(57)【要約】【課題】複数の二次側機器を同時に非接触充電する充電器において、充電時間を安定化させる。【解決手段】一次側機器は、各々に二次側コイル及び二次電池を有する二次側機器２［ｉ−１］〜２［ｉ＋１］に対して個別に対応する第（ｉ−１）〜第（ｉ＋１）の送電部を有する。第（ｉ−１）〜第（ｉ＋１）の送電部は、一次側コイルが巻かれた一次側コア１２［ｉ−１］〜１２［ｉ＋１］を有する。各二次側機器内の二次電池を充電する際、隣接する一次側コイルに励磁電流を交互に供給する。即ち、第（ｉ−１）及び第（ｉ＋１）の一次側コイルに励磁電流を供給する一方で第ｉの一次側コイルへの励磁電流供給を停止する期間と、第ｉの一次側コイルに励磁電流を供給する一方で第（ｉ−１）及び第（ｉ＋１）の一次側コイルへの励磁電流供給を停止する期間と、が交互に訪れるようにする。【選択図】図１３
2011045236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々に二次側コイル及び蓄電体が設けられた複数の二次側機器が配置されるべき機器配置部と、
前記機器配置部に配置された前記複数の二次側機器に個別に対応し、対応する二次側機器内の二次側コイルと磁気的に結合する複数の一次側コイルと、
各一次側コイルに個別に交流の電流を供給することによって、前記機器配置部に配置された各二次側機器の二次側コイルに起電力を生じさせて各二次側機器内の蓄電体を充電する電流供給部と、を備えた非接触式充電器であって、
前記複数の二次側機器は、前記機器配置部に配置された第１及び第２の二次側機器を含み、
前記複数の一次側コイルは、前記第１及び第２の二次側機器に対応する、互いに隣接した第１及び第２の一次側コイルを含み、
前記電流供給部は、前記第１の一次側コイルに電流を供給しているときにおいて前記第２の一次側コイルへの電流の供給を停止し、前記第２の一次側コイルに電流を供給しているときにおいて前記第１の一次側コイルへの電流の供給を停止する
ことを特徴とする非接触式充電器。
【請求項２】
前記複数の二次側機器は、前記機器配置部に配置された第３の二次側機器を更に含み、
前記複数の一次側コイルは、前記第３の二次側機器に対応する第３の一次側コイルを更に含み、
前記第１の一次側コイルは、前記第３の一次側コイルよりも、前記第２の一次側コイルの近くに配置され、
前記電流供給部は、前記第１の一次側コイルに電流を供給しているときにおいて前記第２の一次側コイルへの電流の供給を停止する一方で前記第３の一次側コイルには電流を供給し、前記第２の一次側コイルに電流を供給しているときにおいて前記第１及び第３の一次側コイルへの電流の供給を停止する
ことを特徴とする請求項１に記載の非接触式充電器。
【請求項３】
前記複数の一次側コイルは、第１〜第ｎの一次側コイルから成り（ｎは２以上の整数）、
第ｉの一次側コイルと第（ｉ＋１）の一次側コイルが互いに隣接するように、前記第１〜第ｎの一次側コイルは所定方向に沿って並べて配置され（ｉは１以上であって且つ（ｎ−１）以下の整数）、
前記電流供給部は、前記複数の二次側機器としての第１〜第ｎの二次側機器内の蓄電体を充電する際、前記第ｉの一次側コイルへの電流の供給と前記第（ｉ＋１）の一次側コイルへの電流の供給を交互に実行する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の非接触式充電器。
【請求項４】
前記電流供給部は、前記第１及び第３の一次側コイルに電流を供給する際、前記第１の一次側コイルに供給する電流の位相と前記第３の一次側コイルに供給する電流の位相とを互いに異ならせる
ことを特徴とする請求項２に記載の非接触式充電器。
【請求項５】
各々に二次側コイル及び蓄電体が設けられた複数の二次側機器が配置されるべき機器配置部と、
前記機器配置部に配置された前記複数の二次側機器に個別に対応し、対応する二次側機器内の二次側コイルと磁気的に結合する複数の一次側コイルと、
各一次側コイルに個別に交流の電流を供給することによって、前記機器配置部に配置された各二次側機器の二次側コイルに起電力を生じさせて各二次側機器内の蓄電体を充電する電流供給部と、を備えた非接触式充電器であって、
前記複数の二次側機器は、前記機器配置部に配置された第１〜第３の二次側機器を含み、
前記複数の一次側コイルは、前記第２の二次側機器に対応する第２の一次側コイルと、前記第２の一次側コイルに隣接する第１及び第３の一次側コイルを含み、
前記電流供給部は、前記第１の一次側コイルに供給する電流の位相と前記第３の一次側コイルに供給する電流の位相とを互いに異ならせる
ことを特徴とする非接触式充電器。
【請求項６】
前記電流供給部は、前記第１の一次側コイルへの電流の供給に基づく前記第１の二次側機器内の二次側コイルでの発生磁束と、前記第３の一次側コイルへの電流の供給に基づく前記第３の二次側機器内の二次側コイルでの発生磁束とが、前記第２の二次側機器内の二次側コイルにおいて互いに打ち消しあうように、前記第１の一次側コイルに供給する電流の位相と前記第３の一次側コイルに供給する電流の位相とを互いに異ならせる
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の非接触式充電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次側機器に設けられた二次電池等の蓄電体を非接触にて充電する非接触式充電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池を充電するためには、二次電池の形状に合った接触式充電器を用いることが一般的である。しかしながら、この場合においては、電池形状に応じて専用の充電器を個別に用意する必要があると共に二次電池を充電器に載置する時に電池の極性を適切に合わせる必要がある。それに対し、二次側コイル及び二次電池を電池筐体内部に備えた二次側機器の充電を、電磁誘導を利用して非接触で行う非接触式充電器が提案されている。この非接触式充電器には、一台の充電器にて複数種類の二次側機器の充電が行える、電池の極性を意識する必要がないといった利点がある。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、乾電池型の二次側機器である乾電池型被充電部を１個以上収容できる凹部を備えた充電機能部（一次側機器に対応）が提案されている。下記特許文献２にも同様の構成が示されている。この充電機能部では、凹部を形成する側壁内に一次側コイルが巻かれており、該一次側コイルから凹部内に収容された乾電池型被充電部内の二次側コイルに電力が伝達されて乾電池型被充電部内の二次電池が充電される。
【０００４】
この構成によれば、複数種類の乾電池型被充電部を共通の充電器（充電機能部）にて充電することが可能である。例えば、単三型の乾電池型被充電部も単四型の乾電池型被充電部も共通の充電器にて充電することが可能である。
【０００５】
しかしながら、特許文献１等に記載された従来構成では、充電機能部（一次側機器に対応）の凹部に収容された各物体が、非接触充電に対応した乾電池型被充電部であるか、或いは、非接触充電に対応していない通常の乾電池であるか、或いは、それら以外の任意の導電体であるかに関係なく、充電機能部の凹部に収容された全ての物体に対して同じ条件にて一律に充電を行おうとするため問題も多い。通常の乾電池や上記導電体が凹部に収容されている時において一次側コイルに励磁電流を供給しても電力の無駄であり、乾電池筐体等における渦電流損発熱も懸念される。また、満充電時に個別に充電停止制御を行うことも不可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１２４３２４号公報
【特許文献２】特開２００５−１１７７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これらの問題を解消するために、一次側機器に複数の二次側機器に対応する複数の送電部（一次側コイルを含む）を設けておき、一次側機器に配置された二次側機器ごとに送電部を割り当てるような構成を採用することも考えられる。これによれば、一次側機器に配置された物体ごとに種類を判別することや（一次側機器に配置された各物体が非接触充電に対応した二次側機器であるのか否かの判別等）、一次側機器に配置された二次側機器ごとに適切な充電制御を行うことが可能である。しかしながら、一次側機器の小型化を図った場合、一次側機器に内在する複数の送電部が近接して、或る送電部内の一次側コイルの発生磁束が他の送電部内の一次側コイルに干渉することがあるし、前者の送電部に対応する二次側機器内の二次側コイルに後者の送電部からの磁束が鎖交することもある。
