(57)【要約】【課題】非接触で電力の伝送を行う非接触電力伝送装置では、受電装置内の受電コイルと受電回路等の間に磁性シートを設け、渦電流等による損失を防止しており、受電装置の低価格化や小型化の妨げとなっていた。【解決手段】送電装置と受電装置と送電補助装置を備え、送電補助装置と送電装置を互いに対向させて配置することにより、送電コイルと補助コイルの間に受電コイルを配置するための受電空間を形成するとともに、補助共振器の共振周波数を調整することにより受電空間における磁場の強度分布を制御し、受電コイルが配置されている領域の磁場を強くし、受電回路等が配置されている領域の磁場を弱くする。これにより、磁性シートの厚さを薄くしたり、あるいは省略することもできるので、従来に比べて受電装置の低コスト化が可能となる。【選択図】図１
2015061325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電コイルと共振容量により構成された送電共振器を有する送電装置と、受電コイルと共振容量により構成された受電共振器および受電回路を有する受電装置とを備え、送電コイルと受電コイルの間の磁界共鳴により送電装置から受電装置へ電力を伝送する非接触電力伝送装置において、
補助コイルと共振容量により構成された補助共振器を有する送電補助装置を更に備え、
前記送電装置と前記送電補助装置を互いに対向させて配置することにより、前記送電コイルと前記補助コイルの間に前記受電コイルを配置するための受電空間を形成し、
前記受電空間において、前記受電回路が配置されている領域の磁場を、前記受電コイルが配置されている領域の磁場よりも弱くするように、補助共振器の共振周波数を設定することを特徴とする非接触電力伝送装置。
【請求項２】
前記送電補助装置の共振容量として可変コンデンサを設け、前記可変コンデンサの容量を調整することにより補助共振器の共振周波数を設定するように構成された請求項１記載の非接触電力伝送装置。
【請求項３】
前記受電装置内における前記受電コイルと前記受電回路の位置情報を、前記受電装置から前記送電補助装置に送信し、前記位置情報に基づいて送電補助装置の共振周波数が設定された後、前記送電装置から前記受電装置へ電力伝送を開始することを特徴とする請求項１記載の非接触電力伝送装置。
【請求項４】
前記送電共振器の共振周波数をｆ１、前記補助共振器の共振周波数をｆ３とすると、ｆ３≦ｆ１を満足するように前記補助共振器の共振周波数ｆ３を設定することを特徴とする請求項１記載の非接触電力伝送装置。
【請求項５】
前記受電コイルを配置するための前記受電空間が形成されるように、前記送電補助装置と前記送電装置を互いに対向させて保持する筐体を備え、
前記筐体は開閉自在の蓋若しくはシャッターを備え、
前記受電装置は前記蓋若しくは前記シャッターを介して前記筐体内の前記受電空間に挿脱可能であり、
前記送電コイルから前記受電コイルへ電力伝送を行う場合には、前記蓋若しくは前記シャッターが閉まった状態で、前記送電コイルと前記補助コイルと前記受電コイルの周囲が電磁シールドされることを特徴とする請求項１記載の非接触電力伝送装置。
【請求項６】
前記送電コイルを前記筺体の下部に配置するとともに、前記補助コイルを前記筺体の上部に配置し、前記補助共振器の共振周波数を調整することにより、前記補助コイル側よりも前記送電コイル側の磁場の強度を弱くすることを特徴とする請求項５記載の非接触電力伝送装置。
【請求項７】
前記送電共振器の共振周波数をｆ１、前記補助共振器の共振周波数をｆ３とすると、ｆ３＝ｆ１を満足するように前記補助共振器の共振周波数ｆ３を設定することを特徴とする請求項５記載の非接触電力伝送装置。
【請求項８】
前記送電コイルと前記受電コイルとの間に前記受電回路が配置された状態で電力伝送を行うことを特徴とする請求項５記載の非接触電力伝送装置。
【請求項９】
