(57)【要約】【課題】電力伝送時における伝送効率の劣化を改善する。【解決手段】本発明の実施形態としての送電装置は、電源と、共振子と、調整部と、制御部とを備える。前記電源は、交流電力を供給する。前記共振子は、磁性体コアと、前記磁性体コアの周囲を巻回するコイルとを含み、前記電源から供給される交流電力を、対向配置された他共振子に無線により伝送する。前記調整部は、前記コイルと前記磁性体コアとを、前記コイルの長さ方向に沿って相対的に移動させる。前記制御部は、前記共振子を流れる電流の値に基づいて、前記調整部を制御することにより、前記磁性体コアと前記コイルの相対位置を調整する。【選択図】図１
2015012658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力を供給する電源と、
磁性体コアと、前記磁性体コアの周囲を巻回するコイルとを含み、前記電源から供給される交流電力を、対向配置された他共振子に無線により伝送する共振子と、
前記コイルと前記磁性体コアとを、前記コイルの長さ方向に沿って相対的に移動させる調整部と、
前記共振子を流れる電流の値に基づいて、前記調整部を制御することにより、前記磁性体コアと前記コイルの相対位置を調整する制御部と、
を備えた送電装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記共振子を流れる電流の値が最大になるように、または前記電流の値が閾値以上となるように、前記磁性体コアと前記コイルの相対位置を調整する
請求項１に記載の送電装置。
【請求項３】
前記磁性体コアに対し前記コイルが相対的に移動可能な範囲において、前記コイルの長さ方向に従って前記磁性体コアの断面積が変化する
請求項１ないし２のいずれか一項に記載の送電装置。
【請求項４】
前記調整部は、前記コイルおよび前記磁性体コアのうち前記コイルのみを移動させる
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の送電装置。
【請求項５】
前記調整部は、前記コイルおよび前記磁性体コアのうち前記磁性体コアのみを移動させる
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の送電装置。
【請求項６】
前記磁性体コアは、間隔を開けて配置された複数の磁性体ブロックを含み、
前記調整部は、前記複数の磁性体ブロックのうちの一部のみを、前記コイルの長さ方向に沿って移動させる
請求項５に記載の送電装置。
【請求項７】
筒状のボビンをさらに備え、
前記磁性体コアは、前記ボビンの孔に挿通され、
前記コイルは、前記ボビンに巻回されており、
前記調整部は、前記ボビンと前記磁性体コアとを、前記コイルの長さ方向に沿って相対的に移動させる
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の送電装置。
【請求項８】
磁性体コアと、前記磁性体コアの周囲を巻回するコイルとを含み、対向配置された他共振子から交流電力を無線で受電する共振子と、
前記共振子で受電された交流電力を負荷に供給する調整回路と、
前記コイルと前記磁性体コアとを、前記コイルの長さ方向に沿って相対的に移動させる調整部と、
前記共振子を流れる電流の値に基づいて、前記調整部を制御することにより、前記磁性体コアと前記コイルの相対位置を調整する制御部と、
を備えた受電装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記共振子を流れる電流の値が最大になるように、または前記電流の値が閾値以上となるように、前記磁性体コアと前記コイルの相対位置を調整する
請求項８に記載の受電装置。
【請求項１０】
前記磁性体コアに対し前記コイルが相対的に移動可能な範囲において、前記コイルの長さ方向に従って前記磁性体コアの断面積が変化する
請求項８または９に記載の受電装置。
【請求項１１】
前記調整部は、前記コイルおよび前記磁性体コアのうち前記コイルのみを移動させる
請求項８ないし１０のいずれか一項に記載の受電装置。
【請求項１２】
前記調整部は、前記コイルおよび前記磁性体コアのうち前記磁性体コアのみを移動させる
