部１０１が、給電機側コイル１１０への直流電流の供給を停止する（ステップＳ３１３）。さらに、給電制御部１０３が、給電機側コイル１１０に交流電流を供給することにより、給電機側コイル１１０の周囲に磁界を生じさせる（ステップＳ３１４）。これにより、機器２００において、機器側コイル２１０によって電磁誘導作用による電力が発生し、当該電力によりバッテリ２０５が充電されることとなる。
【００３３】
（応用技術および原理）
ここで、図４〜図６を参照して、本実施形態の給電システム１０が応用する技術および原理について説明する。
【００３４】
図４は、アンベールの法則について説明するための図である。アンベールの法則とは、電線に電流が流れると、電線の周囲に磁界が発生するという法則である。例えば、図４（ａ）に示すように、直線状の電線４０１に対して、当該電線４０１に沿ったＤ１方向の直流電流を流した場合、当該電線４０１に周囲において、時計回りのＤ２方向の磁界が生じる。
【００３５】
図４（ｂ）に示すように、巻線状の電線からなるコイル４０２に、この法則を応用すると、コイル４０２の電線に対して、時計回りのＤ４方向の直流電流を流すことで、コイル４０２の周囲に、コイル４０２の中心軸方向であるＤ３方向の磁界が生じる。これにより、コイル４０２の両端に磁極（Ｎ極およびＳ極）が生じることとなる。
【００３６】
本実施形態の給電システム１０では、このアンベールの法則を用いて、給電機側コイル１１０および機器側コイル２１０の各々に対し、直流電流を供給することで、磁極を生じさせている。
【００３７】
図５は、磁束の分布について説明するための図である。図５では、磁石５００から発生している磁束の分布を表している。この図５から、磁石５００の中心軸上にあるＡ点のほうが、磁石５００の中心軸から垂直方向に離間しているＢ点よりも、磁束密度が高いことがわかる。このような磁束の分布は、磁界を発生した状態の給電機側コイルにも同様に生じ得る。
【００３８】
電磁誘導方式による非接触給電の給電効率は、機器側コイルの位置における磁束密度に依存する。機器側コイルの位置における磁束密度が大きければ給電効率が高く、機器側コイルの位置における磁束密度が小さければ給電効率が低くなる。すなわち、機器側コイルの位置が給電機側コイルの中心軸により近くなるほど、当該機器側コイルの位置における磁束密度がより大きくなるため、給電効率がより高くなるということである。
【００３９】
図６は、コイル位置と給電効率との関係を説明するための図である。図６では、給電機側コイル６０３の中心軸に比較的近い位置にある機器側コイル６０１と、給電機側コイル６０３の中心軸から比較的離れた位置にある機器側コイル６０２とが例示されている。電磁誘導方式による非接触給電では、機器側コイルが受けることができる磁束の量で、その機器側コイルに対する給電効率が決まる。
【００４０】
例えば、図６の例では、機器側コイル６０１が受けることができる磁束の本数が３本であるのに対し、機器側コイル６０２が受けることができる磁束の本数が１本である。したがって、図６の例では、機器側コイル６０１のほうが、機器側コイル６０２よりも高い給電効率で、非接触給電を行うことができる。
【００４１】
以上に鑑み、本実施形態の給電システム１０は、給電機１００に対する機器２００の載置位置によらず、機器側コイル２１０の位置が、給電機側コイル１１０の中心軸１１０ａ上となるようにしている。これにより、本実施形態の給電システム１０は、より高い給電効率で非接触給電を行うことができるようにしているのである。
【００４２】
（給電システム１０の動作の一例）
図７および図８は、本発明の第１実施形態に係る給電システム１０の動作を説明するための図である。図７は、機器２００が給電機１００上に載置されていないときの給電システム１０の状態を示している。図８は、機器２００が給電機１００上に載置されたときの給電システム１０の状態を示している。
【００４３】
図７に示すように、機器２００が給電機１００上に載置されていないときには、機器側コイル２１０および給電機側コイル１１０のいずれにも電流が供給されていない。このため、機器側コイル２１０および給電機側コイル１１０のいずれにも、磁極が生じていない。したがって、給電機側コイル１１０の中心軸１１０ａは、一定の方向（図７の例では、垂直方向）を向いたままである。
【００４４】
機器２００に対する非接触給電を行う場合、図８に示すように、ユーザが、機器２００を給電機１００上に載置する。このとき、ユーザは、給電機１００上の任意の位置に機器２００を載置することができる。但し、給電機１００上に給電可能範囲が定められている場合、ユーザは、その範囲内に機器２００を載置しなければならない。
【００４５】