【０００８】
このような干渉等が存在すると、一次側機器に対する二次側機器の配置状態に依存して、二次側機器の充電条件が変化したり、それに伴って満充電までに必要な時間が変化したりする（この内容は後に詳説される）。このような変化は、安定した充電性能の実現にとって好ましくない。また更に、電磁誘導によって二次側コイルに誘導電流が流れた際、該二次側コイルに磁束を発生するが、その発生磁束が他の二次側コイルを鎖交して、意図しない充電を引き起こすことも考えられる。このような意図しない充電も、安定した充電性能の実現にとって好ましくない。
【０００９】
そこで本発明は、安定した充電性能の実現に寄与する非接触式充電器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】
【００１０】
本発明に係る第１の非接触式充電器は、各々に二次側コイル及び蓄電体が設けられた複数の二次側機器が配置されるべき機器配置部と、前記機器配置部に配置された前記複数の二次側機器に個別に対応し、対応する二次側機器内の二次側コイルと磁気的に結合する複数の一次側コイルと、各一次側コイルに個別に交流の電流を供給することによって、前記機器配置部に配置された各二次側機器の二次側コイルに起電力を生じさせて各二次側機器内の蓄電体を充電する電流供給部と、を備えた非接触式充電器であって、前記複数の二次側機器は、前記機器配置部に配置された第１及び第２の二次側機器を含み、前記複数の一次側コイルは、前記第１及び第２の二次側機器に対応する、互いに隣接した第１及び第２の一次側コイルを含み、前記電流供給部は、前記第１の一次側コイルに電流を供給しているときにおいて前記第２の一次側コイルへの電流の供給を停止し、前記第２の一次側コイルに電流を供給しているときにおいて前記第１の一次側コイルへの電流の供給を停止することを特徴とする。
【００１１】
これにより、第１及び第２の一次側コイルにおける発生磁束間の干渉が抑制され、第１の一次側コイルに対応する第１の二次側機器の充電と第２の一次側コイルに対応する第２の二次側機器の充電を、安定的に所望のものとすることができる。
【００１２】
より具体的には例えば、前記複数の二次側機器は、前記機器配置部に配置された第３の二次側機器を更に含み、前記複数の一次側コイルは、前記第３の二次側機器に対応する第３の一次側コイルを更に含み、前記第１の一次側コイルは、前記第３の一次側コイルよりも、前記第２の一次側コイルの近くに配置され、前記電流供給部は、前記第１の一次側コイルに電流を供給しているときにおいて前記第２の一次側コイルへの電流の供給を停止する一方で前記第３の一次側コイルには電流を供給し、前記第２の一次側コイルに電流を供給しているときにおいて前記第１及び第３の一次側コイルへの電流の供給を停止する。
【００１３】
また具体的に例えば、前記複数の一次側コイルは、第１〜第ｎの一次側コイルから成り（ｎは２以上の整数）、第ｉの一次側コイルと第（ｉ＋１）の一次側コイルが互いに隣接するように、前記第１〜第ｎの一次側コイルは所定方向に沿って並べて配置され（ｉは１以上であって且つ（ｎ−１）以下の整数）、前記電流供給部は、前記複数の二次側機器としての第１〜第ｎの二次側機器内の蓄電体を充電する際、前記第ｉの一次側コイルへの電流の供給と前記第（ｉ＋１）の一次側コイルへの電流の供給を交互に実行する。
【００１４】
また例えば、前記電流供給部は、前記第１及び第３の一次側コイルに電流を供給する際、前記第１の一次側コイルに供給する電流の位相と前記第３の一次側コイルに供給する電流の位相とを互いに異ならせる。
【００１５】
これにより、前記第１及び第３の一次側コイルへの電流供給に基づいて、第２の二次側機器の二次側コイルに電流が流れるといった事態の発生を抑制することが可能となる。即ち、意図しない充電の発生を抑制することが可能となり、第２の二次側機器の充電を、安定的に所望のものとすることができる。
【００１６】
本発明に係る第２の非接触式充電器は、各々に二次側コイル及び蓄電体が設けられた複数の二次側機器が配置されるべき機器配置部と、前記機器配置部に配置された前記複数の二次側機器に個別に対応し、対応する二次側機器内の二次側コイルと磁気的に結合する複数の一次側コイルと、各一次側コイルに個別に交流の電流を供給することによって、前記機器配置部に配置された各二次側機器の二次側コイルに起電力を生じさせて各二次側機器内の蓄電体を充電する電流供給部と、を備えた非接触式充電器であって、前記複数の二次側機器は、前記機器配置部に配置された第１〜第３の二次側機器を含み、前記複数の一次側コイルは、前記第２の二次側機器に対応する第２の一次側コイルと、前記第２の一次側コイルに隣接する第１及び第３の一次側コイルを含み、前記電流供給部は、前記第１の一次側コイルに供給する電流の位相と前記第３の一次側コイルに供給する電流の位相とを互いに異ならせることを特徴とする。
【００１７】
これにより、前記第１及び第３の一次側コイルへの電流供給に基づいて、第２の二次側機器の二次側コイルに電流が流れるといった事態の発生を抑制することが可能となる。即ち、意図しない充電の発生を抑制することが可能となり、第２の二次側機器の充電を、安定的に所望のものとすることができる。
【００１８】
具体的には例えば、第１又は第２の非接触式充電器において、前記電流供給部は、前記第１の一次側コイルへの電流の供給に基づく前記第１の二次側機器内の二次側コイルでの発生磁束と、前記第３の一次側コイルへの電流の供給に基づく前記第３の二次側機器内の二次側コイルでの発生磁束とが、前記第２の二次側機器内の二次側コイルにおいて互いに打ち消しあうように、前記第１の一次側コイルに供給する電流の位相と前記第３の一次側コイルに供給する電流の位相とを互いに異ならせる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、安定した充電性能の実現に寄与する非接触式充電器を提供することができる。
【００２０】
本発明の意義ないし効果は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る一次側機器の外観斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る二次側機器の外観斜視図である。
【図３】一次側機器における各窪み部に二次側機器が配置されている状態における、一次側機器及び二次側機器の外観斜視図である。
【図４】一次側機器内の一次側コアが見えるように示した、一次側機器の透視図である。
【図５】一次側機器に設けられる一次側コア及び一次側コイルの外観斜視図である。
【図６】二次側機器の外観正面図である。
【図７】二次側筐体の外形形状である円筒の軸方向に沿った、二次側機器の断面図である。
【図８】二次側機器の分解図である。
【図９】二次側機器が一次側機器の窪み部上に配置されている状態における、一次側機器及び二次側機器の断面図である。
【図１０】一次側機器に設けられる電気回路のブロック図である。
【図１１】二次側機器の概略的な電気回路図である。
【図１２】一次側機器に設けられた駆動回路と二次側機器に設けられた回路の例を示す図である。
【図１３】一次側機器に対する二次側機器の配置状態例を示す図である。
【図１４】３つの二次側機器における充電電流の変化の様子を示す図である。
【図１５】８つの一次側コイルへの励磁電流の供給方法例を示す図である。
【図１６】解析モデルにおける複数の一次側コイル及び複数の二次側コイルを示す図である。
【図１７】解析モデルにおける誘導電流及び発生磁束の様子を示す図である。
【図１８】解析モデルにおける、中央の二次側コイルの誘導起電力の波形例を示す図である。
【図１９】２つの一次側コイルごとに、励磁電流の極性が反転している様子を示す図である。
【図２０】１６個の窪み部を備えた一次側機器に１６個の二次側機器が設置されている様子を示す図（ａ）と、１６個の二次側機器に対応する符号を示す図（ｂ）である。
【図２１】図２０（ａ）の一次側機器における励磁電流の位相状態を説明するための図である。
【図２２】駐車場に複数の電動車両が設置されている様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、或る物体の断面図においては、後述の図７等の如く一般的に該物体の断面部位に対して斜線が施されるが、後に参照される一部の断面図（例えば図９）においては、図示煩雑化の防止のため、該斜線の図示を省略することがある。