請求項８ないし１０のいずれか一項に記載の受電装置。
【請求項１３】
前記磁性体コアは、間隔を開けて配置された複数の磁性体ブロックを含み、
前記調整部は、前記複数の磁性体ブロックのうちの一部のみを、前記コイルの長さ方向に沿って移動させる
請求項１２に記載の受電装置。
【請求項１４】
筒状のボビンをさらに備え、
前記磁性体コアは、前記ボビンの孔に挿通され、
前記コイルは、前記ボビンに巻回されており、
前記調整部は、前記ボビンと前記磁性体コアとを、前記コイルの長さ方向に相対的に移動させる
請求項８ないし１３のいずれか一項に記載の受電装置。
【請求項１５】
送電装置と受電装置とを備えた無線電力伝送システムであって、
前記送電装置は、
磁性体コアと、前記磁性体コアの周囲を巻回するコイルとを含む第１共振子と、
前記第１共振子に交流電力を供給する電源と、
前記コイルと前記磁性体コアとを、前記コイルの長さ方向に沿って相対的に移動させる第１調整部と、
前記第１共振子を流れる電流の値に基づいて、前記第１調整部を制御することにより、前記磁性体コアと前記コイルの相対位置を調整する第１制御部と、
前記受電装置と通信する第１通信部と、を備え、
前記受電装置は、
磁性体コアと、前記磁性体コアの周囲を巻回するコイルとを含み、対向配置された前記第１共振子から前記交流電力を無線で受電する第２共振子と、
前記第２共振子で受電された交流電力を負荷に供給する調整回路と、
前記第２共振子における前記コイルと前記磁性体コアとを、前記コイルの長さ方向に沿って相対的に移動させる第２調整部と、
前記第２共振子を流れる電流の値に基づいて、前記第２調整部を制御することにより、前記磁性体コアと前記コイルの相対位置を調整する第１制御部と、
前記第１通信部と通信する第２通信部と、を備え、
前記送電装置と前記受電装置間で通信をして前記相対位置の調整を行う順番を決定し、決定した順番で前記相対位置の調整を行う
無線電力伝送システム。
【請求項１６】
前記送電装置と前記受電装置の一方が、伝送周波数を決定し、決定した伝送周波数を他方の装置に通知し、
前記送電装置の電源は、前記伝送周波数の交流電力を生成する
請求項１５に記載の無線電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、送電装置、受電装置および無線電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コイルの結合係数もしくは相互インダクタンスを用いて、コイル間で無線により電力を伝送する無線電力伝送システムが知られている。コイル間の結合係数ｋと、コイルのＱ値の積が高い方が、コイル間の伝送効率の最大値が高い。
【０００３】
結合係数ｋを高めるために、コイルを磁性体コアに巻回した共振子構造が提案されている。このような構造を用いることで、コイルの巻線の向きと平行な方向の位置ずれに対して、結合係数の低下が小さく、かつ効率変動がロバストな、無線電力伝送が実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2010-172084号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
共鳴方式の無線電力伝送では、送受電の双方の共振子の共振周波数が等しい時に伝送効率が最大となる。しかし、無線電力伝送する共振子の共振周波数は、形状、周囲環境、経年劣化など様々な条件により変動するため、共振周波数が所望の値からずれる問題が起きうる。
【０００６】
たとえば、上記の共振子構造では、送受電コイル間の距離が近い時に、相手側の磁性体コアの影響により、インダクタンス値が増加する。送受の共振子間の位置関係によっても、インダクタンス値が変動する。これらにより、共振周波数が所望の値からずれ、伝送効率が劣化してしまう問題が起こる。
【０００７】
本発明の一側面は、上記の問題を解決するためになされたものであり、電力伝送時における伝送効率の劣化を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態としての送電装置は、電源と、共振子と、調整部と、制御部とを備える。
