(57)【要約】      （修正有）【課題】使い勝手の良好な送電器を提供する。【解決手段】送電器１００は、平面的に巻回される二次側共振コイル８１を有する受電器８０に、磁界共鳴又は電界共鳴で電力を送電する一次側共振コイル１２と、一次側共振コイルに高周波の送電電力を出力する高周波電源とを含む。一次側共振コイルは、第１ピッチで巻回される第１コイル部と、平面視で第１コイル部の外側に接続され、第１ピッチよりも大きい第２ピッチで巻回される第２コイル部と、を有する。第２コイル部に定格電流が流れることによって発生する磁界の強度は、所定の防護指針によって決まる所定強度未満である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面的に巻回される二次側共振コイルを有する受電器に、磁界共鳴又は電界共鳴で電力を送電する一次側共振コイルと、
前記一次側共振コイルに高周波の送電電力を出力する高周波電源と
を含み、
前記一次側共振コイルは、第１ピッチで巻回される第１コイル部と、
平面視で前記第１コイル部の外側に接続され、前記第１ピッチよりも大きい第２ピッチで巻回される第２コイル部と
を有し、
前記第２コイル部に定格電流が流れることによって前記第２コイル部の端部に発生する磁界の強度は、所定の防護指針によって決まる所定強度未満である、送電器。
【請求項２】
前記第２ピッチは、前記第１コイル部のうち最も内側の部分が巻回される第１内径と、前記第２コイル部のうち最も外側の部分が巻回される第１外径との間において、前記一次側共振コイルと同一の巻数で等ピッチでコイルを巻回した場合のピッチの１．８倍から５．６倍である、請求項１記載の送電器。
【請求項３】
前記受電器は、前記送電器に対して移動する移動体に搭載されており、前記第２コイル部は、前記移動体の移動方向に対する幅方向の両側において、前記第１コイル部の前記第１ピッチよりも大きい第２ピッチで巻回される、請求項１又は２記載の送電器。
【請求項４】
前記第１コイル部及び前記第２コイル部のコイル幅は、一端から他端まで均一である、請求項１乃至３のいずれか一項記載の送電器。
【請求項５】
平面的に巻回される二次側共振コイルを有する受電器に、磁界共鳴又は電界共鳴で電力を送電する一次側共振コイルと、
前記一次側共振コイルに高周波の送電電力を出力する高周波電源と
を含み、
前記一次側共振コイルは、第１ギャップで巻回される第１コイル部と、
平面視で前記第１コイル部の外側に接続され、前記第１ギャップよりも大きい第２ギャップで巻回される第２コイル部と
を有し、
前記第２コイル部に定格電流が流れることによって前記第２コイル部の端部に発生する磁界の強度は、所定の防護指針によって決まる所定強度未満である、送電器。
【請求項６】
前記受電器は、前記送電器に対して移動する移動体に搭載されており、前記第２コイル部は、前記移動体の移動方向に対する幅方向の両側において、前記第１コイル部の前記第１ギャップよりも大きい第２ギャップで巻回される、請求項５記載の送電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、第１の配線層においてスパイラル状に形成された第１の配線と、第２の配線層において、第１の配線の全長に沿って設けられた第２の配線と、第２の配線を第１の配線に接続する複数のビアとを具備するスパイラルインダクタがある。
【０００３】
第１の配線のスパイラルの最も外側に位置する部分に沿う第２の配線の部分は、第１の配線の外側の縁に沿って形成され、第１の配線のスパイラルの最も内側に位置する部分に沿う第２の配線の部分は、第１の配線の内側の縁に沿って形成される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２１４３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、スパイラルインダクタのような形状を有するコイルをワイヤレス給電の送電器に用いて受電器に電力を送電する場合に、送電器に対して受電器の位置がずれると、送電器のうち平面視で受電器が重なっていない部分から高周波の電力が受電器の存在しない空間中に放射される。このような場合に、人体を防護する観点から、防護対策が必要になる。
【０００６】
防護対策を行うには、例えば、送電器に対して受電器の位置がずれた場合に、受電器の存在しない空間中に人体が入らないように防護壁を設けること等が考えられる。
【０００７】
しかしながら、防護壁等のような防護対策を行うと、送電器に受電器をかざし難くなり、使い勝手が悪くなるという課題がある。
【０００８】
そこで、使い勝手の良好な送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】
【０００９】