【００２３】
本発明の実施形態に係る充電システムは、一次側機器１と二次側機器２とから成る。一次側機器１は、コイルを用いた電磁誘導により、非接触にて二次側機器２内の二次電池を充電する非接触式充電器である。
【００２４】
図１は一次側機器１の外観斜視図であり、図２は二次側機器２の外観斜視図である。一次側機器１は、上面に８つの窪みが設けられた直方体形状の筐体（以下、一次側筐体という）１０を備える。この８つの窪みを、窪み部１１［１］〜１１［８］と呼ぶ。二次側機器２は、内部に空洞を有する円筒形状の筐体（以下、二次側筐体という）２０と、二次側コイル（図２において不図示）と、を有する。二次側コイルは、二次側筐体２０内に配置されている。以下の説明では、一次側筐体１０の上面及び下面が水平面と平行になるように、一次側筐体１０が机などに上に置かれていることを想定する。
【００２５】
窪み部１１［１］〜１１［８］は、同じ形状を有する窪み部であり、各窪み部上に１つの二次側機器２を安定して保持できるように設計されている。窪み部１１［ｉ］は斜面を含んで形成されており、その斜面上に二次側機器２を置くと二次側機器２は該斜面上を転がって窪み部１１［ｉ］の底部にて静止する。ここで、ｉは、１以上８以下の整数である。図３は、窪み部１１［１］〜１１［８］の夫々に１つずつ二次側機器２が配置されている状態における一次側機器１及び二次側機器２の外観斜視図である。窪み部１１［ｉ］上に配置された二次側機器２を、特に符号２［ｉ］によって参照する。尚、窪み部１１［ｉ］上に二次側機器２が配置されているという表現は、特に断りなき限り、二次側機器２が窪み部１１［ｉ］の底部にて静止しているという表現と同義である。
【００２６】
一次側筐体１０の内部には、一次側コイルが巻かれた、磁性材料（強磁性体）から成る一次側コアが８つ設けられている。この８つの一次側コアを符号１２［１］〜１２［８］によって参照し、一次側コア１２［ｉ］に巻かれた一次側コイルを符号１３［ｉ］によって参照する。一次側コア１２［１］〜１２［８］は互いに同じ一次側コアであるものとし、一次側コイル１３［１］〜１３［８］も互いに同じ一次側コイルであるものとする。図４は、一次側コア１２［１］〜１２［８］が見えるように示した、一次側機器１の透視図である。図５は、一次側コア１２［１］及び一次側コイル１３［１］の外観斜視図である。一次側コア１２［２］〜１２［８］及び一次側コイル１３［２］〜１３［８］は、一次側コア１２［１］及び一次側コイル１３［１］と同じものであるため、それらの外観斜視図の明示を省略する。
【００２７】
一次側コア１２［１］〜１２［８］は、夫々、一次側筐体１０の上面と平行な面を有し且つ窪み部１１［１］〜１１［８］の下方に配置された板状のコア（例えば、フェライトコア）である。１つの窪み部に対して１つの一次側コアが１対１で割り当てられている。図５に示す如く、一次側コア１２［１］の中心軸の１つと一致する、一次側コイル１３［１］の中心軸を符号１４［１］によって参照する。一次側コイル１３［１］は、一次側コア１２［１］の外周面に沿って中心軸１４［１］周りに巻かれている。一次側コイル１３［２］〜［８］についても同様である。つまり、一次側コイル１３［ｉ］は、一次側コア１２［ｉ］の外周面に沿って中心軸１４［ｉ］周りに巻かれている。中心軸１４［ｉ］は、一次側コア１２［ｉ］の中心軸の１つと一致する、一次側コイル１３［ｉ］の中心軸である。
【００２８】
また、一次側筐体１０の上面に平行なＸ軸及びＹ軸を、以下のように定義する（図４参照）。Ｘ軸及びＹ軸は互いに直交する。中心軸１４［１］〜１４［８］は、全てＹ軸に平行であって且つ同一平面上に位置する。窪み部１１［１］〜１１［８］はＸ軸方向に沿って且つＸ軸の負側から正側に向かって、窪み部１１［１］、１１［２］、１１［３］、１１［４］、１１［５］、１１［６］、１１［７］及び１１［８］の順番で並んでいる。これに伴って、一次側コア１２［１］〜１２［８］もＸ軸方向に沿って且つＸ軸の負側から正側に向かって、一次側コア１２［１］、１２［２］、１２［３］、１２［４］、１２［５］、１２［６］、１２［７］及び１２［８］の順番で並んでいると共に、当然、一次側コイル１３［１］〜１３［８］もＸ軸方向に沿って且つＸ軸の負側から正側に向かって、一次側コイル１３［１］、１３［２］、１３［３］、１３［４］、１３［５］、１３［６］、１３［７］及び１３［８］の順番で並んでいる。
【００２９】
従って、窪み部１１［ｉ］に隣接する窪み部は窪み部１１［ｉ−１］及び１１［ｉ＋１］であり、一次側コア１２［ｉ］に隣接する一次側コアは一次側コア１２［ｉ−１］及び１２［ｉ＋１］であり、一次側コイル１３［ｉ］に隣接する一次側コイルは一次側コイル１３［ｉ−１］及び１３［ｉ＋１］である。窪み部１１［ｉ］は窪み部１１［ｉ＋１］よりも窪み部１１［ｉ−１］の近くに配置され、一次側コア１２［ｉ］は一次側コア１２［ｉ＋１］よりも一次側コア１２［ｉ−１］の近くに配置され、一次側コイル１３［ｉ］は一次側コイル１３［ｉ＋１］よりも一次側コイル１３［ｉ−１］の近くに配置されている。
【００３０】
詳細は後述するが、二次側機器２内の二次側コイルは、二次側機器２の外形形状である円筒の中心軸周りに巻かれている（図６〜図８参照）。加えて、図３に示す如く一次側機器１の各窪み部の底部に二次側機器２が静止している状態において、各二次側機器２に設けられた二次側コイルの中心軸がＹ軸方向を向くように各窪み部の形状が設計されている。従って、この状態において、一次側コイル１３［ｉ］に交流の励磁電流を流せば、一次側コイル１３［ｉ］にて発生した磁束がＹ軸方向に沿って二次側機器２［ｉ］の二次側コイルを鎖交し、該二次側コイルに誘導起電力が発生する。つまり、電力が一次側コイル（送電側コイル）１３［ｉ］から二次側機器２［ｉ］の二次側コイル（受電側コイル）へと非接触で伝達され、この電力を用いて二次側機器２［ｉ］内の二次電池を充電することができる。
【００３１】
上述したように、８つの窪み部１１［１］〜１１［８］の形状は互いに同一であり、窪み部１１［ｉＡ］上に配置された二次側機器２［ｉＡ］内の二次側コイルと一次側コイル１３［ｉＡ］との間の距離（二次側機器２［ｉＡ］内の二次側コイルの中心軸及び一次側コイル１３［ｉＡ］の中心軸間距離）は、窪み部１１［ｉＢ］上に配置された二次側機器２［ｉＢ］についてのそれと同じである（但し、当然に誤差は含まれうる）。従って、一次側コイル１３［ｉＡ］及び１３［ｉＢ］が十分に離れていると仮定した場合において、一次側コイル１３［ｉＡ］及び１３［ｉＢ］に同一の励磁電流が供給されているとしたならば、二次側コイルを鎖交する磁束の量は二次側機器２［ｉＡ］及び２［ｉＢ］間で同じである。ｉＡ及びｉＢは１以上且つ８以下の整数であって、ｉＡ≠ｉＢである。
【００３２】
尚、図１及び図３に示される一次側筐体１０には、二次側機器２［ｉ］のＹ軸方向への滑り落ちを防止するための端面が設けられていないが、該端面を一次側筐体１０に設けるようにしても良い。該端面は、Ｙ軸に直交する面であり、一次側筐体１０の上面及び下面が水平面から傾いた時に生じうる二次側機器２［ｉ］のＹ軸方向への移動を制限して、二次側機器２［ｉ］が窪み部１１［ｉ］から落下するのを防止する。
【００３３】
図６〜図８を参照して、二次側機器２の構造を説明する。図６は、二次側機器２の外観正面図である。図７は、二次側筐体２０の外形形状である円筒の軸方向に沿った、二次側機器２の断面図である。図８は、二次側機器２の分解図である。本実施形態に係る二次側機器２の外形形状は、汎用の乾電池の外形形状と同じとなっており、二次側機器２を汎用の乾電池と同じように用いることができる。
【００３４】
本実施形態では、二次側機器２の外形形状（二次側筐体２０の外形形状）は、単三型の乾電池のそれと同じであることを想定する。但し、二次側機器２の外形形状は単四型の乾電池のそれと同じであっても良い。二次側機器２の外形形状が単三型の乾電池の外形形状及び単四型の乾電池の外形形状の何れであっても二次側機器２内の二次電池を充電できるように、一次側機器１は設計される。
【００３５】
図７及び図８に示すように、二次側機器２には、２つの外装部材２０ａ、二次電池２１、磁性フィルム２２、二次側コイル２３及びフレキシブル基板２４が設けられている。
【００３６】