図８に示すように、機器２００が給電機１００上に載置されると、機器側コイル２１０および給電機側コイル１１０の双方に直流電流が供給される。これにより、機器側コイル２１０および給電機側コイル１１０の双方に磁極が生じる。このとき、機器側コイル２１０と給電機側コイル１１０との間で、互いに対向し合う磁極を異ならせている。例えば、図８に示す例では、機器側コイル２１０の下側（給電機側コイル１１０側）にＮ極を生じさせ、給電機側コイル１１０の上側（機器側コイル２１０側）にＳ極を生じさせている。これにより、機器側コイル２１０と給電機側コイル１１０との間に、互いに引き付け合う方向の磁力が生じる。その結果、回転自在な回転体１３４上に設置された給電機側コイル１１０のみが、この磁力により、その中心軸１１０ａが機器側コイル２１０に向くように、自動的に傾くのである。
【００４６】
そして、図８に示すように、給電機側コイル１１０の中心軸１１０ａが機器側コイル２１０に向いた状態で、アクチュエータ１４０が押圧部材１４２を回転体１３４に押し当てることにより、中心軸１１０ａの向きが固定される。これにより、給電機側コイル１１０に対する直流電流の供給を停止しても、中心軸１１０ａを機器側コイル２１０に向いたままに固定することができる。
【００４７】
さらに、図８に示すように、中心軸１１０ａが機器側コイル２１０に向いたまま固定された状態（すなわち、機器側コイル２１０が中心軸１１０ａ上に位置した状態）で、給電機側コイル１１０に交流電流が供給される。これにより、機器２００に対する非接触給電が行われる。既に説明したとおり、機器側コイル２１０の位置が、中心軸１１０ａにより近いほど、機器側コイル２１０が受ける磁束の量がより多くなるため、機器２００に対する給電効率がより高くなる。本実施形態の給電システム１０は、機器側コイル２１０が中心軸１１０ａ上に位置した状態で機器２００の非接触給電を行うため、最も高い給電効率で、機器２００に対する非接触給電を行うことができるのである。
【００４８】
図９は、コイルの位置とコイルの傾きとの関係を説明するための図である。図９に示すように、給電機側コイル１１０の中心軸１１０ａが機器側コイル２１０に向いたときの、垂直方向に対する中心軸１１０ａの傾き角度θは、下記数式（１）によって求まるものとなる。但し、機器側コイル２１０と給電機側コイル１１０との間における、垂直方向の離間距離をＸとし、水平方向の離間距離をＹとする。
【００４９】
θ＝ｔａｎ-1（Ｙ／Ｘ）・・・（１）
【００５０】
以上説明したように、本実施形態の給電システム１０は、機器側コイル２１０および給電機側コイル１１０の各々に磁極を生じさせることで、給電機側コイル１１０の中心軸１１０ａが機器側コイル２１０に自動的に向くようにしている。そして、本実施形態の給電システム１０は、中心軸１１０ａが機器側コイル２１０に向いたまま、機器２００に対する非接触給電を行うようにしている。
【００５１】
これにより、本実施形態の給電システム１０によれば、機器側コイル２１０が受ける磁束の量がより多い状態で、機器２００に対する非接触給電を行うことができる。すなわち、本実施形態の給電システム１０によれば、より高い給電効率で、機器２００に対する非接触給電を行うことができる。
【００５２】
また、本実施形態の給電システム１０は、給電機１００上のいずれの位置に機器２００が載置された場合であっても、給電機側コイル１１０の中心軸１１０ａが機器側コイル２１０に向いた状態で、機器２００に対する非接触給電が行われるようになる。
【００５３】
したがって、本実施形態の給電システム１０によれば、給電機１００に対する機器２００の設置容易性を向上させつつ、機器２００に対する給電効率の低下を抑制することができる。
【００５４】
また、本実施形態の給電システム１０は、機器２００が給電機１００に載置されたときに、給電機側コイル１１０および機器側コイル２１０の各々に対して、直流電流の供給が開始され、給電機側コイル１１０の向きが固定されると、直流電流の供給が停止される。このため、本実施形態の給電システム１０によれば、機器２００が給電機１００に載置されていない状態であるにも関わらず、給電機側コイル１１０および機器側コイル２１０の各々に対して無駄に直流電流が供給されてしまうことを防止することができる。
【００５５】
また、本実施形態の給電システム１０は、機器２００が給電機１００に載置されると、給電機１００に対する通知を行い、この通知を受けたことに応じて、給電機側コイル１１０に対する直流電流の供給が開始されるようにしている。このため、本実施形態の給電システム１０によれば、機器側コイル２１０に直流電流を供給するタイミングを、給電機側コイル１１０に直流電流を供給するタイミングに同期させることができる。
【００５６】