本発明の実施の形態の送電器は、平面的に巻回される二次側共振コイルを有する受電器に、磁界共鳴又は電界共鳴で電力を送電する一次側共振コイルと、前記一次側共振コイルに高周波の送電電力を出力する高周波電源とを含み、前記一次側共振コイルは、第１ピッチで巻回される第１コイル部と、平面視で前記第１コイル部の外側に接続され、前記第１ピッチよりも大きい第２ピッチで巻回される第２コイル部と、を有し、前記第２コイル部に定格電流が流れることによって発生する磁界の強度は、所定の防護指針によって決まる所定強度未満である。
【発明の効果】
【００１０】
使い勝手の良好な送電器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態の電力伝送システム５０のコイルの構成を示す図である。
【図２】実施の形態の受電器８０と送電器１００を示す図である。
【図３】受電器８０を有するカート３１０を示す図である。
【図４】一次側共振コイル１２とカート３１０の二次側共振コイル８１との位置関係を示す図である。
【図５】一次側共振コイル１２の具体的な構成を示す斜視図である。
【図６】一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、二次側共振コイル８１、及び二次側コイル８２に生じる磁界の強度を示す図である。
【図７】比較用の一次側共振コイル５及び二次側共振コイル８１に生じる磁界の強度を示す図である。
【図８】一次側共振コイルの種類と、位置ずれ、及び理想効率の関係を示す図である。
【図９】コイル部１２Ｂのピッチを変えた場合の磁界強度と効率（理想効率）の特性を示すシミュレーション結果である。
【図１０】実施の形態の変形例の一次側共振コイル１２Ｍを示す図である。
【図１１】実施の形態の変形例の一次側共振コイル１２Ｎを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の送電器を適用した実施の形態について説明する。
【００１３】
＜実施の形態＞
図１は、実施の形態の電力伝送システム５０のコイルの構成を示す図である。電力伝送システム５０は、交流電源１、一次側(送電側)の送電器１００、及び二次側(受電側)の受電器８０を含む。電力伝送システム５０は、送電器１００及び受電器８０を複数含んでもよい。
【００１４】
送電器１００は、一次側コイル１１と一次側共振コイル１２を有する。受電器８０は、二次側共振コイル８１と二次側コイル８２を有する。二次側コイル８２には負荷装置３０が接続される。
【００１５】
図１に示すように、送電器１００及び受電器８０は、一次側共振コイル(ＬＣ共振器)１２と二次側共振コイル(ＬＣ共振器)８１の間の磁界共鳴(磁界共振)により、送電器１００から受電器８０へエネルギー(電力)の伝送を行う。ここで、一次側共振コイル１２から二次側共振コイル８１への電力伝送は、磁界共鳴だけでなく電界共鳴(電界共振)等も可能であるが、以下の説明では、主として磁界共鳴を例として説明する。
【００１６】
また、実施の形態では、一例として、交流電源１が出力する交流電圧の周波数が６．７８ＭＨｚであり、一次側共振コイル１２と二次側共振コイル８１の共振周波数が６．７８ＭＨｚである場合について説明する。
【００１７】
なお、一次側コイル１１から一次側共振コイル１２への電力伝送は電磁誘導を利用して行われ、また、二次側共振コイル８１から二次側コイル８２への電力伝送も電磁誘導を利用して行われる。
【００１８】
次に、図２を用いて、実施の形態の受電器８０と送電器１００について説明する。図２は、実施の形態の受電器８０と送電器１００を示す図である。送電器１００は、交流電源１、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、整合回路１３、キャパシタ１４、制御部１１０を有する。交流電源１は、図１に示すものと同様である。
【００１９】
受電器８０は、二次側共振コイル８１、二次側コイル８２、整流回路８３、平滑キャパシタ８４、出力端子８６Ａ、８６Ｂを含む。出力端子８６Ａ、８６Ｂには、ＤＣＤＣコンバータ２１０が接続されており、ＤＣＤＣコンバータ２１０の出力側にはバッテリ２２０が接続されている。図２では、負荷回路はバッテリ２２０である。
【００２０】
図２に示すように、一次側コイル１１は、ループ状のコイルであり、両端間に整合回路１３を介して交流電源１に接続されている。一次側コイル１１は、一次側共振コイル１２と非接触で近接して配置されており、一次側共振コイル１２と電磁界結合される。一次側コイル１１は、自己の中心軸が一次側共振コイル１２の中心軸と一致するように配設される。中心軸を一致させるのは、一次側コイル１１と一次側共振コイル１２との結合強度を向上させるとともに、磁束の漏れを抑制して、不必要な電磁界が一次側コイル１１及び一次側共振コイル１２の周囲に発生することを抑制するためである。
【００２１】
一次側コイル１１は、交流電源１から整合回路１３を経て供給される交流電力によって磁界を発生し、電磁誘導（相互誘導）により電力を一次側共振コイル１２に送電する。
【００２２】
図２に示すように、一次側共振コイル１２は、一次側コイル１１と非接触で近接して配置されて一次側コイル１１と電磁界結合されている。また、一次側共振コイル１２は、所定の共振周波数を有し、高いＱ値を有するように設計されている。一次側共振コイル１２の共振周波数は、二次側共振コイル８１の共振周波数と等しくなるように設定されている。一次側共振コイル１２の両端の間に、共振周波数を調整するためのキャパシタ１４が直列に接続される。