【０００９】
前記電源は、交流電力を供給する。
【００１０】
前記共振子は、磁性体コアと、前記磁性体コアの周囲を巻回するコイルとを含み、前記電源から供給される交流電力を、対向配置された他共振子に無線により伝送する。
【００１１】
前記調整部は、前記コイルと前記磁性体コアとを、前記コイルの長さ方向に沿って相対的に移動させる。
【００１２】
前記制御部は、前記共振子を流れる電流の値に基づいて、前記調整部を制御することにより、前記磁性体コアと前記コイルの相対位置を調整する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る送電装置と、当該送電装置と無線電力伝送を行う受電装置とを備えた無線電力伝送システムを示す。
【図２】図１に示した送電装置に搭載された共振子の構成例を示す。
【図３】コイルの位置を変化させたときの自己インダクタンス値および結合係数の変化をグラフ化して示す。
【図４】図２と異なる形状の磁性体コアを用いた共振子の例を示す。
【図５】図２と異なる形状の磁性体コアを用いた共振子の例を示す。
【図５Ａ】図２と異なる形状の磁性体コアを用いた共振子の例を示す。
【図６】（Ａ）は磁性体コアの幅が一定の共振子の例を示し、（Ｂ）は当該共振子と図２の共振子について巻線シフト量とインダクタンス値変化量の関係を示す。
【図７】ボビンを用いた共振子の例を示す。
【図８】第２の実施形態に係る受電装置と、当該受電装置に電力を伝送する送電装置とを備えた無線電力伝送システムを示す。
【図９】第３の実施形態に係る無線電力伝送システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本実施の形態について説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１に、第１の実施形態に係る送電装置と、当該送電装置と無線電力伝送を行う受電装置とを備えた無線電力伝送システムを示す。
【００１６】
図１に示す送電装置は、第１の共振子１０１、電源１０２、第１の制御部１０３、第１の通信部１０４、第１の共振周波数調整機構（調整部）１０５を備える。
【００１７】
図１に示す受電装置は、第２の共振子２０１、調整回路２０２、第２の制御部２０３、負荷２０４、第２の通信部２０５を備える。
【００１８】
送電装置の第１の共振子１０１は、第１のインダクタ１１２と、第１のインダクタ１１２に直列に接続された第１のキャパシタ１１１を含む。第１のインダクタ１１２はたとえばインダクタンスＬ１を有し、第１のキャパシタ１１１キャパシタンスＣ１を有する。
【００１９】
第１のインダクタ１１２は、磁性体コアと、磁性体コアを巻線により巻回したコイルを含む。コイルは１つでもよいし、間隔を開けて磁性体コアに複数のコイルを配置してもよい。
【００２０】
第１のキャパシタ１１１は、第１のインダクタ１１２と直列に接続されているが、並列に接続されてもよい。また、複数のキャパシタを用い、一部を第１のインダクタ１１２に直列に接続し、残りの一部を第１のインダクタ１１２に並列に接続してもよい。また、並列の段数は１でも、複数でもよい。
【００２１】
なお、一般に、共振子のキャパシタンスは、コイル等の寄生キャパシタンスによって補うことができる。その場合には、共振子の構成要素から、回路部品のキャパシタを省略することができる。例えば、共振子が自己共振コイルに相当するインダクタを含むならば、回路部品のキャパシタは不要となる場合がある。
【００２２】
受電装置の第２の共振子２０１は、第２のインダクタ２２２と、第２のインダクタ２２２に直列に接続された第２のキャパシタ２２１を含む。第２のインダクタ２２２はたとえばインダクタンスＬ２を有し、第２のキャパシタ２２１はキャパシタンスＣ２を有する。
【００２３】
第２のインダクタ２２２は、磁性体コアと、磁性体コアに巻線を巻回したコイルとを含む。コイルは１つでもよいし、間隔を開けて磁性体コアに複数のコイルを配置してもよい。
【００２４】
第２のキャパシタ２２１は、第２のインダクタ２２２と直列に接続されているが、並列に接続されてもよい。また、複数のキャパシタを用い、一部を第２のインダクタ２２２と直列に接続し、残りの一部を第２のインダクタ２２２に並列に接続してもよい。また、並列の段数は１でも、複数でもよい。
