(57)【要約】【課題】非接触給電装置から発生し、受電コイルに鎖交する磁束を増加させることを目的とする。【解決手段】非接触給電装置１０は、第１送電コイル１４および第２送電コイル１６と、各送電コイルに電力を供給する電力発生部としての第１電力発生回路１８および第２電力発生回路２０とを備える。第１電力発生回路１８および第２電力発生回路２０は、各送電コイルから発生し各受電コイルに鎖交する磁束が強め合うような位相関係で各送電コイルに電圧を印加する。すなわち、第１送電コイル１４および第２送電コイル１６は、仮に同位相の交流電圧が第１送電コイル１４および第２送電コイル１６に印加されたときに、各送電コイルから発生し各受電コイルに鎖交する磁束が弱め合うような位相関係で配置されている。第１電力発生回路１８および第２電力発生回路２０は、第１送電コイル１４および第２送電コイル１６に逆位相の電圧を印加する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの送電コイルと、
各前記送電コイルから発生し受電コイルに鎖交する磁束が強め合うような位相関係で、各前記送電コイルに電力を供給する電力発生部と、
を備えることを特徴とする非接触給電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の非接触給電装置において、
２つの前記送電コイルは、
同位相の交流電圧が２つの前記送電コイルに印加されたときに、２つの前記送電コイルから発生し前記受電コイルに鎖交する磁束が弱め合うような位置関係で配置されており、
前記電力発生部は、
２つの前記送電コイルのそれぞれに対して設けられた電力発生回路を備え、
各前記電力発生回路は、２つの前記送電コイルに逆位相の電圧を印加することを特徴とする非接触給電装置。
【請求項３】
２つの前記送電コイルが、
同位相の交流電圧が２つの前記送電コイルに印加されたときに、２つの前記送電コイルから発生し前記受電コイルに鎖交する磁束が弱め合うような位置関係で配置されている、請求項１に記載の非接触給電装置において、
各前記送電コイルに対して設けられた１つの電力発生回路と、
一方の前記送電コイルに印加される電圧に対して逆位相の電圧を、他方の前記送電コイルに印加する位相反転器と、
を備えることを特徴とする非接触給電装置。
【請求項４】
請求項１に記載の非接触給電装置において、
２つの前記送電コイルのそれぞれは、
同位相の交流電圧が２つの前記送電コイルに印加されたときに、前記受電コイルに同一の向きの磁束が鎖交するような向きに巻かれた導線によって構成されていることを特徴とする非接触給電装置。
【請求項５】
複数の送電コイルと、
各前記送電コイルから発生し受電コイルに鎖交する磁束が強め合うような位相関係で、各前記送電コイルに電力を供給する電力発生部と、
を備えることを特徴とする非接触給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触給電装置に関し、特に、２つの送電コイルを用いて受電装置に非接触給電する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触給電装置が広く用いられている。非接触給電装置は、受電装置に配線接続されない状態で受電装置に電力を供給する。一般に、非接触給電装置は送電コイルを備え、受電装置は受電コイルを備えている。非接触給電装置には、電磁誘導によって受電装置に電力を供給する電磁誘導方式のものがある。この場合、送電コイルは、受電コイルとの間の磁気的な結合によって受電コイルに誘導起電力を発生させて、受電装置に電力を供給する。
【０００３】
受電装置には、携帯情報端末、ゲーム機器、電動歯ブラシ、電動シェーバー等がある。一般に、これらの装置は繰り返し充放電が可能な二次電池を備えており、二次電池が非接触給電装置によって充電される。充電の際には受電装置が非接触給電装置の所定の位置に配置され、非接触給電装置から受電装置の二次電池に充電電力が供給される。
【０００４】