【００２３】
一次側共振コイル１２の共振周波数は、交流電源１が出力する交流電力の周波数と同一の周波数になるように設定されている。一次側共振コイル１２の共振周波数は、一次側共振コイル１２のインダクタンスと、キャパシタ１４の静電容量によって決まる。このため、一次側共振コイル１２のインダクタンスと、キャパシタ１４の静電容量は、一次側共振コイル１２の共振周波数が、交流電源１から出力される交流電力の周波数と同一の周波数になるように設定されている。
【００２４】
整合回路１３は、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、二次側共振コイル８１、及び二次側コイル８２と交流電源１とのインピーダンス整合を取るために挿入されており、インダクタＬとキャパシタＣを含む。なお、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、二次側共振コイル８１、及び二次側コイル８２と交流電源１のインピーダンスが近い値の場合には、整合回路１３を設けなくてもよい。
【００２５】
交流電源１は、磁界共鳴に必要な周波数の交流電力を出力する電源であり、出力電力を増幅するアンプを内蔵する。交流電源１は、例えば、数十ｋＨｚから数十ＭＨｚ程度の高周波の交流電力を出力する。
【００２６】
キャパシタ１４は、一次側共振コイル１２の両端の間に、直列に挿入される可変容量型のキャパシタである。キャパシタ１４は、一次側共振コイル１２の共振周波数を調整するために設けられており、静電容量は制御部１１０によって設定される。
【００２７】
制御部１１０は、交流電源１の出力電圧及び出力周波数の制御、キャパシタ１４の静電容量の制御等を行う。
【００２８】
以上のような送電器１００は、交流電源１から一次側コイル１１に供給される交流電力を磁気誘導により一次側共振コイル１２に送電し、一次側共振コイル１２から磁界共鳴により電力を受電器８０の二次側共振コイル２１８１に送電する。なお、送電器１００は、一次側コイル１１を含まずに、整合回路１３と一次側共振コイル１２が直接接続される構成であってもよい。
【００２９】
二次側共振コイル８１は、一次側共振コイル１２と同一の共振周波数を有し、高いＱ値を有するように設計されている。二次側共振コイル８１の一対の端子は、コンデンサ８１Ａに接続されている。二次側共振コイル８１は、二次側コイル８２と電磁界結合しており、電磁誘導によって電力を二次側コイル８２に伝送する。二次側共振コイル８１は、送電器１００の一次側共振コイル１２から磁界共鳴によって送電される交流電力を電磁誘導によって二次側コイル８２に伝送する。二次側共振コイル８１は、図１に示す二次側共振コイル８１に相当する。
【００３０】
二次側コイル８２は、一対の端子が整流回路８３に接続されており、二次側共振コイル８１から電磁誘導で受電した電力を整流回路８３に出力する。
【００３１】
整流回路８３は、４つのダイオード８３Ａ〜８３Ｄを有する。ダイオード８３Ａ〜８３Ｄは、ブリッジ状に接続されており、二次側コイル８２から入力される電力を全波整流して出力する。
【００３２】
平滑キャパシタ８４は、整流回路８３の出力側に接続されており、整流回路８３で全波整流された電力を平滑化して直流電力として出力する。平滑キャパシタ８４の出力側には、出力端子８６Ａ、８６Ｂが接続される。整流回路８３で全波整流された電力は、交流電力の負成分を正成分に反転させてあるため、略直流電力として取り扱うことができるが、平滑キャパシタ８４を用いることにより、全波整流された電力にリップルが含まれるような場合でも、安定した直流電力を得ることができる。
【００３３】
ＤＣＤＣコンバータ２１０は、出力端子８６Ａ、８６Ｂに接続される入力端子２１０Ａ、２１０Ｂを有し、受電器８０から出力される直流電力の電圧をバッテリ２２０の定格電圧に変換して出力する。
【００３４】
ＤＣＤＣコンバータ２１０は、一例として、降圧型のＤＣＤＣコンバータであり、整流回路８３を介して供給される受電電力の電圧値（入力電圧）をバッテリ２２０の定格電圧に降圧してバッテリ２２０に供給する。降圧型のＤＣＤＣコンバータを用いるのは、昇圧型及び昇降圧型のＤＣＤＣコンバータに比べると、降圧型は電流値が比較的低く小型であり、小型軽量化が求められる受電器８０に向いているからである。
【００３５】
バッテリ２２０は、繰り返し充電が可能な二次電池であればよく、例えば、リチウムイオン電池を用いることができる。例えば、受電器８０がタブレットコンピュータ又はスマートフォン等の電子機器に内蔵される場合は、バッテリ２２０は、このような電子機器のメインのバッテリである。
【００３６】