【００２５】
送電装置の第１の通信部１０４は、受電装置の第２の通信部２０５と通信して、受電装置側の電圧や電流などの情報や、受電側が必要とする電力量を示す情報を、受電装置から受信する。これらの情報を使って無線電力伝送のパラメータを決定し、また電力伝送時における受電装置の状態を把握できる。その他、各種制御情報のやりとりを行うこともできる。ここでは第１の通信部１０４と第２の通信部２０５の通信として、無線通信の構成を示したが、有線通信の構成も可能である。
【００２６】
送電装置の共振周波数調整機構１０５は、第１の制御部１０３の制御の下、第１のインダクタ１１２におけるコイルと磁性体コアとを、コイルの長さ方向、すなわちコイルの巻き方向に直交する方向に、相対的に移動させる。移動の対象は、コイルのみを動かす方法、磁性体のみを動かす方法、これらの両方を動かす方法が可能である。コイルまたは磁性体コアを移動する方法は、機械的または電気的な力を利用した方法でもよいし、その他の方法でもよい。
【００２７】
送電装置の第１の制御部１０３は、第１の共振子１０１に流れる電流をモニタし、この電流の値に基づき、共振周波数調整機構１０５を制御して、磁性体コアとコイルの相対位置を調整する。制御の方法の詳細は後述する。
【００２８】
電源１０２は、第１の共振子１０１に交流電力を供給する。電源１０２は、第１の共振子１０１に、配線により直接、交流電力を供給してもよいし、ワイヤレスに供給してもよい。ワイヤレスの供給例としては、電源１０２にループ素子を接続し、第１のキャパシタ１１１にもループ素子を接続し、ループ素子間で非接触に交流電力を供給する形態がある。電源１０２が供給する交流電力の周波数は、第１の制御部１０３により制御可能でもよいし、固定でもよい。
【００２９】
受信装置の第２の共振子２０１は、送電装置の第１の共振子１０１から電力を非接触で受電する。送電装置から受電された電力は、調整回路２０２に送られる。
【００３０】
調整回路２０２は、整流器、または昇降圧回路、またはこれらの両方を含む。調整回路２０２は、第２の共振子２０１から入力された交流電力を整流器により整流し、さらに昇降圧回路により昇圧または降圧（以下、昇降圧）することで、所望電圧の直流電力に変換する。当該変換後の直流電力は、負荷２０４に供給される。
【００３１】
受信装置の第２の共振子２０１は、調整回路（昇降圧回路、整流器）２０２及び負荷２０４へ、配線を経由して、直接に交流電力を供給してもよいし、前述したループ素子を用いた方法で、ワイヤレスに交流電力を供給しても良い。
【００３２】
調整回路２０２が、整流器および昇降圧回路の両方を備える場合、受信装置の第２の共振子２０１から入力された交流電力を、昇降圧回路で昇降圧してから、整流器に入力してもよいし、整流器で直流に変換してから、昇降圧回路（たとえばDC/DCコンバータ）で昇降圧してもよい。
【００３３】
負荷２０４は、整流器ないしは昇降圧回路の出力端子に接続され、直流電力を受ける。負荷２０４は、負荷回路などの電力を直ちに消費する回路、またはバッテリなど電力を蓄える装置である。
【００３４】
以下、第１の制御部１０３が、共振周波数調整機構１０５を制御して、磁性体コアとコイルの相対位置を調整する方法を示す。一般に、直列共振回路のインピーダンスは、共振周波数において最小となるため、共振周波数では当該直列共振回路を流れる電流が最大となる。そこで、所定の伝送周波数（動作周波数）の交流電力を電源から供給し、第１の共振子１０１の入力端の電流値をモニタしながら、磁性体コアとコイルとの相対位置を調整する。磁性体コアとコイルとの相対位置を調整すると、コイルの自己インダクタンス値が変動し、共振周波数も変動する（詳細は後述）。第１の共振子１０１を流れる電流値が最大となるとき、第１の共振子１０１の共振周波数が、上記伝送周波数に一致または略一致し、このときの相対位置に、磁性体コアおよびコイルを位置決めする。ここでは、電流値が最大になる位置に位置決めしたが、電流値が閾値以上になる位置でもよい。なお、相対位置調整を行う際は、送電装置の第１の共振子１０１と、受電装置の第２の共振子２０１を対向配置させて、電力伝送が可能な状態である。