送電コイル及び共振容量により構成された送電共振器を有する送電装置と、受電コイル及び共振容量により構成された受電共振器を有する受電装置と、補助コイル及び共振容量により構成された補助共振器を有する送電補助装置とを備え、前記送電装置と前記送電補助装置を互いに対向させて配置することにより、送電コイルと補助コイルの間に受電コイルを配置するための受電空間を形成し、前記送電コイルと前記受電コイルの間の磁界共鳴により前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送し、前記補助共振器の共振周波数を調整することにより前記受電空間内の磁場の強度分布を制御することを特徴とする非接触電力伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電装置に具備された送電コイルと受電装置に具備された受電コイルを介して、非接触（ワイヤレス）で電力の伝送を行う非接触電力伝送装置及び非接触電力伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触で電力を伝送する方法として、電磁誘導（数１００ｋＨｚ）による電磁誘導方式、磁界共鳴を介したＬＣ共振間伝送による磁界共鳴方式、電波（数ＧＨｚ）によるマイクロ波送電方式、あるいは可視光領域の電磁波（光）によるレーザ送電方式が知られている。この中で既に実用化されているのは、電磁誘導方式である。これは簡易な回路（トランス方式）で実現可能であるなどの優位性はあるが、送電距離が短いという課題もある。
【０００３】
そこで、最近になって磁界共鳴方式の電力伝送が注目を浴びてきた。磁界共鳴方式は人体がエネルギーをほとんど吸収せず、誘電体損失を避けられる点と、伝送距離が長いことが注目を浴びてきている理由である。
【０００４】
近年、非接触電力伝送装置を携帯電話等の小型機器に搭載することが検討されており、非接触電力伝送装置の小型化や薄型化への要求が大きい。そのため、前述の電磁誘導方式や磁界共鳴方式による非接触電力伝送装置では、受電装置には受電コイルとして平面コイルが採用される。受電装置は受電回路や充電池を含む場合が多いが、受電装置の薄型化の観点から、受電コイルはその面が充電池や受電回路の面と平行になるように配置される。この場合、受電コイルを通る磁束が受電装置の受電回路や充電池と鎖交するため、電磁誘導により渦電流が発生してしまう。渦電流は伝送効率を低下させ、回路部品が発熱したり誤動作してしまうといった問題があった。
【０００５】
その問題を解決するために、特許文献１では受電コイルと二次電池や基板との間に磁性箔や磁性シートを設けている。磁性箔体や磁性シートによって、充電時に受電コイルを通る磁束をシールドすることができる。これにより、回路基板と鎖交する磁束が減少するため、電磁誘導による渦電流の発生を抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許５２３１９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、渦電流の発生を防止するために磁性箔や磁性シートを用いているが、受電電力が大きい場合には、二次電池や基板などで生じる渦電流によるエネルギー損失が大きいため、磁性箔や磁性シートの厚さを厚くする必要がある。その結果、受電装置が大きくかつ重くなってしまい、受電装置の小型・軽量化の妨げになっていた。さらに、磁性箔や磁性シートは高価であるので、受電装置の低価格化の妨げにもなっていた。特許文献１は電磁誘導方式に基づくが、このような問題は磁界共鳴方式においても同様である。
【０００８】
本発明は、このような従来における問題点を解決するものであり、磁界共鳴方式において、従来に比べて磁性シートを薄くしたり、場合によっては磁性シートを省略しても確実に電力伝送が行えると共に、充電池や回路部品での発熱や誤動作が生じることのない、低コスト化かつ小型・軽量化が可能な非接触電力伝送装置、及び非接触電力伝送方法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】