なお、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、二次側共振コイル８１、二次側コイル８２は、例えば、銅線を巻回することによって作製される。しかしながら、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、二次側共振コイル８１、二次側コイル８２の材質は、銅以外の金属（例えば、金、アルミニウム等）であってもよい。また、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、二次側共振コイル８１の材質は異なっていてもよい。
【００３７】
このような構成において、一次側コイル１１及び一次側共振コイル１２が電力の送電側であり、二次側共振コイル８１が電力の受電側である。
【００３８】
磁界共鳴方式によって、一次側共振コイル１２と二次側共振コイル８１との間で生じる磁界共鳴を利用して送電側から受電側に電力を伝送するため、送電側から受電側に電磁誘導で電力を伝送する電磁誘導方式よりも長距離での電力の伝送が可能である。
【００３９】
磁界共鳴方式は、共振コイル同士の間の距離又は位置ずれについて、電磁誘導方式よりも自由度が高く、ポジションフリーというメリットがある。
【００４０】
図３は、受電器８０を有するカート３１０を示す図である。カート３１０は、４つのキャスタ３１１、タブレットコンピュータ３１２、受電器８０、ＤＣＤＣコンバータ２１０、バッテリ２２０を有する。カート３１０は、移動体の一例である。受電器８０で受電し、バッテリ２２０に充電される電力は、タブレットコンピュータ３１２の駆動に用いられる。
【００４１】
カート３１０は、床に送電器１００を設置した工場等の施設内で作業員が手で押して利用する。送電器１００は、床に埋め込まれており、充電ステーションになっている。タブレットコンピュータ３１２には、図示しないサーバと無線データ通信を行い、工場で製造する製品に必要な部品のリストが表示される。作業員は、カート３１０を押して部品棚に行き、タブレットコンピュータ３１２に表示される部品をピックアップしてカート３１０に載せて、組み立てエリアに持って行く。タブレットコンピュータ３１２は、送電器１００と無線通信を行い、送電開始と送電終了の指令を送電器１００に送信することができる。
【００４２】
作業員は、上述のような作業を行う間に、送電器１００の上でカート３１０を停止させてバッテリ２２０を充電する。送電器１００が送電を開始するのは、受電器８０を搭載するカート３１０が送電器１００のある位置に到着し、作業員の操作に基づいてタブレットコンピュータ３１２から送電開始の指令を受信したときである。また、送電を終了するのは、タブレットコンピュータ３１２から送電終了の指令を受信したときである。なお、従業員が手で押すカートの例を示したが自動で移動する搬送カートであってもよい。
【００４３】
図４は、一次側共振コイル１２とカート３１０の二次側共振コイル８１との位置関係を示す図である。図４（Ａ）、（Ｂ）には、カート３１０の進行方向に対する幅方向（横方向）における一次側共振コイル１２と二次側共振コイル８１との位置関係を示す。なお、図４（Ａ）、（Ｂ）ではカート３１０を簡略化して示すとともに、一次側コイル１１及び二次側コイル８２等を省略する。
【００４４】
ここで、図４（Ａ）に示すように、一例として、カート３１０の幅は５００ｍｍであり、一次側共振コイル１２の幅も５００ｍｍである。二次側共振コイル８１の幅は３００ｍｍである。
【００４５】
図４（Ｂ）に示すように、カート３１０が右に１００ｍｍずれて充電ステーションに置かれたとする。そして、利用者の足ＦＴのつま先が、一次側共振コイル１２の左端の上の床を踏んだとする。このような場合には、利用者を保護するための防護対策が必要である。実施の形態の送電器１００は、防護壁等を設けずに防護対策を実現する。以下、送電器１００の防護対策の具体的な内容について説明する。
【００４６】
図５は、一次側共振コイル１２の具体的な構成を示す斜視図である。一次側共振コイル１２は、平面的に渦巻き状に巻回されているコイルであり、内側に位置するコイル部１２Ａと、外側に位置するコイル部１２Ｂと、端部１２Ａ１、１２Ｂ１とを有する。一次側共振コイル１２は、端部１２Ａ１から端部１２Ｂ１まで連続的に巻回されている。
【００４７】
コイル部１２Ａは、最も内側に位置する端部１２Ａ１から外側に向かってピッチＰ１で４回巻回されている。コイル部１２Ａは、第１コイル部の一例であり、ピッチＰ１は第１ピッチの一例である。
【００４８】
コイル部１２Ｂは、コイル部１２Ａの端部１２Ａ１とは反対側の端から外側に向かって、端部１２Ｂ１まで、ピッチＰ２で５回巻回されている。ピッチＰ２は、ピッチＰ１よりも大きい。コイル部１２Ｂは、第２コイル部の一例であり、ピッチＰ２は第２ピッチの一例である。
【００４９】
このため、一次側共振コイル１２は、端部１２Ａ１から端部１２Ｂ１まで連続的に９回巻回されている。一次側共振コイル１２の端部１２Ａ１から端部１２Ｂ１までの太さは一定である。
【００５０】
図６は、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、二次側共振コイル８１、及び二次側コイル８２に生じる磁界の強度を示す図である。図６に示す磁界の強度は、一次側共振コイル１２に定格電流を流した場合のものである。