以下の特許文献１には、非接触給電技術（ワイヤレス給電技術）に関する記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１４４３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非接触給電装置では、送電コイルの構造や送電コイルの位置によっては、磁束が広範囲に広がってしまい、受電装置における受電コイルに鎖交しない漏れ磁束が増加することがある。漏れ磁束が増加した場合、非接触給電装置から受電装置に十分な電力を送電することが困難となってしまう場合がある。
【０００７】
本発明は、非接触給電装置から発生し、受電コイルに鎖交する磁束を増加させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、２つの送電コイルと、各前記送電コイルから発生し受電コイルに鎖交する磁束が強め合うような位相関係で、各前記送電コイルに電力を供給する電力発生部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
望ましくは、２つの前記送電コイルは、同位相の交流電圧が２つの前記送電コイルに印加されたときに、２つの前記送電コイルから発生し前記受電コイルに鎖交する磁束が弱め合うような位置関係で配置されており、前記電力発生部は、２つの前記送電コイルのそれぞれに対して設けられた電力発生回路を備え、各前記電力発生回路は、２つの前記送電コイルに逆位相の電圧を印加する。
【００１０】
望ましくは、２つの前記送電コイルが、同位相の交流電圧が２つの前記送電コイルに印加されたときに、２つの前記送電コイルから発生し前記受電コイルに鎖交する磁束が弱め合うような位置関係で配置されている、前記非接触給電装置において、各前記送電コイルに対して設けられた１つの電力発生回路と、一方の前記送電コイルに印加される電圧に対して逆位相の電圧を、他方の前記送電コイルに印加する位相反転器と、を備える。
【００１１】
望ましくは、２つの前記送電コイルのそれぞれは、同位相の交流電圧が２つの前記送電コイルに印加されたときに、前記受電コイルに同一の向きの磁束が鎖交するような向きに巻かれた導線によって構成されている。
【００１２】
また、本発明は、複数の送電コイルと、各前記送電コイルから発生し受電コイルに鎖交する磁束が強め合うような位相関係で、各前記送電コイルに電力を供給する電力発生部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、非接触給電装置から発生し、受電コイルに鎖交する磁束が増加する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る非接触給電システムを示す図である。
【図２】第２実施形態に係る非接触給電システムを示す図である。
【図３】第３実施形態に係る非接触給電システムを示す図である。
【図４】変形例に係る非接触給電システムを示す図である。
【図５】変形例に係る非接触給電システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１には、本発明の第１実施形態に係る非接触給電システムが示されている。図１においては、上方向がｚ軸正方向として定義されている。また、図面から手前に向かう方向がｘ軸正方向として定義され、右方向がｙ軸正方向として定義されている。非接触給電システムは、非接触給電装置１０および受電装置１２を備える。非接触給電装置１０は受電装置１２に磁気的に結合し、受電装置１２に非接触給電によって電力を伝送する。
【００１６】
非接触給電装置１０は、第１送電コイル１４、第２送電コイル１６、第１電力発生回路１８、および第２電力発生回路２０を備えている。第１送電コイル１４の一端は、第１電力発生回路１８に接続されている。第１送電コイル１４の他端は、非接触給電装置１０の接地導体に接続されている。第２送電コイル１６の一端は、第２電力発生回路２０に接続されている。第２送電コイル１６の他端は、非接触給電装置１０の接地導体に接続されている。
【００１７】