上記課題を解決するために、本発明の非接触電力伝送装置は、送電コイルと共振容量により構成された送電共振器を有する送電装置と、受電コイルと共振容量により構成された受電共振器および受電回路を有する受電装置とを備え、送電コイルと受電コイルの間の磁界共鳴により送電装置から受電装置へ電力を伝送する非接触電力伝送装置において、補助コイルと共振容量により構成された補助共振器を有する送電補助装置を更に備え、前記送電装置と前記送電補助装置を互いに対向させて配置することにより、前記送電コイルと前記補助コイルの間に前記受電コイルを配置するための受電空間を形成し、前記受電空間において、前記受電コイルが配置されている領域の磁場を強くし、前記受電回路が配置されている領域の磁場を弱くするように補助共振器の共振周波数を設定することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の非接触電力伝送方法は、送電コイル及び共振容量により構成された送電共振器を有する送電装置と、受電コイル及び共振容量により構成された受電共振器を有する受電装置と、補助コイル及び共振容量により構成された補助共振器を有する送電補助装置とを備え、前記送電補助装置と前記送電装置を互いに対向させて配置することにより、送電コイルと補助コイルの間に受電コイルを配置するための受電空間を形成し、前記送電コイルと前記受電コイルの間の磁界共鳴により前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送し、前記補助共振器の共振周波数を調整することにより前記受電空間内の磁場の強度分布を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、補助共振器の共振周波数を調整することにより受電空間内における磁場の強度分布を制御できる。これにより受電装置内の受電コイルが配置されている領域の磁場を強くするとともに、受電装置内の受電回路や充電池などが配置されている領域の磁場を弱くすることが可能となる。その結果、確実に電力伝送が行えると共に、受電回路や充電池などで生じる渦電流によるエネルギー損失を低減でき、伝送効率の低下、回路部品での発熱や回路の誤動作といった従来の問題を解決できる。また、受電回路との間に設けたフェライトなどの磁性シートの厚さを薄くしたり、あるいは省略することもできるので、従来に比べて受電装置の低コスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１における電力伝送のための各要素装置の配置を示す模式図
【図２】コイル中心位置での送電コイルと受電コイル間の距離Ｘに対する受電パワー依存性を示すグラフ
【図３】図２の受電空間における磁場測定結果を示すグラフ
【図４】実施の形態２における電力伝送のための各要素装置の配置と受電空間内の磁場強度の関係を示す図
【図５】実施の形態２で用いた筐体の中にラジオコントロールカーを配置して電力伝送を行う場合の模式図
【図６】実施の形態３における電力伝送のための各要素装置の配置と受電空間内の磁場強度の関係を示す図
【図７】実施の形態３で用いた筐体の中にラジオコントロールカーを配置して電力伝送を行う場合の模式図
【図８】実施の形態４における筐体の形状と受電装置を筐体内に入れる方向を示す模式図
【図９】送電コイルと補助コイル間の距離を変えた場合の伝送効率を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。各実施の形態は、本発明を具現化する為の一例を示したものであり、これに限定されるものではない。
【００１４】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１における磁界共鳴型の非接触電力伝送装置の構成を示す模式図である。本発明の非接触電力伝送装置２０は、送電装置１と受電装置２に加えて送電補助装置３を備えるのが特徴である。
【００１５】
送電装置１は、送電コイル４と交流電源５と高周波電力ドライバー６を備える。高周波電力ドライバー６は、交流電源５の電力を送電可能な高周波電力に変換し、送電コイル４に高周波電力を供給する。高周波電力は送電コイル４を介して受電装置２の受電コイル７に送電される。
【００１６】
送電装置１には、送電用のループコイルを設けても良い。なお、図示は省略するが、送電コイル４には共振容量が接続されており、送電コイル４と共振容量とで送電共振器を構成している。共振容量としては、可変コンデンサ（バリコンあるいはトリマコンデンサなど）あるいは固定コンデンサを接続してもよいし、浮遊容量を利用した構成としてもよい。
【００１７】