【００５１】
ここでは、一次側共振コイル１２と二次側共振コイル８１の位置を示すが、一次側コイル１１と二次側コイル８２は省略する。一次側コイル１１は、一次側共振コイル１２の真下にあり、二次側コイル８２は二次側共振コイル８１の真上にある。
【００５２】
図６（Ａ）、（Ｂ）には、一次側共振コイル１２及び二次側共振コイル８１の中心軸を通る断面における磁界の分布を示す。また、図６（Ａ）、（Ｂ）には、一次側共振コイル１２の上に床表面を示す。床表面は、一次側共振コイル１２の２０ｍｍ上である。
【００５３】
図６（Ａ）には、一次側共振コイル１２と二次側共振コイル８１との中心が一致している場合（位置ずれなしの場合）の磁界分布を示す。図６（Ｂ）では、二次側共振コイル８１は、図６（Ａ）に示す二次側共振コイル８１に対して、中心が右に１００ｍｍずれている。図６（Ａ）、（Ｂ）に示す磁界の強度は、電磁界シミュレーションで求めたものである。
【００５４】
また、図６（Ａ）では、磁界の強度を３段階に分け、１６Ａ／ｍ未満の部分を白く示し、１６Ａ／ｍ以上で８０Ａ／ｍ未満の部分をグレーで示し、８０Ａ／ｍ以上の部分を黒で示す。なお、８０Ａ／ｍという数値は、一例として、ＩＣＮＩＲＰ（国際非電離放射線防護委員会）２０１０で定められた人体の磁界への暴露限界値（適用限界値）である。
【００５５】
なお、電磁界シミュレーションの条件は、次の通りである。一次側共振コイル１２及び二次側共振コイル８１の共振周波数は８５ｋＨｚであり、二次側共振コイル８１の受電電力は２０Ｗであり、一次側共振コイル１２と二次側共振コイル８１との上下方向の間隔は、１００ｍｍである。
【００５６】
また、一次側コイル１１の外径は５００ｍｍであり、線径は１ｍｍで１巻である。一次側共振コイル１２の外径（コイル部１２Ｂの最も外側の部分の外径）は５００ｍｍであり、コイル部１２Ａの最も内側の部分の内径は２４４ｍｍである。一次側共振コイル１２の線径は１ｍｍであり、巻数はコイル部１２Ａが４巻でピッチが２ｍｍ、コイル部１２Ｂが５巻でピッチが３０ｍｍである。
【００５７】
二次側共振コイル８１の外径は３００ｍｍであり、最も内側の内径は１４０ｍｍである。二次側共振コイル８１の線径は１ｍｍであり、巻数は９巻であり、ピッチは１０ｍｍである。二次側コイル８２は、外径が３００ｍｍで線径が１ｍｍであり、巻数は４巻でピッチは１０ｍｍである。
【００５８】
図６（Ａ）に示すように、位置ずれがない場合には、強度が８０Ａ／ｍ以上の磁界は、一次側共振コイル１２の中心側（中心側の直径約２８５ｍｍの範囲）と、二次側共振コイル８１の中心側（中心側の直径約１５０ｍｍの範囲）との間に生じている。強度が１６Ａ／ｍ以上で８０Ａ／ｍ未満の磁界は、その周囲で一次側共振コイル１２及び二次側共振コイル８１の全体を覆う範囲に存在している。強度が１６Ａ／ｍ未満の磁界は、さらにその外側である。
【００５９】
これに対して、図６（Ｂ）に示すように、一次側共振コイル１２に対して、二次側共振コイル８１が右に１００ｍｍずれている場合には、強度が８０Ａ／ｍ以上の磁界は、一次側共振コイル１２の中心側（中心側の直径約３００ｍｍの範囲）と、二次側共振コイル８１の中心側（中心側の直径約１５０ｍｍの範囲）との間に生じている。一次側共振コイル１２から見ると、強度が８０Ａ／ｍ以上の磁界は、一次側共振コイル１２の表面の近くでは中心側に位置しているが、二次側共振コイル８１に近づくにつれ、右側に偏るように分布している。
【００６０】
強度が１６Ａ／ｍ以上で８０Ａ／ｍ未満の磁界は、その周囲で一次側共振コイル１２及び二次側共振コイル８１の全体を覆う範囲に存在している。強度が１６Ａ／ｍ未満の磁界は、さらにその外側である。
【００６１】
このため、送電器１００では、一次側共振コイル１２に対して二次側共振コイル８１が右に１００ｍｍずれている場合には、一次側共振コイル１２の左端から中心方向にかけて約１００ｍｍの区間の床表面上（破線の楕円で囲んで示す部分）には、強度が１６Ａ／ｍ以上で８０Ａ／ｍ未満の磁界が分布している。
【００６２】
ここで、比較用に、一次側共振コイル１２の代わりに、等ピッチで巻回した比較用の一次側共振コイルを用いて、二次側共振コイル８１で受電した場合の磁界の分布について説明する。図７は、比較用の一次側共振コイル５及び二次側共振コイル８１に生じる磁界の強度を示す図である。図７（Ａ）、（Ｂ）には、図６（Ａ）、（Ｂ）と同様に、一次側共振コイル５及び二次側共振コイル８１の中心軸を通る断面における磁界の分布を示す。その他も図６（Ａ）、（Ｂ）と同様である。
【００６３】
シミュレーションの条件は、一次側共振コイル５の外径が５００ｍｍであり、最も内側の部分の内径は２４４ｍｍであり、線径が１ｍｍであり、巻数が９巻でピッチが１６ｍｍであること以外は、図６に示す磁界強度を求めたシミュレーションの条件と同様である。
【００６４】