二次電池２１は、ニッケル水素二次電池等の二次電池である。二次電池２１として、任意の形状を有する二次電池を利用することができる。但し、二次電池２１として、汎用の二次電池を用いることも可能である。例えば、図６〜図８に示す構成とは異なるが、二次電池２１として単四型の二次電池を用いると共に二次側筐体２０の外形を単三型の乾電池のそれと同じにし、更に、二次電池２１の正及び負の電極に接続された２つの電極を二次側筐体２０の両端に設けておくようにしてもよい。これにより、二次側機器２を汎用の単三型二次電池と同じように使用することができる。
【００３７】
本実施形態では、汎用の乾電池及び二次電池と同様、二次電池２１の外形が円筒形状であって、その円筒の両端面に二次電池２１の正及び負の電極が設けられていることを想定する。更に、二次電池２１の正及び負の電極がそのまま二次側機器２の正及び負の電極として用いられることを想定する。二次電池２１の外形形状である円筒の軸（中心軸）を、中心軸ＣＸと呼ぶ。
【００３８】
磁性フィルム２２は、磁性材料（強磁性体）を用いて形成された可撓性を有するフィルムであり、中心軸ＣＸ周りに二次電池２１の外周面に巻かれている。この磁性フィルム２２上に二次側コイル２３が中心軸ＣＸ周りに巻かれている。二次側機器２［ｉ］において、磁性フィルム２２は、一次側コイル１３［ｉ］によって誘導される、二次側コイル２３の鎖交磁束の磁束密度を大きくするための二次側コアとして機能する。尚、磁性フィルム２２の代わりに、剛性を有する二次側コア（例えばフェライトコア）を磁性フィルム２２と同じ位置に設けるようにしても構わない。
【００３９】
磁性フィルム２２は二次電池２１の外周面の一部に巻かれている。二次電池２１の外周面の残部にはフレキシブル基板２４が巻きつけてある。フレキシブル基板２４には、整流回路を含む電気回路が実装される。
【００４０】
絶縁素材から成る２つの外装部材２０ａを結合することで、二次側筐体２０が形成される。２つの外装部材２０ａを結合した時にできる二次側筐体２０の内部空間に、二次電池２１、磁性フィルム２２、二次側コイル２３及びフレキシブル基板２４が収容される。尚、２つの外装部材２０ａにて二次側筐体２０を形成するのではなく、内部が空洞となっている、円筒形状を有する１つの外装部材にて二次側筐体２０を形成するようにしてもよい。
【００４１】
図９は、一次側機器１及び二次側機器２［１］の、鉛直線及びＹ軸に平行な断面による断面図である。窪み部１１［１］上に配置された二次側機器２［１］の二次側コイル２３と、窪み部１１［１］に対応する一次側コイル１３［１］とは磁気的に結合しており、それらは一次側コア１２［１］及び二次側機器２［１］の磁性フィルム２２と共に磁気回路（電磁結合回路）を形成する。二次側機器２［２］〜２［８］における二次側コイル２３と一次側コイル１３［２］〜１３［８］についても同様である。尚、図９では、図示の簡略化上、磁気フィルム２２等の図示を省略している。
【００４２】
一次側機器１では、一次側機器１内で生成された直流電圧が発振回路（後述の駆動回路３２［ｉ］に相当）を用いて交流電圧に変換される。この交流電圧が一次側コイル１３［ｉ］に印加されて交流の励磁電流が一次側コイル１３［ｉ］に流れることで、電磁誘導によって二次側機器２［ｉ］内の二次側コイル２３に誘導起電力が生じる。この誘導起電力にて二次側機器２［ｉ］内の二次電池２１を充電することができる。図９において、破線曲線３０１は、一次側コイル１３［１］に励磁電流を流すことによって生じる磁束の流れを表している。
【００４３】
図１０に、一次側機器１に設けられる電気回路のブロック図を示す。一次側機器１は、整流回路３１、駆動回路３２［１］〜３２［８］、電流検出部３３及び制御回路３４を備える。整流回路３１は、一次側機器１に設けられたＡＣプラグ（不図示）を介して一次側機器１に供給された商用交流電圧を直流電圧ＶＤＣに変換する。駆動回路３２［１］〜３２［８］には、夫々、一次側コイル１３［１］〜１３［８］が接続されている。発振回路としての駆動回路３２［ｉ］は、整流回路３１からの直流電圧ＶＤＣを交流電圧に変換し、該交流電圧を一次側コイル１３［ｉ］に印加することで一次側コイル１３［ｉ］に交流の励磁電流を供給する。制御回路３４は、電流検出部３３の検出結果に基づき、駆動回路３２［１］〜３２［８］における発振状態を個別に制御することによって、一次側コイル１３［１］〜１３［８］への励磁電流の供給を個別に制御する（制御方法については後に詳説）。
【００４４】
尚、励磁電流の周波数は駆動回路３２［１］〜３２［８］間で同じであるとする。但し、励磁電流の周波数を、異なる駆動回路間で異ならせることも可能である。また、駆動回路３２［１］〜３２［８］、電流検出部３３及び制御回路３４の基準電位は共通であり、直流電圧ＶＤＣを駆動源として電流検出部３３及び制御回路３４を動作させることができる。
【００４５】
電流検出部３３は、整流回路３１から駆動回路３２［１］〜３２［８］に供給される入力電流ＩＩＮ［１］〜ＩＩＮ［８］を検出対象電流として取り扱って、駆動回路３２［１］〜３２［８］に供給される検出対象電流の電流値（即ち、入力電流ＩＩＮ［１］〜ＩＩＮ［８］の大きさ）を対象電流値ＩＤＥＴ［１］〜ＩＤＥＴ［８］として個別に検出する。入力電流ＩＩＮ［ｉ］は脈動するが、平滑化回路等を必要に応じて用いつつ、電流検出部３３は、入力電流ＩＩＮ［ｉ］の直流成分を検出し、その直流成分の大きさを対象電流値ＩＤＥＴ［ｉ］として検出することができる。例えば、電流検出部３３を、入力電流ＩＩＮ［１］〜ＩＩＮ［８］が流れる８つの配線の夫々に直列に介在するシャント抵抗（不図示）と、それらのシャント抵抗の両端間電圧のアナログ信号をサンプリングしてデジタル電圧信号に変換するＡ／Ｄ変換器（不図示）と、で形成することができる。
【００４６】
便宜上、１組の一次側コア１２［ｉ］及び一次側コイル１３［ｉ］から成る部位を送電部と呼び、１組の磁気フィルム２２及び二次側コイル２３から成る部位を受電部と呼ぶ。１つの送電部とそれに対応する１つの受電部とから成る磁気回路をトランスとみなすことができる。窪み部１１［ｉ］に対する二次側機器２の配置状態の変化は、一次側コイル１３［ｉ］を含んで形成されるトランスの二次側負荷の変化として現れ、該二次側負荷の変化は、一次側コイル１３［ｉ］を含んで形成されるトランスの一次側電流の変化となって現れる。駆動回路３２［ｉ］への入力電流ＩＩＮ［ｉ］を、一次側コイル１３［ｉ］を含んで形成されるトランスの一次側電流とみなすことができる。
【００４７】
制御回路３４は、一次側電流が二次側負荷に依存するという事実を利用し、電流検出部３３の検出結果に基づいて、二次側機器２の配置状態を個別に検出する処理（以下、個別検出処理ともいう）を実行する。この個別検出処理によって、窪み部ごとに、窪み部１１［ｉ］上に二次側機器２が配置されているか否かが検出される。加えて、窪み部ごとに、窪み部１１［ｉ］上に異物が配置されているのか否かを検出することも可能である。ここで、異物とは、二次側機器２とは異なる汎用の乾電池や任意の導電体を指す。例えば、駆動回路３２［ｉ］が一次側コイル１３［ｉ］に励磁電流を供給している時に検出された対象電流値ＩＤＥＴ［ｉ］を所定の閾値ＩＴＨと比較し、不等式「ＩＤＥＴ［ｉ］≧ＩＴＨ」が成立する場合に二次側機器２が窪み部１１［ｉ］に配置されていると判断する一方、該不等式が不成立の場合には二次側機器２が窪み部１１［ｉ］に配置されていないと判断する。
【００４８】
そして、制御回路３４は、二次側機器２が配置されていると判断された窪み部に対応する一次側コイルを駆動対象コイルとして設定し、該駆動対象コイルに励磁電流を供給することで、駆動対象コイルに対応する二次側機器２内の二次電池２１を充電する。即ち例えば、窪み部１１［１］〜１１［８］の内、窪み部１１［１］〜１１［４］にのみ二次側機器２が配置されていると判断される場合には、一次側コイル１３［１］〜１３［４］を駆動対象コイルとして設定する一方で一次側コイル１３［５］〜１３［８］を非駆動対象コイルとして設定し、駆動対象コイルに接続された駆動回路３２［１］〜３２［４］においてのみ、二次側機器２［１］〜２［４］内の各二次電池２１の充電を目的とした発振を行わせる。これにより、各駆動対象コイルに励磁電流が供給されて窪み部１１［１］〜１１［４］上の二次側機器２［１］〜２［４］における各二次電池２１が充電される（二次側機器２の配置状態の個別検出処理を目的とする以外、非駆動対象コイルへの励磁電流の供給は成されない）。また例えば、窪み部１１［１］〜１１［８］の全てに二次側機器２が配置されていると判断される場合には、一次側コイル１３［１］〜１３［８］の全てが駆動対象コイルとして設定されて、窪み部１１［１］〜１１［８］上の二次側機器２［１］〜２［８］における各二次電池２１が充電される。