また、本実施形態の給電システム１０は、機器２００と給電機１００との間の必須のデータ通信が、機器２００から給電機１００への通知のみ（すなわち、単方向通信のみ）となるようにしている。このため、本実施形態の給電システム１０によれば、機器２００および給電機１００に採用されている既存の単方向通信機能を利用して、容易に実施することができる。
【００５７】
また、本実施形態の給電システム１０は、給電機側コイル１１０の中心軸１１０ａの向きを変更自在とするための構成として、台座１３２と、台座１３２に対して回転自在に収容された球状の回転体１３４とを用いている。このため、本実施形態の給電システム１０によれば、比較的簡単な構成により、中心軸１１０ａを様々な方向へ傾けることができるとともに、中心軸１１０ａの傾き動作を滑らかなものとすることができる。
【００５８】
また、本実施形態の給電システム１０は、アクチュエータ１４０の押圧部材１４２を回転体１３４に押し当てて回転体を固定することで、中心軸１１０ａの向きを固定するようにしている。このため、本実施形態の給電システム１０によれば、比較的簡単な構成により、中心軸１１０ａを傾いた状態で確実に固定することができる。
【００５９】
〔第２実施形態〕
次に、図１０および図１１を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態では、給電機１００に機器２００が載置されると、機器２００から給電機１００に通知がなされるとともに、機器２００において、機器側コイル２１０に対する直流電流の供給が開始されるようにしている。
【００６０】
この第２実施形態では、機器２００から給電機１００'に通知がなされた後、機器２００において、当該通知に対する返信を給電機１００'から受けたことに応じて、機器側コイル２１０に対する直流電流の供給が開始されるようにしている。なお、以下第２実施形態の説明においては、第１実施形態からの相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同様の機能構成を有するものには第１実施形態と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
【００６１】
（給電システム１０'の機能構成）
図１０は、本発明の第２実施形態に係る給電システム１０'の機能構成を示す図である。図１０に示す給電システム１０'は、給電機１００の代わりに給電機１００'を備える点で、第１実施形態の給電システム１０と異なる。給電機１００'は、返信部１０４をさらに備える点で、第１実施形態の給電機１００と異なる。
【００６２】
給電機１００'の返信部１０４は、通知部２０３からの通知を受けたことに応じて、当該通知に対する返信を機器２００に対して送信する。例えば、返信部１０４は、機器側コイル２１０および給電機側コイル１１０を介した、機器２００と給電機１００'との間のデータ通信により、上記返信のためのデータ信号を機器２００へ送信する。
【００６３】
この第２実施形態では、機器２００の機器側磁極制御部２０２は、返信部１０４からの返信を受けたことに応じて、機器側コイル２１０に直流電流を供給することにより、機器側コイル２１０に磁極を生じさせる。
【００６４】
（給電システム１０'の処理手順）
図１１は、本発明の第２実施形態に係る給電システム１０'の処理手順を示すシーケンス図である。
【００６５】
まず、機器２００において、検知部２０１が、機器２００が給電機１００'に設置されたことを検知したか否かを判断する（ステップＳ１１０１）。ステップＳ１１０１において、機器２００の設置を検知していないと判断された場合（ステップＳ１１０１：Ｎｏ）、検知部２０１は、所定時間（例えば、ｎ秒）が経過した後、ステップＳ１１０１の処理を再度実行する。
【００６６】
一方、ステップＳ１１０１において、機器２００の設置を検知したと判断された場合（ステップＳ１１０１：Ｙｅｓ）、通知部２０３が、給電機１００'に対し、機器２００が給電機１００'に設置されたことを通知する（ステップＳ１１０２）。
【００６７】
給電機１００'において、ステップＳ１１０２による通知を機器２００から受けると、返信部１０４が、当該通知に対する返信を機器２００へ送信する（ステップＳ１１１１）。
【００６８】
その後、機器２００においては、機器側磁極制御部２０２が、ステップＳ１１１１による返信を給電機１００'から受けると、機器側コイル２１０に直流電流を供給することにより、機器側コイル２１０に磁極を生じさせる（ステップＳ１１０３）。
【００６９】
一方、給電機１００'においては、給電機側磁極制御部１０１が、給電機側コイル１１０に直流電流を供給することにより、給電機側コイル１１０に磁極を生じさせる（ステップＳ１１１２）。これにより、機器側コイル２１０と給電機側コイル１１０との間に磁力が発生し、この磁力により、給電機側コイル１１０は、その中心軸１１０ａが機器側コイル２１０の方向を向いた状態となる。