【００３５】
以下、磁性体コアとコイルの相対位置を調整して、共振子の共振周波数を調整する具体例を示す。
【００３６】
図２に、送電装置の第１のインダクタ１１２の構成例を斜視図により示す。アルミ板等の導体板５１に、磁性体コア５２が配置されている。磁性体コア５２は、間隔を空けて配置された３つのコアブロック５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃを備える。各コアブロックは、中央部分の幅が広くなっており、端に行くほど幅が狭くなっている。磁性体コア５２にはコイル５３が巻回されている。コイル５３は、磁性体コア５２の中央、すなわち幅が広い部分に巻回されている。コイル５３の長さ方向に従って、各コアブロックの断面積が幅の変化に応じて変化している。
【００３７】
図示の例では、コアブロック５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃは、それぞれ矩形の単位ブロックを複数個、敷き詰めることにより形成されている。これは一例であり、別の構成でもかまわない。たとえば磁性体コアやコアブロックは、単一の磁性体板により構成してもよいし、磁性体シートを積み重ねることにより構成してもよい。
【００３８】
コイル５３は、共振周波数調整機構１０５により、コイル５３の長さ方向、すなわち、図中の矢印の方向に、移動可能になっている。これにより磁性体コア５２とコイル５３の相対位置を変更可能になっている。図中の矢印と、これと反対方向との双方向に移動可能にしてもよい。初期状態では、たとえばコイル５３は、コイル５３の長さ方向（図中矢印方向）における磁性体コア５２の中央に配置されている。
【００３９】
図３は、図２に示した共振子のコイル５３の位置を変化させたときの共振子の自己インダクタンス値と結合係数の変化を、電磁界シミュレーションにより求めて、グラフ化したものである。なお、受電側にも同一構成の共振子を配置して、送電側の共振子と対向させた状態にしてある。
【００４０】
左側の縦軸が自己インダクタンス値L、横軸が巻線シフト量、右側の縦軸が結合係数ｋを表す。巻線シフト量０％が、磁性体コアの中心位置に対応する。図２に示した矢印方向にコイルを移動させることで、巻線シフト量が増大する。巻線シフト量が少し増えても、結合係数ｋの減少は小さく、一方、自己インダクタンス値Lが大きく変化する。
【００４１】
ここで、共振子の共振周波数は、下記の式（１）で求められる。コイルと磁性体コア間の相対位置を調整することにより、自己インダクタンス値（L）を変化させることができるから、コイルと磁性体コア間の相対位置の調整により、共振子の共振周波数を調整することが可能である。
【数１】
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【００４２】
ここで、図２に示したように、磁性体コアは、中央部分の幅が最も広くなっており、端に近づくにつれて幅が狭くなっている。このため、コイルを磁性体コアの中央から端方向に移動させることで、コイルに巻かれる磁性体部分の幅が大きく変化する。よって、コイルの位置を変化させた時のインダクタンス値の変動を大きくできる。したがって、コイルの可動範囲が狭くても、その範囲内で磁性体の幅を大きく変化させることで、インダクタンス値変化の感度が高くなり、インダクタンスを大きく変化させることができる。このように、送受共振子間の結合状態をおおむね変えることなく、インダクタンス値を調整することができる。
【００４３】
ここではコイル５３を移動させる例を示したが、コイル５３の位置を固定し、磁性体コア５２の位置を移動可能にしてもよい。この場合、特に送受共振子の位置が、結合が弱い（ヌル点にある）時に、結合状態を大きく改善することが可能である。磁性体コア５２の移動は、コア全体を移動させてもよいし、コアブロック５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃの１つまたは複数を移動させてもよい。後者の場合、コアブロックごとに移動方向または移動量を異ならせても良い。