図７（Ａ）に示すように、位置ずれがない場合には、強度が８０Ａ／ｍ以上の磁界は、一次側共振コイル５の中心側の直径約４００ｍｍの範囲）と、二次側共振コイル８１の中心側（中心側の直径約１５０ｍｍの範囲）との間に生じている。強度が１６Ａ／ｍ以上で８０Ａ／ｍ未満の磁界は、その周囲で一次側共振コイル５及び二次側共振コイル８１の全体を覆う範囲に存在している。強度が１６Ａ／ｍ未満の磁界は、さらにその外側である。
【００６５】
これに対して、図７（Ｂ）に示すように、一次側共振コイル５に対して、二次側共振コイル８１が右に１００ｍｍずれている場合には、強度が８０Ａ／ｍ以上の磁界は、一次側共振コイル５の左端から右端までの略全域と、右に位置ずれした二次側共振コイル８１の中心側（中心側の直径約１５０ｍｍの範囲）との間に生じている。一次側共振コイル５から見ると、強度が８０Ａ／ｍ以上の磁界は、床表面のレベルで一次側共振コイル５の左端から右端まで分布しており、二次側共振コイル８１に近づくにつれ、右側に偏るように分布している。
【００６６】
強度が１６Ａ／ｍ以上で８０Ａ／ｍ未満の磁界は、その周囲で一次側共振コイル５及び二次側共振コイル８１の全体を覆う範囲に存在している。強度が１６Ａ／ｍ未満の磁界は、さらにその外側である。
【００６７】
このため、比較用の一次側共振コイル５では、一次側共振コイル５に対して二次側共振コイル８１が右に１００ｍｍずれている場合には、一次側共振コイル５の左端から中心方向にかけて約１００ｍｍの区間の床表面上（破線の楕円で囲んで示す部分）には、強度が８０Ａ／ｍ以上の磁界が分布している。
【００６８】
図８は、一次側共振コイルの種類と、位置ずれ、及び理想効率の関係を示す図である。位置ずれは、一次側共振コイル５の中心と二次側共振コイル８１の中心との位置ずれであり、理想効率は、図６及び図７の磁界強度を求めるシミュレーションで求めたものである。理想効率は、効率の理論値である。
【００６９】
比較用の一次側共振コイル５で位置ずれがない（０ｍｍ）場合には、理想効率は８８％であり、位置ずれが１００ｍｍの場合には、理想効率は８６％であった。位置ずれが生じることにより、理想効率が２％低下したが、殆ど差がないと考えられる程度であった。
【００７０】
実施の形態の一次側共振コイル１２で位置ずれがない（０ｍｍ）場合には、理想効率は８８％であり、比較用の一次側共振コイル５と同一値であった。また、位置ずれが１００ｍｍの場合には、理想効率は８４％であった。位置ずれが生じることにより、理想効率が低下し、比較用の一次側共振コイル５よりも２％低下したが、殆ど差がないと考えられる程度であった。
【００７１】
以上より、送電器１００は、中心側の巻線ピッチが小さく、外側の巻線ピッチが大きい一次側共振コイル１２を用いることで、磁界の強度が高い領域を中央よりに偏らせることができる。
【００７２】
そして、一次側共振コイル１２に対する二次側共振コイル８１の位置がない場合には、比較用の等ピッチの一次側共振コイル５を用いた場合と略同等の理想効率を得ることができ、同等の性能で電力伝送を行うことができる。
【００７３】
また、一次側共振コイル１２に対して二次側共振コイル８１の位置ずれが生じても、位置ずれがない場合と同等の理想効率で電力伝送を行える上に、位置ずれとは逆側の一次側共振コイル１２の端部の表面上の空間における磁界の強度を防護対策が不要なレベルに保持することができる。すなわち、一次側共振コイル１２に定格電流が流れることによってコイル部１２Ｂの端部に発生する磁界の強度は、所定の防護指針によって決まる所定強度未満である。
【００７４】
このため、防護対策を行わなくても、人体の安全性を確保することができ、防護壁等を設ける必要がなくなり、使い勝手の良い送電器１００を提供することができる。
【００７５】
なお、以上では、コイル部１２Ｂのピッチを３０ｍｍに設定する形態について説明したが、コイル部１２Ｂのピッチは３０ｍｍに限られない。図９は、コイル部１２Ｂのピッチを変えた場合の磁界強度と効率（理想効率）の特性を示すシミュレーション結果である。
【００７６】
ここでは、電磁界シミュレーションの条件は、次の通りである。一次側共振コイル１２及び二次側共振コイル８１の共振周波数は８５ｋＨｚであり、二次側共振コイル８１の受電電力は２０Ｗであり、一次側共振コイル１２と二次側共振コイル８１との上下方向の間隔は、１００ｍｍである。また、負荷回路として接続されるバッテリ２２０の抵抗は、１０Ωである。
【００７７】
また、一次側コイル１１の外径は５００ｍｍであり、線径は１ｍｍで１巻である。二次側共振コイル８１の外径は３００ｍｍであり、最も内側の内径は１４０ｍｍである。二次側共振コイル８１の線径は１ｍｍであり、巻数は９巻であり、ピッチは１０ｍｍである。二次側コイル８２は、外径が３００ｍｍで線径が１ｍｍであり、巻数は４巻でピッチは１０ｍｍである。
【００７８】
ここで、一次側共振コイル１２の外径（コイル部１２Ｂの最も外側の部分の外径）を５００ｍｍに固定し、コイル部１２Ａの最も内側の部分の内径を２４４ｍｍに固定し、コイル部１２Ａ及び１２Ｂの合計の巻数を９巻に固定する。また、コイル部１２Ａと１２Ｂの境界の位置を中心から２６０ｍｍの位置に固定し、一次側共振コイル１２の線径を１ｍｍに固定する。