【００４９】
窪み部１１［ｉ］に二次側機器２［ｉ］が配置されていると判断して一次側コイル１３［ｉ］に対する励磁電流の供給を開始した後、所定の時間（例えば、１２時間）が経過すると、制御回路３４は、二次側機器２［ｉ］内の二次電池２１が満充電状態になったと判断して、一次側コイル１３［ｉ］に対する励磁電流の供給を停止する。
【００５０】
図１１は、二次側機器２の概略的な電気回路図である。１つの二次側機器２において、二次側コイル２３は整流回路２５の入力側に接続され、整流回路２５の出力側には二次電池２１が接続される。整流回路２５は、上述のフレキシブル基板２４上に実装される。１つの二次側機器２において、一次側コイル１３［１］〜１３［８］の何れかから二次側コイル２３に交流電力が伝達されるとともに該交流電力は整流回路２５にて直流電力に変換され、整流回路２５からの直流電力によって二次電池２１が充電される。二次電池２１を充電するための、整流回路２５から二次電池２１に供給される電流を充電電流と呼ぶ。
【００５１】
交流の励磁電流を一次側コイル１３［ｉ］に流すことで二次側機器２［ｉ］内の二次側コイル２３に誘導起電力を生じさせて該誘導起電力にて二次側機器２［ｉ］内の二次電池２１を充電することができる任意の回路を、一次側機器１及び二次側機器２［ｉ］に搭載することができる。例えば、図１２に示すような回路構成を有する駆動回路３２［１］及び整流回路２５を、一次側機器１及び二次側機器２［１］に設けることができる。図１２に示される駆動回路３２［１］はコンデンサ３５及び３６並びにＦＥＴ（電界効果トランジスタ）３７及び３８から成り、図１２に示される整流回路２５はダイオード４１及び４２並びにコンデンサ４３から成る。駆動回路３２［２］〜３２［８］の回路構成は駆動回路３２［１］のそれと同じである。
【００５２】
このように、一次側機器１は、最大８つの二次側機器２を同時に充電することが可能であり、一次側コイルごとに駆動回路の動作を制御することで二次側機器ごとに充電制御を行うことが可能である。以下、上述の構成を基本とした複数の実施例を説明する。
【００５３】
＜＜第１実施例＞＞
第１実施例を説明する。一次側機器１のように複数の一次側コイルを並べた場合において、仮に近接した一次側コイルに対して同時に励磁電流を供給すると、それらの一次側コイルの発生磁束の影響により、対応する二次側機器２の充電電流が増大方向に向かう。
【００５４】
例えば、図１３（ａ）に示す如く、二次側機器２［ｉ］が存在する一方で二次側機器２［ｉ−１］及び２［ｉ＋１］が存在しない第１ケースと、図１３（ｂ）に示す如く、二次側機器２［ｉ−１］〜２［ｉ−１］が存在する第２ケースと、を考える。第１及び第２ケースを考える場合においては、ｉは２以上７以下の整数である。図１３（ａ）及び（ｂ）は、夫々、第１及び第２ケースにおける、Ｙ軸方向から見た二次側機器２［ｉ］の周辺イメージ図である。第１ケースにおいては、一次側コイル１３［ｉ−１］〜１３［ｉ＋１］の内、一次側コイル１３［ｉ］にのみ励磁電流が供給されて二次側機器２［ｉ］内の二次電池２１に充電電流ＩＣ［ｉ］が供給される。第２ケースにおいては、一次側コイル１３［ｉ−１］〜１３［ｉ＋１］の全てに励磁電流が供給されて二次側機器２［ｉ］内の二次電池２１に充電電流ＩＣ’［ｉ］が供給されると共に、二次側機器２［ｉ−１］及び２［ｉ＋１］内の二次電池２１にも充電電流が供給される。
【００５５】
そして、第２ケースにおいて一次側コイル１３［ｉ−１］〜１３［ｉ＋１］の全てに励磁電流を同時に且つ連続的に供給すると仮定したならば、充電電流ＩＣ［ｉ］よりも充電電流ＩＣ’［ｉ］の方が大きくなる。一次側コイル１３［ｉ−１］及び１３［ｉ＋１］と二次側機器２［ｉ］内の二次側コイル２３との距離が比較的近いことに起因して、一次側コイル１３［ｉ］だけでなく一次側コイル１３［ｉ−１］及び１３［ｉ＋１］の発生磁束も二次側機器２［ｉ］内の二次側コイル２３を鎖交するからである。更に、上記仮定の下において、二次側機器２［ｉ−２］が存在しないならば、二次側機器２［ｉ−１］内の二次電池２１への充電電流が充電電流ＩＣ’［ｉ］よりも小さくなることが想定される（二次側機器２［ｉ＋２］が存在しない場合における二次側機器２［ｉ＋１］の充電電流についても同様）。
【００５６】
図１４に、第２ケースにおいて、一次側コイル１３［ｉ−１］〜１３［ｉ＋１］への励磁電流供給を実験的に変化させた時における、二次側機器２［ｉ−１］〜２［ｉ＋１］の充電電流の波形を示す（図１４に示すような充電電流制御は、実稼動時において制御回路３４が実際に行うものと異なる）。図１４に示す実験では、時刻ｔＡに至るまで一次側コイル１３［ｉ−１］〜１３［ｉ＋１］へ同時に且つ連続的に励磁電流を供給し、時刻ｔＡ以降において、一次側コイル１３［ｉ−１］に対する励磁電流の供給のみを停止した。図１４における波形３１１〜３１３は、夫々、この実験において得られた、二次側機器２［ｉ−１］〜２［ｉ＋１］内の二次電池２１に対する充電電流の波形である。
【００５７】
時刻ｔＡにおいて一次側コイル１３［ｉ−１］への励磁電流の供給を停止すると、二次側機器２［ｉ−１］内の二次電池２１に対する充電電流は急峻にゼロ又は略ゼロに向かうが、この際、二次側機器２［ｉ］内の二次電池２１への充電電流も相当量低下する（波形３１１及び３１２参照）。このことからも、二次側機器２［ｉ］内の二次電池２１の充電に、一次側コイル１３［ｉ−１］の発生磁束が大きく影響していることが分かる。一方で、二次側機器２［ｉ＋１］内の二次電池２１に対する充電電流は、時刻ｔＡ以前と時刻ｔＡ以後とで殆ど変化しない。これは、一次側コイル１３［ｉ−１］の発生磁束が二次側機器２［ｉ＋１］内の二次電池２１の充電に殆ど影響しない程度に、一次側コイル１３［ｉ−１］が二次側機器２［ｉ＋１］から離れていることを示している。
【００５８】
このように、駆動対象コイル（上記第２ケースにおいては一次側コイル１３［ｉ−１］〜１３［ｉ＋１］）に対して単純に励磁電流を連続供給したとしたならば、窪み部１１［１］〜１１［８］に対する二次側機器２の配置状態に依存して充電電流が様々に変化し、満充電までに要する時間にばらつきが生じる。一方で、図１４からも分かるように、一次側コイル１３［ｉ−１］の発生磁束は二次側機器２［ｉ＋１］内の二次電池２１の充電に殆ど影響を与えない。
【００５９】
これを考慮し、制御回路３４は、互いに隣接する複数の窪み部の夫々に二次側機器２が配置されている場合、互いに隣接する駆動対象コイルへの励磁電流の供給が同時に行われないように各駆動対象コイルへの励磁電流の供給を間欠的に行い、これによって各窪み部に配置された二次側機器２内の二次電池２１の充電電流を平準化する。
【００６０】
例えば、窪み部１１［１］〜１１［８］の全てに二次側機器２が配置されている第３ケースにおいて、図１５に示すようなタイミングで励磁電流の供給を行う。図１５の実線折れ線３３１〜３３８は、夫々、第３ケースにおいて一次側コイル１３［１］〜１３［８］に供給される励磁電流の大きさ（振幅）Ｉ１３［１］〜Ｉ１３［８］の時間変化を表している。
【００６１】
制御回路３４は、時刻ｔ（２ｊ−１）及び時刻ｔ２ｊ間では、駆動回路３２［１］、３２［３］、３２［５］及び３２［７］のみを発振状態にさせることで、一次側コイル１３［１］、１３［３］、１３［５］及び１３［７］に励磁電流を同時に且つ連続的に供給する一方で一次側コイル１３［２］、１３［４］、１３［６］及び１３［８］に対する励磁電流の供給を停止する。逆に、時刻ｔ２ｊ及び時刻ｔ（２ｊ＋１）間では、駆動回路３２［２］、３２［４］、３２［６］及び３２［８］のみを発振状態にさせることで、一次側コイル１３［２］、１３［４］、１３［６］及び１３［８］に励磁電流を同時に且つ連続的に供給する一方で一次側コイル１３［１］、１３［３］、１３［５］及び１３［７］に対する励磁電流の供給を停止する。
【００６２】
ここで、ｊは自然数であり、時間が進行するにつれて時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、・・・、ｔ（２ｊ−１）、ｔ２ｊ、ｔ（２ｊ＋１）、・・・の順番で各時刻が訪れるものとする。時刻ｔ（２ｊ−１）及び時刻ｔ２ｊ間の時間長さと、時刻ｔ２ｊ及び時刻ｔ（２ｊ＋１）間の時間長さを同じにすることができる。