受電装置２は、受電コイル７と受電用ループコイル８を備える。送電コイル４から受電コイル７に伝送された高周波電力は、電磁誘導の作用により受電用ループコイル８に伝送される。受電用ループコイル８で得られた電力は、整流回路を搭載した受電回路９を経由して、負荷の充電池１０に蓄えられる。なお、図１の受電装置２では電力を充電池１０に蓄積した例を示すが、充電池１０を用いないで直接負荷へ電力を伝送する構成にしてもよい。また、場合によっては受電用ループコイル８を用いない構成としても良い。
【００１８】
また、充電池１０としてコイン電池等の小型電池を用いる場合には、受電用ループコイル８と受電回路９との間に、磁性シート１１を配置してもよい。磁性シート１１の材料は、伝送時の共振周波数において高透磁率を有するフェライトが好ましい。
【００１９】
送電補助装置３は、補助コイル１２と調整用コンデンサ１３で構成される補助共振器を有する。なお、調整用コンデンサ１３は可変コンデンサ（バリコンあるいはトリマコンデンサなど）や固定コンデンサを複数個接続することにより構成してもよい。ただし、補助共振器の共振周波数を調整する方法は、調整用コンデンサ１３の容量を調整する方法に限るものではない。
【００２０】
次に、本実施の形態の特徴である送電補助装置３の機能について説明する。図９は、電力伝送効率の周波数依存性を模式的に示した図である。送電コイル４と補助コイル１２の距離が十分に離れている場合には、送電共振器と補助共振器の相互インダクタンスがほとんど無視できる（結合力が弱い）。この場合、図９（ａ）に示すように、送電側共振系の共振周波数ｆｔは送電装置１の共振周波数ｆ１と同じ１つのピークを持つ単峰特性となる（疎結合状態）。送信側共振系とは、送電コイル４と共振容量で構成されている送電共振器と、補助コイル１２と共振容量で構成されている補助共振器の磁気的な結合によって構成される共振系である。一方、送電コイル４と補助コイル１２の距離が短い場合には、送電共振器と補助共振器の相互インダクタンスが無視できなる（結合力が強い）。この場合、図９（ｂ）に示すように、送信側共振系の共振周波数ｆｔは２つのピーク（ｆｔＬとｆｔＨ）を持つ双峰特性となる（密結合状態）。
【００２１】
このように、送電コイルと受電コイルの距離が近く、電力伝送効率の周波数特性が双峰特性となる場合には、最大の伝送効率が得られる周波数は共振周波数ｆｔではなくなってしまう。双峰特性における周波数ｆｔでの伝送効率は、送電コイルと受電コイルの距離によって変化するので、送電装置における高周波電力の周波数が一定のままでは、高効率の電力伝送ができないという問題点があった。
【００２２】
本発明においては、補助コイル１２に接続されるコンデンサとして容量が可変な調整用コンデンサ１３を用い、調整用コンデンサ１３の容量を調整して送電補助装置３の共振周波数ｆ３を変えることにより、送電側共振系の共振周波数ｆｔを変化させることができる。これにより、送電コイル４と補助コイル１２で形成される受電空間内の磁場の強度を制御することが可能となる。なお、送電補助装置３の具体的な機能や共振周波数などの調整方法については、先に出願されている特開２０１３−８５４３６公報に記載されている。
【００２３】
送電補助装置３による受電空間内における磁場強度の制御機能を十分に得るためには、送電補助装置３を構成する補助コイル１２は、送電コイル４の形状とほぼ同じとし、両者のコイルの中心軸もほぼ同軸に配置することが望ましい。
【００２４】
送電補助装置３を用いれば電力の伝送距離を拡大することができる。そのためには、送電コイル４の直径をｄ１、受電コイル７の直径をｄ２、補助コイル１２の直径をｄ３とした時、ｄ１＞ｄ２、かつｄ２＜ｄ３の関係を満足すればよい。送電コイル４の直径ｄ１が受電コイル７の直径ｄ２よりも大きければ、補助コイル１２との間の磁束を有効に利用することができ、また、補助コイル１２の直径ｄ３が受電コイル７の直径ｄ２よりも大きければ送電コイル４との間の磁束を利用することができるためである。
【００２５】