【００７０】
そして、固定制御部１０２が、アクチュエータ１４０を制御することにより、給電機側コイル１１０の向きを固定する（ステップＳ１１１３）。その後、給電機側磁極制御部１０１が、給電機側コイル１１０への直流電流の供給を停止する（ステップＳ１１１４）。さらに、給電制御部１０３が、給電機側コイル１１０に交流電流を供給することにより、給電機側コイル１１０の周囲に磁界を生じさせる（ステップＳ１１１５）。これにより、機器２００において、機器側コイル２１０によって電磁誘導作用による電力が発生し、当該電力によりバッテリ２０５が充電されることとなる。
【００７１】
以上説明したように、第２実施形態の給電システム１０'では、機器２００において、機器２００が設置されたことの通知に対する返信を給電機１００'から受けたことに応じて、機器側コイル２１０に対する直流電流の供給が開始されるようにしている。このため、第２実施形態の給電システム１０'によれば、例えば、上記通知を給電機１００'が受信できなかった場合に、機器２００のみが機器側コイル２１０に対する直流電流の供給を行ってしまうことを防止することができる。
【００７２】
〔変形例〕
図１２は、給電機側コイル１１０の変形例を示す図である。上記各実施形態において、機器側コイル２１０および給電機側コイル１１０の少なくともいずれか一方の内側に、磁力を高めることが可能な素材を用いた心棒を配置するようにしてもよい。例えば、図１２では、磁力を高めることが可能な素材を用いた心棒の一例として、比透磁率が５０００である鉄心１１０ｂを、給電機側コイル１１０の内側に配置する例を示している。
【００７３】
ここで、給電機側コイル１１０の磁束密度Ｂは、下記数式（２）によって求まるものとなる。但し、μrを比透磁率とし、μ0を真空透磁率とし、ｎをコイルの巻き数とし、Ｉを電流とする。
【００７４】
Ｂ＝μrμ0ｎＩ  ・・・（２）
【００７５】
上記数式（２）からわかるように、磁束密度Ｂは比透磁率μrと比例関係にある。したがって、比透磁率μrが比較的高い鉄心１１０ｂを給電機側コイル１１０の内側に配置することで、給電機側コイル１１０の磁極を強めることができるとともに、給電機側コイル１１０による給電効率をより高めることもできるようになる。なお、同様に、機器側コイル２１０の内側にも鉄心等を配置することで、機器側コイル２１０の磁極も強めることができるようになる。
【００７６】
このようにして、給電機側コイル１１０および機器側コイル２１０の少なくともいずれか一方の磁力を強めることで、給電機側コイル１１０と機器側コイル２１０との間に、より強い磁力を生じさせることができる。このため、より確実に、給電機側コイル１１０の中心軸１１０ａが機器側コイル２１０に向くようにすることができる。
【００７７】
なお、上記各実施形態においては、中心軸１１０ａの向きを変更自在とするための構成として、台座１３２および回転体１３４を用いているが、これ以外の構成を用いてもよい。また、上記各実施形態においては、「固定手段」の一例として、アクチュエータ１４０を用いているが、これ以外の構成を用いてもよい。
【００７８】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１０，１０'  給電システム
１００，１００'  給電機
１０１  給電機側磁極制御部
１０２  固定制御部
１０３  給電制御部
１０４  返信部
１１０  給電機側コイル
１１０ａ  中心軸
１１０ｂ  鉄心（心棒）
１２０  制御回路
１３２  台座
１３４  回転体
１４０  アクチュエータ（固定手段）
１４２  押圧部材
２００  機器
２０１  検知部
２０２  機器側磁極制御部
２０３  通知部
２０５  バッテリ
２１０  機器側コイル
２２０  制御回路
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８０】
【特許文献１】実用新案登録第３０１１８２９号公報
【図１】
2018082571.tif 000003
【図２】
2018082571.tif 000004
【図３】
2018082571.tif 000005
【図４】
2018082571.tif 000006
【図５】
2018082571.tif 000007
【図６】
2018082571.tif 000008
【図７】
2018082571.tif 000009
【図８】
2018082571.tif 000010
【図９】
2018082571.tif 000011
【図１０】
2018082571.tif 000012
【図１１】
2018082571.tif 000013
【図１２】
2018082571.tif 000014