図１に示されている例では、第１送電コイル１４は、第１電力発生回路１８から電流が流入したときに、ｚ軸正方向に第１送電コイル１４を貫く磁束が発生するように巻かれた導線によって構成されている。また、第２送電コイル１６は、第２電力発生回路２０から電流が流入したときに、ｚ軸正方向に第２送電コイル１６を貫く磁束が発生するように巻かれた導線によって構成されている。第１送電コイル１４および第２送電コイル１６は、平坦に周回する導線によって構成されたループコイルであってもよいし、円筒状に周回する導線によって構成されたソレノイドコイルであってもよい。また、各送電コイルの中空部には磁性体で形成されたコアが設けられてもよい。第１送電コイル１４および第２送電コイル１６は、それぞれの開口の法線がｚ軸方向に向けられた姿勢で所定の間隔を隔てて配置されている。
【００１８】
受電装置１２は、例えば、携帯情報端末、ゲーム機器、電動歯ブラシ、電動シェーバー等である。受電装置１２は、第１受電コイル２２、第２受電コイル２４、受電回路２６、整流回路２８、負荷回路３０およびバッテリ３２を備えている。第１受電コイル２２および第２受電コイル２４は、平坦なループコイルであってもよいし、ソレノイドコイルであってもよい。また、各受電コイルの中空部には磁性体で形成されたコアが設けられてもよい。
【００１９】
バッテリ３２を充電するため、受電装置１２は、ユーザによって非接触給電装置１０に接触または近接するように配置される。これによって、第１受電コイル２２は、その開口が第１送電コイル１４の開口に対向し、第２受電コイル２４は、その開口が第２送電コイル１６の開口に対向する。
【００２０】
非接触給電装置１０の第１電力発生回路１８および第２電力発生回路２０は、第１送電コイル１４および第２送電コイル１６に互いに逆位相の電圧を出力する。これによって、第１送電コイル１４からは、第１受電コイル２２、第２受電コイル２４および第２送電コイル１６に鎖交する磁束Φ１が発生する。また、第２送電コイル１６からは、第１送電コイル１４、第１受電コイル２２および第２受電コイル２４に鎖交する磁束Φ２が発生する。
【００２１】
受電回路２６は、第１受電コイル２２および第２受電コイル２４で発生した誘導起電力に基づく交流電圧を、整流回路２８に出力する。整流回路２８は、受電回路２６から出力された交流電圧を整流し、直流電圧を負荷回路３０に出力する。負荷回路３０は、整流回路２８から出力された電圧に基づいてバッテリ３２を充電する。負荷回路３０は、バッテリ３２から出力される電圧、または整流回路２８から出力される電圧に基づいて動作する。
【００２２】
このように非接触給電装置１０は、第１送電コイル１４および第２送電コイル１６と、各送電コイルに電力を供給する電力発生部としての第１電力発生回路１８および第２電力発生回路２０とを備える。第１電力発生回路１８および第２電力発生回路２０は、各送電コイルから発生し各受電コイルに鎖交する磁束が強め合うような位相関係で各送電コイルに電圧を印加する。すなわち、第１送電コイル１４および第２送電コイル１６は、仮に同位相の交流電圧が第１送電コイル１４および第２送電コイル１６に印加されたときに、各送電コイルから発生し各受電コイルに鎖交する磁束が弱め合うような位相関係で配置されている。第１電力発生回路１８および第２電力発生回路２０は、第１送電コイル１４および第２送電コイル１６に逆位相の電圧を印加する。
【００２３】
このような構成によれば、第１送電コイル１４から発生し、第１受電コイル２２および第２受電コイル２４に鎖交する磁束Φ１と、第２送電コイル１６から発生し第１受電コイル２２および第２受電２４コイルに鎖交する磁束Φ２は、各受電コイルにおいて強め合う。これによって、各送電コイルから発生するものの、各受電コイルに鎖交しない漏れ磁束が低減される。したがって、非接触給電装置１０から発生し、各受電コイルに鎖交する磁束が十分となり、非接触給電装置１０から受電装置１２に十分な電力が供給される。
【００２４】
図２には、第２実施形態に係る非接触給電システムが示されている。図１に示される構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２５】
第１送電コイル１４および第２送電コイル１６は、第１送電コイル１４において導線が巻かれる中心軸と、第２送電コイル１６において導線が巻かれる中心軸とが共通となる姿勢および位置関係で配置されている。同様に、第１受電コイル２２および第２受電コイル２４は、第１受電コイル２２において導線が巻かれる中心軸と、第２受電コイル２４において導線が巻かれる中心軸とが共通となる姿勢および位置関係で配置されている。  