【００７９】
このような条件下で、一次側共振コイル１２の中心に対して、二次側共振コイル８１の中心が幅方向（例えば、図６（Ｂ）に示すように右方向）に１００ｍｍずれた状態で、一次側共振コイル１２の逆側（例えば、図６（Ｂ）に示す左側）の端部から中心側に１００ｍｍの径方向の位置において、一次側共振コイル１２の表面から２０ｍｍの高さにおける磁界強度を求めた。この磁界強度の観測点は、図６（Ｂ）に示す破線の楕円に右端に相当する。
【００８０】
また、磁界強度を求める際には、コイル部１２Ｂのピッチを１６ｍｍ、２０ｍｍ、２４ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、６０ｍｍ、１２０ｍｍに設定し、それぞれの場合の磁界強度を求めた。このようにコイル部１２Ｂのピッチを変えると、コイル部１２Ｂの巻数と、コイル部１２Ａのピッチ及び巻数とが変わる。なお、磁界強度は、コイル部１２Ｂの外側の表面（図６（Ｂ）に破線の楕円で示す部分）における値の最大値である。
【００８１】
コイル部１２Ｂのピッチを１６ｍｍから、２０ｍｍ、２４ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、６０ｍｍ、１２０ｍｍに増大させると、効率は、多少減少傾向であったが、すべて７０％以上の良好な値が得られた。
【００８２】
また、磁界強度は、コイル部１２Ｂのピッチが１６ｍｍ、２０ｍｍ、２４ｍｍのときには８０Ａ／ｍ以上になったが、３０ｍｍから９０ｍｍの範囲内では、８０Ａ／ｍ未満になった。９０ｍｍを超えると、８０Ａ／ｍ以上になった。
【００８３】
ここで、一次側共振コイルの外径が５００ｍｍで内径が２４４ｍｍの場合に、９巻で等ピッチにすると、ピッチは１６ｍｍになる。このため、３０ｍｍは、等ピッチ（１６ｍｍ）の１．８倍であり、９０ｍｍは、等ピッチ（１６ｍｍ）の５．６倍である。従って、コイル部１２Ｂのピッチは、一次側共振コイルの外径及び内径を固定した条件下で、等ピッチの１．８倍以上、５．６倍以下に設定すればよいと言える。
【００８４】
また、以上では、一次側共振コイル１２が平面視で渦巻き状である形態について説明したが、一次側共振コイル１２は、平面視で他の形状を有していてもよい。図１０は、実施の形態の変形例の一次側共振コイル１２Ｍを示す図である。図１０では、ＸＹＺ座標系を定義する。
【００８５】
一次側共振コイル１２Ｍは、内側に位置するコイル部１２ＭＡ、外側に位置するコイル部１２ＭＢ、及び、端部１２ＭＡ１、１２ＭＢ１を有する。一次側共振コイル１２Ｍは、Ｘ軸方向の長さがＸ１であり、Ｙ軸方向の長さがＹ１である。Ｘ軸方向は、カート３１０の幅方向に対応し、Ｙ軸方向は、カート３１０の移動方向に対応する。長さＸ１は、長さＹ１より長い。
【００８６】
一次側共振コイル１２Ｍは、４つのセクション１２Ｍ１、１２Ｍ２、１２Ｍ３、１２Ｍ４に分けることができる。セクション１２Ｍ１と１２Ｍ２は、Ｘ軸方向の両端に位置する。セクション１２Ｍ１と１２Ｍ２の内部では、コイル部１２ＭＢ及びコイル部１２ＭＡは、半円状に巻回されており、コイル部１２ＭＢのピッチは、コイル部１２ＭＡのピッチよりも大きい。
【００８７】
セクション１２Ｍ３と１２Ｍ４は、Ｘ軸方向の中央で、Ｙ軸正方向側とＹ軸負方向側とに配置されている。セクション１２Ｍ３と１２Ｍ４の内部では、コイル部１２ＭＢとコイル部１２ＭＡのピッチは、セクション１２Ｍ１と１２Ｍ２の内部におけるコイル部１２ＭＢとコイル部１２ＭＡのピッチよりも小さい。セクション１２Ｍ３と１２Ｍ４の内部では、コイル部１２ＭＢのピッチがコイル部１２ＭＡのピッチよりも大きくても、等しくてもよい。
【００８８】
このような一次側共振コイル１２Ｍでは、図５に示す一次側共振コイル１２の左右端に相当するような形状を有するセクション１２Ｍ１と１２Ｍ２があるため、磁界強度の高い部分は、Ｘ軸方向における中央部に存在することになる。
【００８９】
このため、一次側共振コイル１２Ｍを用いている場合に、二次側共振コイル８１の位置がＸ軸方向にずれても、防護対策を行わずに人体の安全性を確保することができ、防護壁等を設ける必要がなくなり、使い勝手の良い送電器を提供することができる。
【００９０】
また、以上では、一次側共振コイル１２（図５参照）が、コイル部１２Ａと、コイル部１２Ａよりも外側に位置し、コイル部１２Ａよりもピッチが大きいコイル部１２Ｂを有する形態について説明した。
【００９１】
しかしながら、図１１に示すようにしてもよい。図１１は、実施の形態の変形例の一次側共振コイル１２Ｎを示す図である。一次側共振コイル１２Ｎは、内側に位置するコイル部１２ＮＡ、外側に位置するコイル部１２ＮＢ、及び、端部１２ＮＡ１、１２ＮＢ１を有する。コイル部１２ＮＡと１２ＮＢは、端部１２ＮＡ１から端部１２ＮＢ１まで等ピッチで巻回されており、コイル部１２ＮＢが巻回されるギャップは、コイル部１２ＮＡが巻回されるギャップよりも広い。換言すれば、コイル部１２ＮＡと１２ＮＢは、端部１２ＮＡ１から端部１２ＮＢ１まで等ピッチで巻回されており、コイル部１２ＮＢは、コイル部１２ＮＡよりも細い線幅を有する。