【００４４】
ここで、中央部分の幅を大きくした磁性体コアの形状は、図２に示した形状に限定されない。図４（A）〜図４（H）、図５の平面図に、他の形状の磁性体コアを用いた共振子の例を示す。また、別例として、幅が一定で、中央部分の断面積が最も広く、端に近づくほど断面積が狭くなる磁性体コアを用いた共振子の例を図５Ａに示す。中央部分の断面積が最も広く、端に近づくほど断面積が狭ければ、幅の大きさが一定であっても、中央部分の幅を大きくした磁性体コアと同様の効果を得ることができる。
【００４５】
図４（A）〜図４（H）に示すように、いずれの共振子においても、磁性体コアが、コイルの長さ方向における中央部分の幅が最も広く、中央から端方向に離れるにつれ、幅が狭くなっている。図では、中央部分にコイルが巻回された状態が示されている。したがって、この状態からコイルを端方向に移動させることで、コイルの位置を変化させた時のインダクタンス値の変動を大きくとることができる。
【００４６】
図４（Ａ）では、八角形の磁性体コア６１に、コイル６２が巻回されている。左右の互いに対向する辺同士の間のコア部分を含むように、コイル６２が巻回されている。
【００４７】
図４（Ｂ）では、左右各磁性体ブロック６３ａ、６３ｂの中央部の幅が、内側（ブロック同士が対向する方向）に向けて広くなっており、この部分を含むようにコイル６４が巻回されている。
【００４８】
図４（Ｃ）では、左右各磁性体ブロック６５ａ、６５ｂの中央部の幅が、外側に向けて広くなっており、この部分を含むようにコイル６６が巻回されている。
【００４９】
図４（Ｄ）では、左右各磁性体ブロック６７ａ、６７ｂの中央部の幅が、内側および外側の双方に向けて広くなっており、この部分を含むようにコイル６８が巻回されている。
【００５０】
図４（Ｅ）では、十字の磁性体板６９の横長の部分に、コイル７０が巻回されている。
【００５１】
図４（Ｆ）では、左右各磁性体ブロック７１ａ、７１ｂの中央に近づくほど、内側に幅が緩やかに広がっており、中央付近では一定の幅を有する。この一定の幅の部分を含むように、コイル７２が巻回されている。
【００５２】
図４（Ｇ）では、左右各磁性体ブロック７３ａ、７３ｂの中央に近づくほど、外側に幅が緩やかに広がっており、中央付近では一定の幅を有する。この一定の幅の部分を含むように、コイル７４が巻回されている。
【００５３】
図４（Ｈ）では、左右各磁性体ブロック７５ａ、７５ｂの中央に近づくほど、内側および外側の双方に向けて幅が緩やかに広がっており、中央付近では一定の幅を有する。この一定の幅の部分を含むように、コイル７６が巻回されている。
【００５４】
図５（Ａ）では、磁性体コア１２は、磁性体ブロック１２ａ、１２ｂ、１２ｃを含み、全体としてＨ字の形状を有する。磁性体ブロック１２ａ、１２ｂは間隔を開けて配置されている。磁性体ブロック１２ａ、１２ｂの各中央部分の間をブリッジする磁性体コアブロック１２ｃが配置されている。磁性体コアブロック１２ｃの長さは磁性体ブロック１２ａ、１２ｂよりも短く、磁性体ブロック１２ａ、１２ｂの互いの両端部間には、隙間１５、１６が形成される。コイル１１は、磁性体コアブロック１２ｃと磁性体ブロック１２ａ、１２ｂの各中央部分とを含むように巻回されている。なお、磁性体コア１２とコイル１１は、導体板１０上に配置されている。
【００５５】
図５（Ｂ）には、図５（Ａ）に示した磁性体コア１２の隙間１５、１６にキャパシタ１３、１４を配置した構成を示す。なお、キャパシタ１３、１４は、紙面に垂直な方向に離れて、切り欠き部１５、１６に対向するように配置されてもよい。キャパシタ１３、１４は、たとえば図１に示したキャパシタ１１１に対応する。図１ではキャパシタは１つであったが、ここでは２つの例が示されている。隙間１５、１６に、キャパシタ１３、１４を配置することで、コイル１１の電気特性（たとえば対向する受電装置のコイルとの結合特性）へ与える影響を抑制しつつ、かつ全体のサイズを小さく抑えて、キャパシタを送電装置に内蔵できる。すなわちキャパシタ１３、１４を、共振子（磁性体コア１２とコイル１１）と同じ導体板１０上に実装できる。
【００５６】