【００２６】
第１送電コイル１４および第２送電コイル１６の配置間隔は、第１受電コイル２２および第２受電コイル２４の配置間隔より広い。
【００２７】
第１送電コイル１４は、第１電力発生回路１８から電流が流入したときに、ｙ軸負方向に第１送電コイル１４を貫く磁束が発生するように巻かれた導線によって構成されている。また、第２送電コイル１６は、第２電力発生回路２０から電流が流入したときに、ｙ軸正方向に第２送電コイル１６を貫く磁束が発生するように巻かれた導線によって構成されている。
【００２８】
バッテリ３２を充電するため、受電装置１２は、ユーザによって非接触給電装置１０に接触または近接するように配置される。これによって、第１受電コイル２２および第２受電コイル２４は、第１送電コイル１４および第２送電コイル１６の間に挟まれる。第１受電コイル２２は、その開口が第１送電コイル１４の開口に対向し、第２受電コイル２４は、その開口が第２送電コイル１６の開口に対向する。
【００２９】
非接触給電装置１０の第１電力発生回路１８および第２電力発生回路２０は、第１送電コイル１４および第２送電コイル１６に互いに逆位相の電圧を出力する。これによって、第１送電コイル１４からは、第１受電コイル２２、第２受電コイル２４および第２送電コイル１６に鎖交する磁束Φ１が発生する。また、第２送電コイル１６からは、第１送電コイル１４、第１受電コイル２２および第２受電コイル２４に鎖交する磁束Φ２が発生する。
【００３０】
このような構成によれば、第１送電コイル１４から発生し、第１受電コイル２２および第２受電コイル２４に鎖交する磁束Φ１と、第２送電コイル１６から発生し第１受電コイル２２および第２受電コイル２４に鎖交する磁束Φ２は、各受電コイルにおいて強め合う。これによって、各送電コイルから発生するものの、各受電コイルに鎖交しない漏れ磁束が低減される。したがって、非接触給電装置１０から発生し、各受電コイルに鎖交する磁束が十分となり、非接触給電装置１０から受電装置１２に十分な電力が供給される。
【００３１】
図３には、第３実施形態に係る非接触給電システムが示されている。図１および図２に示される構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
第１送電コイル１４および第２送電コイル１６は、第１送電コイル１４において導線が巻かれる中心軸と、第２送電コイル１６において導線が巻かれる中心軸とが垂直に交わる姿勢および位置関係で配置されている。同様に、第１受電コイル２２および第２受電コイル２４は、第１受電コイル２２において導線が巻かれる中心軸と、第２受電コイル２４において導線が巻かれる中心軸とが垂直に交わる姿勢および位置関係で配置されている。
【００３３】
第１受電コイル２２および第２受電コイル２４は、受電装置１２の筐体３４における突出した角の近傍に配置されてもよい。すなわち、筐体３４における突出した角を形成する２つの壁面のうち一方の壁面に開口を対向させて第１受電コイル２２が配置され、他方の壁面に開口を対向させて第２受電コイル２４が配置されてもよい。
【００３４】
第１送電コイル１４および第２送電コイル１６は、非接触給電装置１０の筐体３６における凹んだ角の近傍に配置されてもよい。すなわち、筐体３６の凹んだ角を形成する２つの壁面のうち一方の壁面に開口を対向させて第１送電コイル１４が配置され、他方の壁面に開口を対向させて第２送電コイル１６が配置されてもよい。
【００３５】
第１送電コイル１４は、第１電力発生回路１８から電流が流入したときに、ｚ軸正方向に第１送電コイル１４を貫く磁束が発生するように巻かれた導線によって構成されている。また、第２送電コイル１６は、第２電力発生回路２０から電流が流入したときに、ｙ軸負方向に第２送電コイル１６を貫く磁束が発生するように巻かれた導線によって構成されている。
【００３６】