【００９２】
コイル部１２ＮＡは、等ギャップで４回巻回されており、コイル部１２ＮＢは等ギャップで５回巻回されている。ギャップとは、複数回巻回されるコイル部１２ＮＡ同士の間の間隔（導体間の間隔）であり、複数回巻回されるコイル部１２ＮＢ同士の間の間隔（導体間の間隔）である。
【００９３】
このため、一次側共振コイル１２（図５参照）と同様に、磁界強度が中央側に偏った分布になる。従って、一次側共振コイル１２Ｎに対して二次側共振コイル８１の横方向の位置ずれが生じても、位置ずれがない場合と同等の理想効率で電力伝送を行える上に、位置ずれとは逆側の一次側共振コイル１２Ｎの表面上の空間における磁界の強度を防護対策が不要なレベルに保持することができる。
【００９４】
このため、防護対策を行わなくても、人体の安全性を確保することができ、防護壁等を設ける必要がなくなり、使い勝手の良い送電器を提供することができる。
【００９５】
また、図１１に示すように、コイル部１２ＮＢが巻回されるギャップがコイル部１２ＮＡが巻回されるギャップよりも広い一次側共振コイル１２Ｎにおいても、図１０に示す一次側共振コイル１２Ｍのように、幅方向の中央側のセクション（セクション１２Ｍ３と１２Ｍ４に相当するセクション）においてはコイル部１２ＮＢと１２ＮＡのギャップが等しく、幅方向の両端側のセクション（セクション１２Ｍ１と１２Ｍ２に相当するセクション）において、コイル部１２ＮＢのギャップが１２ＮＡのギャップよりも大きくなるようにしてもよい。
【００９６】
以上、本発明の例示的な実施の形態の送電器について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【００９７】
以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
平面的に巻回される二次側共振コイルを有する受電器に、磁界共鳴又は電界共鳴で電力を送電する一次側共振コイルと、
前記一次側共振コイルに高周波の送電電力を出力する高周波電源と
を含み、
前記一次側共振コイルは、第１ピッチで巻回される第１コイル部と、
平面視で前記第１コイル部の外側に接続され、前記第１ピッチよりも大きい第２ピッチで巻回される第２コイル部と
を有し、
前記第２コイル部に定格電流が流れることによって前記第２コイル部の端部に発生する磁界の強度は、所定の防護指針によって決まる所定強度未満である、送電器。
（付記２）
前記第２ピッチは、前記第１コイル部のうち最も内側の部分が巻回される第１内径と、前記第２コイル部のうち最も外側の部分が巻回される第１外径との間において、前記一次側共振コイルと同一の巻数で等ピッチでコイルを巻回した場合のピッチの１．８倍から５．６倍である、付記１記載の送電器。
（付記３）
前記受電器は、前記送電器に対して移動する移動体に搭載されており、前記第２コイル部は、前記移動体の移動方向に対する幅方向の両側において、前記第１コイル部の前記第１ピッチよりも大きい第２ピッチで巻回される、付記１又は２記載の送電器。
（付記４）
前記第１コイル部及び前記第２コイル部のコイル幅は、一端から他端まで均一である、付記１乃至３のいずれか一項記載の送電器。
（付記５）
平面的に巻回される二次側共振コイルを有する受電器に、磁界共鳴又は電界共鳴で電力を送電する一次側共振コイルと、
前記一次側共振コイルに高周波の送電電力を出力する高周波電源と
を含み、
前記一次側共振コイルは、第１ギャップで巻回される第１コイル部と、
平面視で前記第１コイル部の外側に接続され、前記第１ギャップよりも大きい第２ギャップで巻回される第２コイル部と
を有し、
前記第２コイル部に定格電流が流れることによって前記第２コイル部の端部に発生する磁界の強度は、所定の防護指針によって決まる所定強度未満である、送電器。
（付記６）
前記受電器は、前記送電器に対して移動する移動体に搭載されており、前記第２コイル部は、前記移動体の移動方向に対する幅方向の両側において、前記第１コイル部の前記第１ギャップよりも大きい第２ギャップで巻回される、付記５記載の送電器。
【符号の説明】
【００９８】
１  交流電源
１１  一次側コイル
１２  一次側共振コイル
１２Ａ、１２Ｂ、１２ＭＡ、１２ＭＢ、１２ＮＡ、１２ＮＢ  コイル部
１２Ａ１、１２Ｂ１、１２ＭＡ１、１２ＭＢ１、１２ＮＡ１、１２ＮＢ１  端部
１３  整合回路
１４  キャパシタ
３０  負荷装置
５０  電力伝送システム
８０  受電器
８１  二次側共振コイル
８２  二次側コイル
８３  整流回路
８４  平滑キャパシタ
１００  送電器
１１０  制御部
２１０  ＤＣＤＣコンバータ
２２０  バッテリ
３１０  カート
３１１  キャスタ
３１１Ａ  センサ
３１２  タブレットコンピュータ
【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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