【００６３】
このような制御を行うことで、近接する送電部（一次側コア及び一次側コイルから成る送電部）からの磁束の影響を軽減することができるため、充電電流の平準化を実現することが可能となる。結果、二次側機器２の設置状態に依存せず、充電電流のばらつきを抑えることが可能となり、満充電までに必要な時間を均一化することが可能となる。
【００６４】
尚、上述の説明では、一次側筐体１に設けられた窪み部の個数が８個であって、それに伴って一次側筐体１に設けられた送電部の個数が８個となっているが、一次側筐体１に設けられるべき窪み部及び送電部の個数はｎ個とすることができ、ｎを８以外の整数とすることもできる（後述の他の実施例においても同様）。但し、上述の制御を有効にするべく、ｎは３以上（望ましくは例えば４以上）の整数とされる。
【００６５】
また、図１５に示す例では、一次側機器１に設けられた８つの一次側コイルを２つのグループに分け、励磁電流の供給タイミングを異なるグループ間で異ならせている。即ち、一方のグループに属する一次側コイルに励磁電流を供給しつつ他方のグループに属する一次側コイルへの励磁電流の供給を停止する状態と、それの逆の状態とが交互に現れるように各駆動回路を制御しているが、一次側機器１に設けられたｎ個の一次側コイルを３以上のグループに分けるようにしても良い。
【００６６】
例えば、図１に示されるようにｎ＝８である場合、一次側コイル１３［１］〜１３［８］を４つのグループに分けることも可能である。この場合、一次側コイル１３［１］及び１３［５］が第１のグループに属し、一次側コイル１３［２］及び１３［６］が第２のグループに属し、一次側コイル１３［３］及び１３［７］が第３のグループに属し、一次側コイル１３［４］及び１３［８］が第４のグループに属する。そして、第１のグループに属する一次側コイルに励磁電流を供給しつつ第２〜第４のグループに属する一次側コイルへの励磁電流の供給を停止する第１状態と、第２のグループに属する一次側コイルに励磁電流を供給しつつ第１、第３及び第４のグループに属する一次側コイルへの励磁電流の供給を停止する第２状態と、第３のグループに属する一次側コイルに励磁電流を供給しつつ第１、第２及び第４のグループに属する一次側コイルへの励磁電流の供給を停止する第３状態と、第４のグループに属する一次側コイルに励磁電流を供給しつつ第１〜第３のグループに属する一次側コイルへの励磁電流の供給を停止する第４状態とが、順番に且つ周期的に現れるように各駆動回路を制御すれば良い。即ち、第１、第２、第３及び第４状態が順番に現れる期間を単位期間とし、単位期間が周期的に訪れるように各駆動回路を制御すれば良い。
【００６７】
また例えば、以下のように考えることができる。窪み部１１［１］〜１１［８］は８つの二次側機器２を配置することのできる機器配置部として機能する。尚、二次側機器２が配置されるべき部分は窪み部である必要は必ずしもない。例えば、一次側機器１の筐体表面に、複数の二次側機器２の配置場所を表す複数のマーカ（例えば四角枠形状のマーカ）を記しておくようにしても良い。この場合、複数のマーカが記された筐体表面が機器配置部として機能し、ユーザは各マーカが記された部分に各二次側機器２を配置する。駆動回路３２［１］〜３２［８］は、一次側コイル１３［１］〜１３［８］に励磁電流を供給する励磁電流供給部を形成する。励磁電流供給部の構成要素に、制御回路３４が更に含まれていると考えることも可能である。また、駆動回路３２［１］〜３２［８］の１つ１つが励磁電流供給部である、と考えることも可能である。
【００６８】
＜＜第２実施例＞＞
第２実施例を説明する。第２実施例は、第１実施例を基礎とする実施例であり、第２実施例において特に述べない事項に関しては、矛盾なき限り第１実施例の記載が第２実施例にも適用される。
【００６９】
第１実施例では、一次側コイル１３［ｉ］に供給される励磁電流の位相を特に議論しなかったが、ここで、励磁電流の位相との関係における二次側コイルの鎖交磁束について考察する。今、図１６に示す如く、Ｘ軸方向に沿って等間隔で配置された一次側コイル１３Ａ、１３Ｂ及び１３Ｃと、Ｘ軸方向に沿って等間隔で配置された二次側コイル２３Ａ、２３Ｂ及び２３Ｃとを含む解析モデルを想定する。一次側コイル１３Ｂは一次側コイル１３Ａと一次側コイル１３Ｃの間に配置され、二次側コイル２３Ｂは二次側２３Ａと二次側コイル２３Ｃの間に配置されている。一次側コイル１３Ａ、１３Ｂ及び１３Ｃは、夫々、二次側コイル２３Ａ、２３Ｂ及び２３Ｃに対応している。一次側コイル１３Ａと二次側コイル２３Ａは磁気的に結合しており、一次側コイル１３Ａに交流の励磁電流を供給すれば電磁誘導によって二次側コイル２３Ａに誘導起電力が生じる。一次側コイル１３Ｂ及び二次側コイル２３Ｂについても同様であり、一次側コイル１３Ｃ及び二次側コイル２３Ｃについても同様である。
【００７０】
今、一次側コイル１３Ａ、１３Ｂ及び１３Ｃの内、一次側コイル１３Ａ及び１３Ｃにのみ交流の励磁電流を供給した場合を考える。この際、一次側コイル１３Ａに供給される励磁電流の位相と一次側コイル１３Ｃに供給される励磁電流の位相が同じである状態を同位相状態と呼び、一次側コイル１３Ａに供給される励磁電流の位相と一次側コイル１３Ｃに供給される励磁電流の位相とが逆である状態を逆位相状態と呼ぶ。例として、各一次側コイルに供給される励磁電流の電流値が“Ａ・ｓｉｎ（２πｆｔ＋θＯ）”で表される場合を想定する。そうすると、一次側コイル１３Ａに対する基準位相θＯと一次側コイル１３Ｃに対する基準位相θＯとの位相差が“０＋ｍ・２π”である状態は同位相状態に相当し、該位相差が“π＋ｍ・２π”である状態が逆位相状態に相当する。位相及び位相差の単位はラジアンである。Ａ、π、ｆ及びｔは、夫々、励磁電流の振幅、円周率、励磁電流の周波数及び時間を表す。ｍは任意の整数である。励磁電流の振幅及び周波数は、全ての一次側コイル間で共通であるとする。
【００７１】
同位相状態においては、図１７（ａ）に示す如く、一次側コイル１３Ａへの励磁電流に基づいて生じた二次側コイル２３Ａの誘導電流４０１と、一次側コイル１３Ｃへの励磁電流に基づいて生じた二次側コイル２３Ｃの誘導電流４０２とが、同位相の電流となる。結果、前者の誘導電流４０１により二次側コイル２３Ａに生じた磁束４１１の向きと、後者の誘導電流４０３により二次側コイル２３Ｃに生じた磁束４１３の向きは同じとなるため、磁束４１１及び磁束４１３は加算された上で二次側コイル２３Ｂを鎖交する。そうすると、一次側コイル１３Ｂに励磁電流を供給していないにも関らず、二次側コイル２３Ｂにおいては磁束４１１及び４１３の鎖交による誘導起電力が発生する。図１８の波形４５１は、一次側コイル１３Ｂに励磁電流を供給していない条件下における、同位相状態での二次側コイル２３Ｂの誘導起電力の波形である。
【００７２】
一方、逆位相状態においては、図１７（ｂ）に示す如く、一次側コイル１３Ａへの励磁電流に基づいて生じた二次側コイル２３Ａの誘導電流４２１と、一次側コイル１３Ｃへの励磁電流に基づいて生じた二次側コイル２３Ｃの誘導電流４２３とが、逆位相の電流となる。結果、前者の誘導電流４２１により二次側コイル２３Ａに生じた磁束４３１の向きと、後者の誘導電流４２３により二次側コイル２３Ｃに生じた磁束４３３の向きは逆となるため、二次側コイル２３Ｂにおいて磁束４３１及び磁束４３３は互いに打ち消しあうように作用する。そうすると、二次側コイル２３Ｂにおいては磁束４３１及び４３３の鎖交による誘導起電力は全く或いは殆ど発生しない。図１８の波形４５２は、一次側コイル１３Ｂに励磁電流を供給していない条件下における、逆位相状態での二次側コイル２３Ｂの誘導起電力の波形である。
【００７３】
上述の一次側コイル１３Ａ、１３Ｂ及び１３Ｃを、それぞれ上述の一次側コイル１３［ｉ−１］、１３［ｉ］及び１３［ｉ＋１］とみなすことができると共に、二次側コイル２３Ａ、２３Ｂ及び２３Ｃを、それぞれ上述の二次側機器２［ｉ−１］、２［ｉ］及び２［ｉ＋１］の二次側コイル２３とみなすことができる。そして、上述の逆位相状態を実現する位相制御を、一次側機器１（例えば、図１０の制御回路３４）において実行することができる。
【００７４】