バッテリ３２を充電するため、受電装置１２は、ユーザによって非接触給電装置１０に接触または近接するように配置される。このとき、受電装置１２は、その筐体３４の突出した角が、非接触給電装置１０の筐体３６における凹んだ角に入り込む位置に配置される。これによって、第１受電コイル２２は、その開口が第１送電コイル１４の開口に対向し、第２受電コイル２４は、その開口が第２送電コイル１６の開口に対向する。
【００３７】
非接触給電装置１０の第１電力発生回路１８および第２電力発生回路２０は、第１送電コイル１４および第２送電コイル１６に互いに逆位相の電圧を出力する。これによって、第１送電コイル１４からは、第１受電コイル２２、第２受電コイル２４および第２送電コイル１６に鎖交する磁束が発生する。また、第２送電コイル１６からは、第１送電コイル１４、第１受電コイル２２および第２受電コイル２４に鎖交する磁束が発生する。
【００３８】
このような構成によれば、第１送電コイル１４から発生し、第１受電コイル２２および第２受電コイル２４に鎖交する磁束Φ１と、第２送電コイル１６から発生し第１受電コイル２２および第２受電コイル２４に鎖交する磁束Φ２は、各受電コイルにおいて強め合う。これによって、各送電コイルから発生するものの、各受電コイルに鎖交しない漏れ磁束が低減される。したがって、非接触給電装置１０から発生して各受電コイルに鎖交する磁束が十分となり、非接触給電装置１０から受電装置１２に十分な電力が供給される。
【００３９】
図４には、第１実施形態に係る非接触給電システムの第１変形例が示されている。この変形例は、第２電力発生回路２０の代わりに位相反転器３８を用いたものである。位相反転器３８は、第１電力発生回路１８が出力する電圧の位相を１８０°遅らせた電圧を発生し、第２送電コイル１６に出力する。
【００４０】
このような構成によれば、逆位相の電圧を出力する第１電力発生回路１８および第２電力発生回路２０を用いた場合と同様の技術的効果が得られる。すなわち、非接触給電装置１０から発生して各受電コイルに鎖交する磁束が十分となり、非接触給電装置１０から受電装置１２に十分な電力が供給される。なお、図２および図３に示された非接触給電装置１０においても、第２電力発生回路２０の代わりに、位相反転器３８が用いられてもよい。
【００４１】
図５には、第１実施形態に係る非接触給電システムの第２変形例が示されている。この変形例は、第２送電コイル４０を構成する導線の巻き方向を図１に示された第２送電コイル１６とは逆方向とし、第１電力発生回路１８が、第１送電コイル１４および第２送電コイル４０の両者に電圧を出力するものである。このような構成によれば、逆位相の電圧を出力する第１電力発生回路１８および第２電力発生回路２０を用いた場合と同様の技術的効果が得られる。すなわち、非接触給電装置１０から発生して各受電コイルに鎖交する磁束が十分となり、非接触給電装置１０から受電装置１２に十分な電力が供給される。なお、図２および図３に示された非接触給電装置１０においても、第２電力発生回路２０の代わりに、逆向きに導線が巻かれた第２送電コイル４０が用いられてもよい。
【００４２】
上記では、非接触給電装置として２つの送電コイルを備える実施形態について説明した。非接触給電装置は３つ以上の送電コイルを備えてもよい。この場合、各送電コイルに対応する電力発生回路が設けられる。電力発生部としての各電力発生回路は、各送電コイルから発生して受電コイルに鎖交する磁束が強め合うような位相関係で各送電コイルに電圧を印加する。また、非接触給電装置を１つの電力発生回路から各送電コイルに電圧を印加する構成とし、各送電コイルに印加される電圧の位相を調整する位相調整回路が非接触給電装置に設けられてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１０  非接触給電装置、１２  受電装置、１４  第１送電コイル、１６，４０  第２送電コイル、１８  第１電力発生回路、２０  第２電力発生回路、２２  第１受電コイル、２４  第２受電コイル、２６  受電回路、２８  整流回路、３０  負荷回路、３２  バッテリ、３４，３６  筐体、３８  位相反転器。
【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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