図２は、図１の非接触電力伝送装置を用いて実際に電力伝送を行い、送電コイル４から受電コイル７までの距離Ｘと、受電回路９内の整流回路の出力電力との関係を調べた結果のグラフである。なお、整流回路の出力電力は受電パワーに相当する。ここで各共振器における共振周波数は、送電装置１のｆ１、受電装置２のｆ２、高周波電力ドライバー６の共振周波数ｆ０、全て１３.６ＭＨｚと同じにした。送電コイル４と補助コイル１２間の距離Ｚは５０ｍｍとした。受電コイル７の位置に応じた受電パワーの変化を調べる為に、送電コイル４と送電補助コイル１２で形成される受電空間内で、受電コイル７を距離Ｚ方向に移動させた。このとき、送電コイル４から受電コイル７までの距離をＸとした。そして、補助コイル１２に接続した調整用コンデンサ１３の容量を変化させることにより、送電補助装置３の共振周波数ｆ３を、１２ＭＨｚ、１３ＭＨｚ、１３.６ＭＨｚ、１４ＭＨｚ、及び１５ＭＨｚにそれぞれ設定し、各ｆ３値において距離Ｘと受電パワーの関係を測定した。
【００２６】
図２に示す通り、送電補助装置３の共振周波数ｆ３が１２ＭＨｚの時には、距離Ｘ＝３５ｍｍ以上の領域では受電パワーがほとんどゼロであることがわかる。これは、送電共振器と補助共振器の相互インダクタンスがほとんど無視できる状態であり、送電装置１の共振周波数ｆ１が送電側共振系の共振周波数ｆｔとなっているからである。
【００２７】
送電補助装置３の共振周波数ｆ３を１３ＭＨｚとして１ＭＨｚ大きくした時には、送電共振器と補助共振器の相互インダクタンスが大きくなり、距離Ｘ＝約３０ｍｍ付近で受電パワーが最低となる。
【００２８】
送電補助装置３の共振周波数ｆ３が、送電装置１の共振周波数ｆ１と同じ共振周波数（１３.６ＭＨｚ）の時には、送電コイル４に近い距離Ｘが小さい領域で受電パワーが最も小さく、距離Ｘが大きくなるに従って受電パワーが上昇していき、補助コイル１２に近い領域で最も大きくなる。
【００２９】
送電補助装置３の共振周波数ｆ３が１４ＭＨｚの時には、受電コイル７が送電コイル４と送電補助コイル１２で形成される受電空間内のどの位置にあっても、高い受電パワーを得ることができる。即ち、送電コイル４と補助コイル１２間の距離Ｚが一定の場合、送電補助装置の共振周波数ｆ３を適切な値にすることにより、受電コイル４の受電空間内における位置が変わっても安定な受電パワーを得ることができる。
【００３０】
送電補助装置３の共振周波数ｆ３が１５ＭＨｚの時には、距離Ｘが大きくなるのに従って受電パワーが低下していくことがわかる。これは送電共振器と補助共振器の相互インダクタンスが小さくなる為と考えられる。
【００３１】
このように送電補助装置３の共振周波数ｆ３を適切に設定することにより、受電コイル４の受電空間内の位置に応じて、受電パワーを制御することができることがわかる。
【００３２】
図３は、図１の非接触電力伝送装置を用いて実際に電力伝送を行い、送電コイル４から受電コイル７までの距離Ｘと、受電空間内の磁場強度との関係を調べたグラフである。
【００３３】
磁場強度を測定する為に用いたプローブの電圧値を磁場強度とした。送電補助装置３の共振周波数ｆ３は図２と同じように、１２ＭＨｚ、１３ＭＨｚ、１３.６ＭＨｚ、１４ＭＨｚ、及び１５ＭＨｚにそれぞれ設定した。図２と図３を比較すると、図３の結果は図２の結果とほぼ同じ傾向を示していることがわかる。すなわち、受電パワーの大きさはその位置での磁場強度の大きさで決まるといってもよい。このように、送電補助装置３の共振周波数ｆ３を変えることにより、受電空間内の磁場強度の分布を制御することができる。
【００３４】
本発明は、送電補助装置を用いれば受電空間内の磁場強度の分布を制御できることを見出し、磁場の影響を受けやすい受電回路や充電池などが配置されている領域では磁場を弱くし、電力伝送効率を大きく取りたい受電コイルが配置されている領域では磁場が強くなるように、送電補助装置３の共振周波数ｆ３を設定することを特徴とする。
【００３５】
本発明は、送電コイルと受電コイルの距離が近く相互インダクタンスが無視できなくなり、電力伝送効率の周波数特性が２つの峰を持つ双峰特性となる（密結合状態）場合に効果を発揮する。送電装置１に搭載されている高周波電力ドライバー６から出力される高周波電力の周波数をｆ０、送電共振器の共振周波数をｆ１、受電共振器の共振周波数をｆ２、補助共振器の共振周波数をｆ３とすると、ｆ３≦ｆ１の条件を満たせば、受電空間内で磁場の弱い領域を作り出すことができる（図３においては、例えばｆ３が１２ＭＨｚから１３.６ＭＨｚの間）。例えば、磁場の弱い領域を送電コイル側に形成したり、逆に磁場の弱い領域を補助コイル側に形成することもできる。特に、ｆ０＝ｆ１＝ｆ２≧ｆ３の条件を満たせば、伝送効率が大きくなるので好ましい。