図５Ａ（Ａ）および図５Ａ（Ｂ）において、中央部分の断面積が最も広く、端に近づくほど断面積が狭くなる磁性体コアを用いた共振子の例が示される。図５Ａ（Ａ）が平面図、図５Ａ（Ｂ）が、図５Ａ（Ａ）のＸ−Ｘに沿った断面図である。図５Ａ（Ａ）に示すように、平面的に矩形の磁性体コアの中央部分にコイル８２が巻回されている。コイル８２の長さ方向に沿って磁性体コア８１の幅は一定である。図５Ａ（Ｂ）に示すように、コイル８２が巻回された磁性体コア８１の中央部分の断面積は最も大きくなっており、磁性体コア８１の中央部分と左右端の間の部分の断面積は小さくなっている。この状態からコイル８２を左または右方向に移動させることで、コイル８２の位置を変化させた時のインダクタンス値の変動を大きくとることができる。図５Ａ（Ｃ）は、中央部分の断面積が最も広い共振子の他の例を示す。平面図は図５Ａ（Ａ）と同様であるため図示を省略する。磁性体コア８３の中央部分にコイル８４が巻回されている。磁性体コア８３の中央部分と左右端との間には中空が形成されており、これにより、中央部分と左右端の間のコア部分の断面積が小さくされている。よって、コイル８４を中央部から左または右方向に移動させることで、コイル８４の位置を変化させた時のインダクタンス値の変動を大きくとることができる。
【００５７】
ここまで説明した磁性体コアは、中央部分の幅または断面積が広かったが、本実施形態はこれに限定されない。たとえば、幅が一定で断面積が一定の磁性体コアを用いても、コイルと磁性体コアの相対位置を調整することで、インダクタンスを変化させることが可能である。
【００５８】
図６（Ａ）に、コイルの長さ方向に沿って幅および断面積が一定の磁性体コアを用いた共振子の例を示す。
【００５９】
図６（Ａ）に示す共振子は、磁性体コア９２と、コイル９３とを含む。磁性体コア９２は、間隔を空けて配置されたコアブロック９２Ａ、９２Ｂを含む。コアブロック９２Ａ、９２Ｂの幅および断面積は一定である。なお、図２のように、これらのコアブロック９２Ａ、９２Ｂの間に、一定の幅および一定の断面積を有する追加のコアブロックを追加してもよい。また、幅および断面積が一定の磁性体コアとして、一枚の板状の磁性体コアを用いても良い。
【００６０】
図６（Ａ）に示した共振子と、図２に示した共振子とで、巻線シフト量とインダクタンス値変化量との関係を比較するため、それぞれのグラフを図６（Ｂ）に示す。
【００６１】
横軸が巻線シフト量を表し、巻線シフト量０％が、磁性体コアの中央に対応する。縦軸が、インダクタンス値変化量を表す。
【００６２】
インダクタンス値変化量は、（巻線シフト時のインダクタンス値）／（巻線シフト量が０のときのインダクタンス値）として定義される。
【００６３】
形状１のグラフが図６（Ａ）の共振子のグラフ、形状２のグラフが図２の共振子のグラフに対応する。
【００６４】
図６（Ｂ）から理解できるように、幅が一定の磁性体コアを用いても、中央からコイルの位置がシフトすることで、インダクタンスが変化することが理解される。図２のような、コイルの移動方向に沿って幅が変化する磁性体コアを用いた場合の方が、少ない移動量で大きなインダクタンス変化を得ることができる利点がある。軽量化を優先する場合などは、図６（Ａ）の構成を用いることが考えられる。
【００６５】
これまで示した共振子では、磁性体コアにコイルが直接巻回されていたが、磁性体コアをボビンに通し、ボビンにコイルを巻回する構成も可能である。この場合、ボビンまたは磁性体コアを移動させることで、磁性体コアとコイルの相対位置を調整する。
【００６６】
図７に、ボビンを用いた共振子の例を示す。図７（Ａ）は平面図、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。磁性体コア１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）は、図５（Ａ）に示したＨ字の磁性体コアと同じである。共振子は、磁性体コア１２とボビン１７とコイル１１とを備える。共振子は、導体板１０上に配置されている。
【００６７】
