(57)【要約】      （修正有）【課題】送電コイルに対して受電コイルの位置が変動しても結合係数ｋの変動を抑えた非接触式の電力伝送装置を提供する。【解決手段】送電装置１０から受電装置２０へ磁界結合により非接触で電力伝送を行う電力伝送装置であって、送電装置は、送電コイル１３と、送電コイルを含む共振素子に交流電力を供給する交流電源とを含み、受電装置は電力を受電する受電コイル２２と、受電コイルを含む共振素子に誘起する交流電力を整流する整流回路とを含み、送電コイル又は受電コイルのうち一方は、中心部にブランク領域１８を有するとともに、ブランク領域の周辺部に平面状に形成した第１のコイルパターン１３１を備え、送電コイル又は受電コイルのうち他方は、ブランク領域に対応して平面状に形成した第２のコイルパターン２２１を備えて成る。【選択図】図３
2015019022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電装置から受電装置へ磁界結合により非接触で電力伝送を行う電力伝送装置であって、
前記送電装置は、送電コイルと、前記送電コイルを含む共振素子に交流電力を供給する交流電源とを含み、
前記受電装置は、電力を受電する受電コイルと、前記受電コイルを含む共振素子に誘起する交流電力を整流する整流回路とを含み、
前記送電コイル又は受電コイルのうち一方は、中心部にブランク領域を有するとともに、前記ブランク領域の周辺部に平面状に形成した第１のコイルパターンを備え、
前記送電コイル又は受電コイルのうち他方は、前記ブランク領域に対応して平面状に形成した第２のコイルパターンを備えて成る電力伝送装置。
【請求項２】
前記第２のコイルパターンは、前記ブランク領域と等しいか前記ブランク領域よりも小さい外形寸法を有する請求項１記載の電力伝送装置。
【請求項３】
前記第１のコイルパターン及び前記第２のコイルパターンは、基板に形成して成る請求項1記載の電力伝送装置。
【請求項４】
前記ブランク領域の面積は、前記第１のコイルパターンの外形面積の３０〜５０％である請求項１乃至３のいずれか１に記載の電力伝送装置。
【請求項５】
受電装置に対して磁界結合により非接触で電力伝送を行う送電装置であって、
前記送電装置は、中心部にブランク領域を有するとともに前記ブランク領域の周辺部に平面状に形成した第１のコイルパターンを備えた送電装置。
【請求項６】
送電装置からの磁界結合による非接触での電力伝送を受電する受電装置であって、
前記受電装置は、中心部にブランク領域を有するとともに前記ブランク領域の周辺部に平面状に形成した第１のコイルパターンを備えた受電装置。
【請求項７】
送電コイルから受電コイルへ磁界結合により非接触で電力伝送を行う電力伝送装置用のコイル装置であって、
前記送電コイル及び受電コイルのいずれか一方が、中心部にブランク領域を有し、前記ブランク領域の周辺部に多角形状で平面状に形成したコイルパターンを備えて成るコイル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、送電装置から受電装置に非接触で電力を伝送する電力伝送装置及びコイル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触にて電力を伝送する装置が普及している。電力伝送装置は、電力を送電する送電装置と、送電電力を受け取る受電装置とを含み、電磁誘導方式、磁界共鳴方式または電界結合方式等を利用して、電力を非接触で送電装置から受電装置に伝送する。受電装置は自機を駆動する駆動回路や、受電装置に搭載した２次電池の充電回路等の負荷回路を備えている。
【０００３】
携帯端末やノートパソコン等の電子機器に非接触で電力を伝送する場合に、電磁誘導方式や電界結合方式を利用すると、一般的には、送電装置と受電装置とを伝送可能領域内にてほぼ密着させる必要がある。一方、磁界共鳴方式を利用すると、送電装置と受電装置とを密着させる必要がなく、例えば送電装置から数ｃｍ程度、受電装置を離しても電力の伝送を行うことができる。したがって、受電装置を置く位置に自由度があり、使い勝手に優れるという点で磁界共鳴方式が注目されている。
【０００４】
磁界共鳴方式は、送電装置に設けられたコイルとコンデンサから成る共振素子（共鳴素子ともいう）と、受電装置に設けられたコイルとコンデンサから成る共振素子とが結合することで、電力を伝送することができる。電磁誘導方式においても、送電側のコイルと受電側のコイルの結合だけではなく、送電側と受電側の双方に共振用のコンデンサを設け、送電側及び受電側の素子を共振結合させることで、電力を伝送する距離を伸ばそうとする試みもなされてきており、磁界共鳴方式と電磁誘導方式との区別がなくなってきている。
【０００５】
また電力伝送効率に影響を与えるパラメータとして、送電装置及び受電装置の共振素子間の結合係数ｋがある。送電装置と受電装置の共振素子間の距離が変動すると、通常は結合係数ｋも変動する。例えば、共振素子間の距離が離れると、結合係数ｋは小さくなる。回路のインピーダンスが固定であれば、結合係数ｋの変化に伴って電力伝送効率や伝送できる電力が変化する。
【０００６】