【００３６】
なお、本実施の形態では、共振周波数をＭＨｚ帯としたが、ＫＨｚ帯（例えば、ｆ１などが１００ｋＨｚ）でも同様な効果が得られる。
【００３７】
また、図示は省略しているが、送電装置１、受電装置２、送電補助装置３の相互間での通信手段及び回路等を設けている。また、必要に応じて送電コイル４の反射電力、共振周波数、電流値、あるいは電圧値などをモニターする手段を含んでもよい。
【００３８】
＜実施の形態２＞
図４は、実施の形態２における磁界共鳴型の非接触電力伝送装置の構成と受電空間内の磁場強度分布の対応関係を示す図である。送電コイル４と補助コイル１２間の距離Ｚは５０ｍｍとした。
【００３９】
図４に示したように、実施の形態２における受電装置２では、受電コイル７が送電コイル４に近い位置に配置され、受電回路９や充電池１０が送電コイル４と補助コイル１２のほぼ中間位置に配置されている。送電装置１に搭載されている高周波電力ドライバー６から出力される高周波電力の周波数をｆ０、送電共振器の共振周波数をｆ１、受電共振器の共振周波数をｆ２、補助共振器の共振周波数をｆ３とすると、それぞれｆ０＝ｆ１＝ｆ２＝１３.６ＭＨｚ、ｆ３＝１３ＭＨｚに設定した。
【００４０】
図４の磁場強度分布のグラフに示したように、受電コイル７が配置されている領域の磁場を強くしつつ（高磁場領域Ａ）、受電回路９や充電地１０が配置されている領域の磁場を弱くできる（低磁場領域Ａ）。受電コイル７が配置されている領域の磁場が強いので確実に電力伝送が行える。また、受電回路９や充電地１０が配置されている領域の磁場が弱いので、受電回路９や充電池１０で生じる渦電流によるエネルギー損失が発生しにくい。その結果、伝送効率の低下や受電回路９での発熱や誤動作といった従来の問題を解決できる。さらに、受電回路９や充電地１０が配置されている領域の磁場が弱いので、受電コイル７と受電回路９の間に設けた磁性シート１１の厚さを薄くしても問題がない。これにより受電装置２の小型化と低コスト化を実現できる。
【００４１】
図５は、図４のように受電コイル７が送電コイル４に近い位置に配置され、受電回路９や充電池１０が送電コイル４と補助コイル１２の中間の位置に配置されている非接触電力伝送装置の具体例を示したものである。受電装置２がラジオコントロールカーである場合を例示している。
【００４２】
筐体１４は、受電空間が形成されるように、送電装置１と送電補助装置３を互いに対向させて保持する。筐体１４は、上部に開閉自在の蓋１５を備え、筺体１４の上部から受電装置２を受電空間に挿脱できる。また筐体１４及び蓋１５の内側にシールド材（Ｃｕ板）を設けている。送電コイル４から受電コイル７へ電力伝送は、送電コイル４と補助コイル１２と受電コイル７の周囲が電磁シールドされた状態で行われる。そのため、受電空間内に受電コイル７を配置した状態で、蓋１５を閉めることにより電力伝送を開始する。なお、電力伝送中に蓋１５が開いた場合は、電力伝送を停止する。
【００４３】
なお、受電コイル７と受電回路９及び充電地１０の間に、磁性シート１１を設けているが、受電回路９及び充電地１０が配置されている領域の磁場強度が弱いため、従来の磁性シートに比べて薄くした。受電回路９と充電地１０とは逆の位置に配置しても良い。
＜実施の形態３＞
図６は、実施の形態３における磁界共鳴型の非接触電力伝送装置の構成と受電空間内の磁場強度分布の対応関係を示す図である。送電コイル４と補助コイル１２間の距離Ｚは５０ｍｍとした。
【００４４】
図６に示したように、実施の形態３における受電装置２では、受電コイル７が補助コイル１２に近い位置に配置され、受電回路９や充電池１０が送電コイル４に近い位置に配置されている。送電装置１に搭載されている高周波電力ドライバー６から出力される高周波電力の周波数をｆ０、送電共振器の共振周波数をｆ１、受電共振器の共振周波数をｆ２、補助共振器の共振周波数をｆ３とすると、ｆ０＝ｆ１＝ｆ２＝ｆ３＝１３．６ＭＨｚに設定した。
【００４５】
図６の磁場強度分布のグラフに示したように、受電コイル７が配置されている領域の磁場を強くしつつ（高磁場領域Ｂ）、受電回路９や充電地１０が配置されている領域の磁場を弱くできる（低磁場領域Ｂ）。
【００４６】