磁性体コア１２は、筒状のボビン１７の孔に挿通されている。ボビン１７はたとえばプラスチックにより構成される。ボビン１７にはコイル１１が巻回されている。ボビン１７は、磁性体コア１２に対して、コイルの長さ方向、すなわち磁性体コア１２の長さ方向に沿って、移動可能である。このように、磁性体コアがボビンに挿通されている場合であっても、磁性体コアとコイルとの相対位置を調整可能である。
【００６８】
（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態に係る受電装置と、当該受電装置に電力を伝送する送電装置とを備えた無線電力伝送システムを示す。
【００６９】
第１の実施形態では、共振周波数調整機構が送電装置に設けられていたが、本実施形態では、受電装置に設けられている。
【００７０】
送電装置から交流電力を受電している状態で、第２の制御部２０３は、第２の共振子２０１の出力端（たとえば第２のキャパシタ２２１と調整回路２０２の間の端子）の電流値をモニタしつつ、第２の共振子２０１における磁性体コアとコイルとの相対位置を調整する。相対位置の調整は、共振周波数調整機構２０６を制御することで行う。電流値が最大または閾値以上となるときの磁性体コアとコイルの位置を特定する。この特定した位置へ、位置決めを行う。
【００７１】
以上、本実施形態によれば、受電装置における磁性体コアおよびコイル間の相対位置を調整することで、共振周波数のずれを改善し、伝送効率を高めることができる。
【００７２】
（第３の実施形態）
図９は、第３の実施形態に係る無線電力伝送システムを示す。
【００７３】
本無線電力伝送システムは、それぞれ共振周波数調整機構１０５、２０６を備えた送電装置および受電装置を備える。
【００７４】
送電装置の第１の制御部１０３は、第１の実施形態と同様に、第１の共振子１０１の入力端の電流をモニタしつつ、第１の共振子１０１における磁性体コアとコイルの相対位置を調整する。相対位置の調整は、共振周波数調整機構１０５を制御することで行う。電流値が最大または閾値以上のときの位置を特定し、この特定した位置へ、位置決めを行う。
【００７５】
受電装置の第２の制御部２０３は、第２の実施形態と同様に、第２の共振子２０１の出力端の電流をモニタしつつ、第２の共振子２０１における磁性体コアとコイルの相対位置を調整する。相対位置の調整は、共振周波数調整機構２０６を制御することで行う。電流値が最大または閾値以上のときの位置を特定し、この特定した位置へ、位置決めを行う。
【００７６】
送電装置および受電装置のそれぞれでの位置調整は、順番に行う必要がある。以下、位置調整の手順の例を示す。
【００７７】
まず伝送周波数が固定でない場合は、送電装置および受電装置のうちの一方が、共振周波数（伝送周波数）の値と、調整を行う順番とを決定し、決定した内容を他方に通知する。この順番に従って、最初の順番の装置が、まず共振周波数調整を行う。最初の順番の装置が、共振周波数調整が完了したら、その旨を、２番目の順番の装置に通知し、２番目の装置が、次に共振周波数調整を行う。この後、交互に共振周波数調整を繰り返し行ってもよい。
【００７８】
一方、伝送周波数が固定の場合は、送電装置および受電装置間で通信を行って、調整を行う順番を決める。決められた順番に従って、片側ずつ共振周波数調整を行う。この後、交互に共振周波数調整を繰り返し行ってもよい。
【００７９】
以上、本実施形態によれば、送電装置および受電装置の双方で調整を行うことで、伝送効率をより高めることができる。たとえば、送受電装置の共振子間の位置が変化することによって共振周波数がずれた場合にも、双方で相対位置調整を行うことで、電力伝送効率の劣化を改善することができる。
【００８０】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【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５Ａ】
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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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