つまり、二次側機器２［ｉ−１］、２［ｉ］及び２［ｉ＋１］が一次側機器１に配置されている状態において、一次側コイル１３［ｉ−１］、１３［ｉ］及び１３［ｉ＋１］を夫々一次側コイル１３Ａ、１３Ｂ及び１３Ｃと見立てて、逆位相状態にて励磁電流の供給を行うと良い。より具体的には例えば、一次側コイル１３［ｉ］に対する励磁電流の供給が停止されているタイミングにおいて、一次側コイル１３Ａとしての一次側コイル１３［ｉ−１］に供給される励磁電流の位相と一次側コイル１３Ｃとしての一次側コイル１３［ｉ＋１］に供給される励磁電流の位相とを逆にする。これにより、一次側コイル１３［ｉ−１］への励磁電流供給に基づく二次側機器２［ｉ−１］内の二次側コイル２３の発生磁束（図１７（ｂ）の磁束４３１に相当）と、一次側コイル１３［ｉ＋１］への励磁電流供給に基づく二次側機器２［ｉ＋１］内の二次側コイル２３の発生磁束（図１７（ｂ）の磁束４３３に相当）とが、二次側機器２［ｉ］内の二次側コイル２３において互いに打ち消しあい、結果、二次側機器２［ｉ］内の二次側コイル２３において前者の発生磁束（図１７（ｂ）の磁束４３１に相当）と後者の発生磁束（図１７（ｂ）の磁束４３３に相当）の鎖交による誘導起電力は、全く或いは殆ど発生しなくなる。
【００７５】
また、この際、一次側コイル１３［ｉ−１］の発生磁束の向きと一次側コイル１３［ｉ＋１］の発生磁束の向きも互いに反対となるため、一次側コイル１３［ｉ−１］及び１３［ｉ＋１］の発生磁束も二次側機器２［ｉ］内の二次側コイル２３において互いに打ち消し合う。故に、二次側機器２［ｉ］内の二次側コイル２３において一次側コイル１３［ｉ−１］及び１３［ｉ＋１］の発生磁束の鎖交による誘導起電力も、全く或いは殆ど発生しなくなる。
【００７６】
窪み部１１［１］〜１１［８］の全てに二次側機器２が配置されている状況においても同様である。この状況下において、第１実施例と同様、図１５に示すようなタイミング関係で励磁電流の供給を行う際には、以下のようにすればよい。
図１５の時刻ｔ（２ｊ−１）及び時刻ｔ２ｊ間の期間において、一次側コイル１３［１］、１３［３］、１３［５］及び１３［７］に対する励磁電流の位相を、一次側コイル１３［１］及び１３［３］間で逆にし且つ一次側コイル１３［３］及び１３［５］間で逆にし且つ一次側コイル１３［５］及び１３［７］間で逆にする。
図１５の時刻ｔ２ｊ及び時刻ｔ（２ｊ＋１）間において、一次側コイル１３［２］、１３［４］、１３［６］及び１３［８］に対する励磁電流の位相を、一次側コイル１３［２］及び１３［４］間で逆にし且つ一次側コイル１３［４］及び１３［６］間で逆にし且つ一次側コイル１３［６］及び１３［８］間で逆にする。
【００７７】
上述のような位相制御を実現するために、図１９に示す如く、Ｘ軸方向（図４参照）に沿って、２つの一次側コイルごとに励磁電流の極性を反転させると良い。即ち、一次側コイル１３［１］、１３［２］、１３［５］及び１３［６］をα組に分類する一方で一次側コイル１３［３］、１３［４］、１３［７］及び１３［８］をβ組に分類する。そして、任意のタイミングにおいて、α組に属する一次側コイルの励磁電流の位相を全て同じにすると共にβ組に属する一次側コイルの励磁電流の位相を全て同じにし、一方で、α組に属する一次側コイルの励磁電流の位相とβ組に属する一次側コイルの励磁電流の位相を逆にする。
【００７８】
励磁電流における位相の逆とは、或る程度の幅を持った概念と解釈されるべきである。従って、理想的には、一次側コイル１３［ｉ−１］に対する基準位相θＯと一次側コイル１３［ｉ＋１］に対する基準位相θＯとの位相差を“π＋ｍ・２π”にすればよいが、該位相差は“π＋ｍ・２π”から若干ずれていても構わない（但し、少なくとも、該位相差は“０＋ｍ・２π”ではない）。また、或る磁束と他の磁束との打ち消しとは、完全なる打ち消しを意味するだけでなく、部分的な打ち消しをも包含する概念である。
【００７９】
尚、上述の位相制御は、他の様々なケースにおいても利用可能である。例えば、窪み部１１［３］〜１１［５］に二次側機器２［３］〜２［５］が配置されているケースにおいて、二次側機器２［４］の二次電池２１は満充電状態である一方で二次側機器２［３］及び２［５］の二次電池２１は満充電状態ではないとき、制御回路３４は、二次側機器２［４］を非充電対象に設定する一方で二次側機器２［３］及び２［５］を充電対象に設定する。非充電対象に設定された二次側機器に対しては充電が禁止され、充電対象に設定された二次側機器に対しては充電が許可される。従って、この場合、制御回路３４は、一次側コイル１３［４］への励磁電流供給を停止する一方で一次側コイル１３［３］及び１３［５］への励磁電流供給を許可するが、この際、一次側コイル１３［３］に供給される励磁電流の位相と一次側コイル１３［５］に供給される励磁電流の位相とを逆にすると良い。これにより、非充電対象に対する意図しない充電（二次側機器２［４］の充電）がより確実に抑制される。
【００８０】
更に、上述の位相制御を利用すれば、充電電流のばらつきを抑制しつつ、一次側コイル１３［ｉ−１］、１３［ｉ］及び１３［ｉ＋１］に対して同時に励磁電流を供給する充電制御も可能となる。即ち例えば、窪み部１１［１］〜１１［８］の全てに二次側機器２が配置されている状況下において、二次側機器２［１］〜２［８］の二次電池２１の全てが満充電状態ではないとき、制御回路３４は、一次側コイル１３［１］〜１３［８］の全てに同時に励磁電流を供給しても良い。但し、この際、図１９に示す如く、任意のタイミングにおいて、一次側コイル１３［１］、１３［２］、１３［５］及び１３［６］の励磁電流の位相を全て同じにすると共に一次側コイル１３［３］、１３［４］、１３［７］及び１３［８］の励磁電流の位相を全て同じにし、一方で、一次側コイル１３［１］、１３［２］、１３［５］及び１３［６］の励磁電流の位相と一次側コイル１３［３］、１３［４］、１３［７］及び１３［８］の励磁電流の位相を逆にする。
【００８１】
上述のような位相制御によって、二次側機器２［ｉ］に対応していない一次側コイル（例えば、一次側コイル１３［ｉ−１］、１３［ｉ＋１］）への励磁電流供給に由来する、二次側機器２［ｉ］の充電が抑制される。結果、意図していない充電の発生が抑制され、充電電流のばらつき等も抑制される。
【００８２】
＜＜第３実施例＞＞
第３実施例を説明する。複数の二次側機器２を一定方向のみに沿って設置することのできる一次側機器を例示したが、複数の二次側機器を様々な配置関係で配置できるように一次側機器を形成しても良い。
【００８３】
例えば、図２０（ａ）に示す如く、複数の二次側機器をマトリクス状に設置することのできる一次側機器１０１を形成しても良い。図２０（ａ）の一次側機器１０１の上面には１６個の窪み部が形成されており、各窪み部に１つずつ二次側機器２を設置することができる。一次側機器１０１に設置される１６個の二次側機器２を、１≦ｉ≦４且つ１≦ｊ≦４を満たす整数ｉ及びｊを用いて、二次側機器２［ｉ，ｊ］と表記する。図２０（ｂ）に示す如く、１６個の二次側機器２［１，１］〜２［４，４］を上方から見た平面上において、二次側機器２［ｉ，ｊ］の右側、左側、上側及び下側に隣接する二次側機器２は、夫々、二次側機器２［ｉ，ｊ＋１］、２［ｉ，ｊ−１］、２［ｉ−１，ｊ］、２［ｉ＋１，ｊ］であるとする。二次側機器２［ｉ，ｊ］内の二次側コイルを二次側コイル２３［ｉ，ｊ］と表記する。
【００８４】
一次側機器１０１には、一次側機器１０１に設置される二次側機器２ごとに、一次側コア及び一次側コイルから成る送電部が設けられている。二次側機器２［ｉ，ｊ］に対応する送電部の一次側コイルを一次側コイル１３［ｉ，ｊ］と表記する。一次側コイル１３［ｉ，ｊ］と二次側コイル２３［ｉ，ｊ］とは磁気的に結合しており、一次側コイル１３［ｉ，ｊ］に交流の励磁電流を供給すれば電磁誘導によって二次側コイル２３［ｉ，ｊ］に誘導起電力が生じて、二次側機器２［ｉ，ｊ］内の二次電池２１が充電される。
【００８５】
このような一次側機器１０１においても、一次側コイル１３［ｉ，ｊ］に励磁電流が供給された際、図１７（ａ）を参照して説明した原理に従って二次側コイル２３［ｉ，ｊ］以外の二次側コイルに誘導起電力が発生しうる。一次側機器１０１においては、充電対象となる二次側機器２の配置パターンは様々となるが、夫々の配置パターンに対して励磁電流の位相を最適化することで、意図しない充電を回避することができる。
【００８６】