実施の形態２の図４と実施の形態３の図６では、補助共振器の共振周波数ｆ３の値が異なる。このように、送電補助装置３の共振周波数ｆ３を適切に設定すれば、設定磁場の影響を受けやすい受電回路や充電池などが配置されている領域では磁場を弱くし、電力伝送効率を大きく取りたい受電コイルが配置されている領域では磁場を強くできる。
【００４７】
図６に示した場合では、従来に比べて受電コイル７と受電回路９及び充電地１０との距離が大幅に離れており、さらに受電回路９及び充電地１０が配置されている領域の磁場強度も弱い。すなわち、ｆ３＝ｆ１とすれば、磁場の強い領域と磁場の弱い領域との距離を離して形成できる。そのため、従来用いていた磁性シートを省略することができ、受電装置２の低コスト化が図れるという利点がある。
【００４８】
図７は、図６のように受電コイル７が補助コイル１２に近い位置に配置され、受電回路９や充電池１０が送電コイル４に近い位置に配置されている非接触電力伝送装置の具体例を示したものである。その他の構成は、図５と同様であるので説明は省略する。
【００４９】
受電装置２は、筺体の蓋１５を介して筺体１４の上部から受電空間に挿脱されるので、例えば、金属などの異物１６が送電コイル４付近に落ちる可能性がある。しかし、図７の場合は送電コイル４に近い方の磁場を弱く設定するので、金属などの異物１６により発熱する可能性が低くなるという利点がある。
＜実施の形態４＞
図８（ａ）乃至図８（ｄ）は、本発明における非接触電力伝送装置の筐体１４へ受電装置２を出し入れする方法の例を示したものである。図８（ａ）は、図５及び図７と同じで、筐体１４の上部の蓋１５が開閉する場合を示す。図８（ｂ）では、筐体１４の上部がシャッター１７となっており、受電装置２を受電空間に挿脱する際はこのシャッター１７を開閉する。この場合には、補助コイル１２は中心付近にはコイルが無い空芯コイル型であり、筐体１４の上部に固定されている。図８（ｃ）では、筐体１４の横側に蓋１５があり、受電装置２を受電空間に挿脱する際はこの蓋１５を開閉する。図８（ｄ）では、筐体１４の横側にシャッター１７があり、受電装置２を受電空間に挿脱する際はこのシャッター１７を開閉する。蓋１５やシャッター１７を閉じることにより、筐体１４内は電磁シールドされた状態となる。
【００５０】
図８（ａ）乃至図８（ｄ）のいずれの場合でも、筐体１４に受電装置２が挿入された場合は、受電装置２における受電コイル７や受電回路９や充電池１０の位置情報を受電装置２から送電補助装置３に送り、その情報に基づいて、送電補助装置３の共振周波数を設定する機能を有している。具体的には、補助コイル１２に接続されている調整用コンデンサ１３の容量を調整して行う。これにより、受電装置２内に配置されている受電コイルが配置されている領域の磁場を強くし、充電池や受電回路などが配置されている領域の磁場を弱くすることにより、確実に電力伝送が行える。すなわち、受電コイル７や受電回路９や充電池１０の位置に応じて、磁場の強度を的確に制御できる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の非接触電力伝送装置は、受電領域の磁場の強度を制御できるので、ラジオコントロールカーに限らず、軽量化が求められる飛行体、また、実際の自動車、バス、電車のような電気車両等への適用も可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１  送電装置
２  受電装置
３  送電補助装置
４  送電コイル
５  交流電源
６  高周波電力ドライバー
７  受電コイル
８  受電用ループコイル
９  受電回路
１０  充電池
１１  磁性シート
１２  補助コイル
１３  調整用コンデンサ
１４  筺体
１５  蓋
１６  金属異物
１７  シャッター
２０  非接触電力伝送装置
【図１】
2015061325.tif 000003
【図２】
2015061325.tif 000004
【図３】
2015061325.tif 000005
【図４】
2015061325.tif 000006
【図５】
2015061325.tif 000007
【図６】
2015061325.tif 000008
【図７】
2015061325.tif 000009
【図８】
2015061325.tif 000010
【図９】
2015061325.tif 000011