例えば、一次側コイル１３［３，２］、１３［３，４］、１３［２，３］及び１３［４，３］に同時に励磁電流を供給する際、図２１に示す如く、一次側コイル１３［３，２］及び１３［３，４］に対する励磁電流の位相と一次側コイル１３［２，３］及び１３［４，３］に対する励磁電流の位相を逆にする。より具体的には例えば、一次側コイル１３［３，２］及び１３［３，４］に対する励磁電流の基準位相θＯを“０”に設定する一方で、一次側コイル１３［２，３］及び１３［４，３］に対する励磁電流の基準位相θＯを“π”に設定する。これにより、一次側コイル１３［３，２］、１３［３，４］、１３［２，３］及び１３［４，３］への励磁電流供給に基づく二次側コイル２３［３，２］、２３［３，４］、２３［２，３］及び２３［４，３］の発生磁束が、二次側コイル２３［３，３］において互いに打ち消され、それらの発生磁束による二次側機器２［３，３］の充電を抑制することができる。
【００８７】
一次側コイル１３［３，２］、１３［３，４］、１３［２，３］及び１３［４，３］に同時に励磁電流を供給する際、第２実施例で述べたように、一次側コイル１３［３，３］に励磁電流が供給されていなくても良いし、一次側コイル１３［３，３］に励磁電流が供給されていても良い。
【００８８】
＜＜変形等＞＞
上述した説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。上述の実施形態の変形例または注釈事項として、以下に、注釈１〜注釈５を記す。各注釈に記載した内容は、矛盾なき限り、任意に組み合わせることが可能である。
【００８９】
［注釈１］
上述の実施形態では、二次側機器２の外形形状が単三型又は単四型の乾電池のそれと同一であることを想定したが、二次側機器２の外形形状は、単三型及び単四型以外の汎用の乾電池（例えば、単一型又は単二型の乾電池）のそれと同じであっても良い。また、二次側機器２の外形形状を汎用の乾電池のそれと異ならせることも可能である。更に、二次側機器２は、二次電池２１を駆動源とする円筒形状の電気機器（例えば、懐中電灯）であってもよい。
【００９０】
［注釈２］
上述の実施形態では、充電可能な蓄電体として二次側機器２内に二次電池２１を設けているが、二次電池２１の代わりに二次電池以外の蓄電体（例えば、コンデンサ）を二次側機器２内に設けるようにしても良い。
【００９１】
［注釈３］
上述した非接触の電力伝送方式は一般的に電磁誘導方式と呼ばれているが、磁気共鳴方式を利用して一次側機器から二次側機器への電力伝送を実現するようにしても良く、本発明は磁気共鳴方式を利用した構成を含む。磁気共鳴方式では、電磁誘導方式と同様に、送電コイルとしての一次側コイルと受電コイルとしての二次側コイルを用いて電力伝送を行うが、電磁誘導方式と比べて、一次側コイル及び二次側コイル間の距離が大きくても高い伝送効率を得ることができる。磁気共鳴方式を利用して電力伝送を行う一次側機器及び二次側機器の構成は、電磁誘導方式を利用して電力伝送を行うそれらと基本的に同じであり、前者及び後者間の主な相違点は、励磁周波数ωとコイルのインダクタンスＬである。Ｌは、一次側コイル及び二次側コイルのインダクタンスに依存する値を有する。ωは、一次側コイルに供給される励磁電流の角周波数である。
【００９２】
一次側コイル及び二次側コイル間の伝送効率は、一次側コイル及び二次側コイル間の結合の強さｋと、“Ｑ＝ωＬ／（Ｒｏｈｍ＋Ｒｒａｄ）”によって定義される指標Ｑと、によって決まり、ｋ及びＱを高めることにより伝送効率を高めることができる。ここで、Ｒｏｈｍは、一次側コイル及び二次側コイルの抵抗値に依存する抵抗成分を表し、Ｒｒａｄは、電力の放射に寄与する抵抗成分を表す。一次側コイル及び二次側コイル間の距離が大きくなると結合の強さｋが低下するが、この場合においても、励磁周波数ω及びインダクタンスＬを高くすることでＱが高まり、高効率の電力伝送が可能となる。
【００９３】
［注釈４］
また例えば、二次側機器２は電動車両（電気自動車、電気自動二輪車など）であっても良い。この場合、図２２に示す如く、二次側機器２としての電動車両５０２を駐車させておく駐車場５０１を一次側機器１として機能させることができる。駐車場５０１の設置面（機器配置部）に、複数の電動車両５０２が配置される。駐車場５０１は、上述した一次側機器１の構成と同様の構成を有し、電動車両５０２は、上述した二次側機器２の構成と同様の構成を有する。二次側機器２としての電動車両５０２は、二次電池２１のみを駆動源として用いて走行する電動車両であっても良いし、二次電池２１と該二次電池２１以外のエネルギー源（例えば化石燃料）を駆動源として併用した上で走行するハイブリッド式電動車両であっても良い。駐車場５０１の定められた複数の位置に複数の電動車両５０２を駐車させた状態で、駐車場５０１に設けられた複数の一次側コイルに励磁電流を供給することで、複数の電動車両５０２内の二次電池２１を充電することができる。この場合、一次側コイル及び二次側コイル間の距離が比較的大きくなることが想定されるため、上述の磁気共鳴方式を利用して充電を成すことが望ましい。
【００９４】
［注釈５］
図３及び図４等に示される一次側機器１において、例えば、窪み部１１［１］〜１１［８］をＸ軸方向に沿って等間隔で配置することができ、これに伴って一次側コア１２［１］〜１２［８］もＸ軸方向に沿って等間隔で配置することができる共に一次側コイル１３［１］〜１３［８］もＸ軸方向に沿って等間隔で配置することができる。この場合、窪み部１１［１］〜１１［８］上における二次側機器２［１］〜２［８］もＸ軸方向に沿って等間隔で配置され、これに伴って二次側機器２［１］〜２［８］内の各構成部品（例えば二次側コイル２３）もＸ軸方向に沿って等間隔で配置される。
【００９５】
図２０（ａ）に示される一次側機器１０１において、例えば、複数の窪み部を第１方向に沿って等間隔で配置することができると共に第１方向に直交する第２方向に沿って等間隔で配置することができ、これに伴って複数の一次側コア及び複数の一次側コイルも第１方向に沿って等間隔で配置することができると共に第２方向に沿って等間隔で配置することができる。この場合、一次側機器１０１の複数の窪み部上における複数の二次側機器２も、第１方向に沿って等間隔で配置されると共に第１方向に直交する第２方向に沿って等間隔で配置される。一次側機器１０１の複数の窪み部上における複数の二次側機器２内の各構成部品（例えば、二次側コイル）も同様である。尚、第１方向に沿って隣接する窪み部間の間隔と第２方向に沿って隣接する窪み部間の間隔は、一致していても良いし、一致していなくても良い。一次側コア及び一次側コイルについても同様である。
【００９６】
上述した等間隔の配置は、図２２の駐車場５０１及び電動車両５０２を一次側機器１及び二次側機器２として機能させる場合にも同様に適用されうる。尚、等間隔で配置されるとは、複数の物体が或る方向に沿って厳密に同じ間隔で配置されることを意味するだけでなく、複数の物体が或る方向に沿って略同じ間隔で配置されることをも意味する。
【符号の説明】
【００９７】
１  一次側機器
２、２［ｉ］  二次側機器
１０  一次側筐体
１１［ｉ］  窪み部
１２［ｉ］  一次側コア
１３［ｉ］  一次側コイル
２０  二次側筐体
２１  二次電池
２２  磁気フィルム
２３  二次側コイル
２４  フレキシブル基板
２５  整流回路
３１  整流回路
３２［ｉ］  駆動回路
３３  電流検出部
３４  制御回路
【図１】
2011045236.tif 000003
【図２】
2011045236.tif 000004
【図３】
2011045236.tif 000005
【図４】
2011045236.tif 000006
【図５】
2011045236.tif 000007
【図６】
2011045236.tif 000008
【図７】
2011045236.tif 000009
【図８】
2011045236.tif 000010
【図９】
2011045236.tif 000011
【図１０】
2011045236.tif 000012
【図１１】
2011045236.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2011045236.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2011045236.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
2011045236.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
2011045236.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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