送電装置と受電装置の共振素子間の距離の変動に伴って結合係数ｋが変化しても、電力伝送効率を高く維持する方法として、インピーダンスを可変できるインピーダンス調整手段を設け、結合係数ｋの変化に応じて、送電装置や受電装置のインピーダンスを変化させる技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、結合係数ｋが変動した場合に自動的にインピーダンス制御を行うための回路が新たに必要であり、制御も複雑になるという問題点があった。
【０００８】
一方、送電コイルと受電コイルの位置が多少ずれても電力伝送が行えるようにした装置として、送電コイルに大径のコイルを使い、受電コイルに小径のコイルを使った非接触充電装置が知られている（特許文献２参照）。
【０００９】
しかしながら、特許文献２に開示された例では、受電コイルが送電コイルに対して垂直方向に位置がずれて、送受コイルと受電コイルとの間の距離が広がると、急激に結合係数ｋが小さくなり、電力伝送効率が悪化して所望の電力を送ることができなくなるという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−５０１４０号公報
【特許文献２】特開２００８−３０１５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
発明が解決しようとする課題は、送電コイルに対して受電コイルの位置が変動しても結合係数ｋの変動を抑えた非接触式の電力伝送装置及びコイル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
実施形態に係る電力伝送装置は、送電装置から受電装置へ磁界結合により非接触で電力伝送を行う電力伝送装置であって、前記送電装置は、送電コイルと、前記送電コイルを含む共振素子に交流電力を供給する交流電源とを含み、前記受電装置は電力を受電する受電コイルと、前記受電コイルを含む共振素子に誘起する交流電力を整流する整流回路とを含み、前記送電コイル又は受電コイルのうち一方は、中心部にブランク領域を有するとともに、前記ブランク領域の周辺部に平面状に形成した第１のコイルパターンを備え、前記送電コイル又は受電コイルのうち他方は、前記ブランク領域に対応して平面状に形成した第２のコイルパターンを備えて成る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係る電力伝送装置の構成を示す回路ブロック図。
【図２】一実施形態に係る電力伝送装置の構成を示す斜視図。
【図３】一実施形態における送電コイルと受電コイルを含むコイル装置を概略的に示す斜視図と平面図。
【図４】一実施形態おける送電装置と受電装置の位置関係を示す断面図。
【図５】一実施形態おける送電装置と受電装置の他の位置関係を示す断面図。
【図６】一実施形態おけるコイル装置の形状と寸法の一例を示す平面図。
【図７】一般的な電力伝送装置の送電コイルを示す平面図。
【図８】一実施形態に係る電力伝送装置での結合係数ｋの測定系を示す説明図。
【図９】一実施形態と一般例における送受コイル間距離と結合係数ｋの関係を示す特性図。
【図１０】一般的な送電コイルと受電コイルのコイルパターンの位置関係を示す断面図。
【図１１】一実施形態おける送電コイルと受電コイルのコイルパターンの位置関係を示す断面図。
【図１２】一実施形態において受電コイルを水平移動した状態を示す平面図。
【図１３】一実施形態と一般例における水平方向のズレ量と結合係数ｋの関係を示す特性図。
【図１４】一実施形態における角形コイルと、円形コイルを比較して示す平面図。
【図１５】第２の実施形態に係る電力伝送装置の構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、発明を実施するための実施形態について、図面を参照して説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付す。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る電力伝送装置の全体的な構成を示す回路ブロック図である。図２は、電力伝送装置を構成する送電装置と受電装置を概略的に示す斜視図である。図１に示すように、電力伝送装置は、電力を送電する送電装置１０と、送電された電力を受電する受電装置２０とを備える。送電装置１０と受電装置２０とは、磁界共鳴方式または電磁誘導方式等の電磁結合を利用した方式により電力を伝送する。以下、磁界共鳴方式または電磁誘導方式により電力を伝送する場合について説明する。
【００１６】
送電装置１０は、電力を発生する交流電源１１と、共振用コンデンサ１２及び送電コイル１３で構成される共振素子１４とを備える。交流電源１１は、送電用の共振素子１４の自己共振周波数と同一、或いはほぼ同一の周波数の交流電力を発生し、共振素子１４に供給する。交流電源１１は、目的とする周波数の交流電力を発生させる発振回路と、発振回路の出力を増幅する電力増幅回路を含む。もしくは、交流電源１１は、スイッチング電源の構成とし、発振回路の出力でスイッチング素子をオン／オフする構成とすることもできる。
【００１７】
尚、交流電源１１には、送電装置１０の外部に設けたＡＣアダプタ等から直流の電力が供給されるようになっている。或いは、外部からＡＣ１００Ｖを送電装置１０に供給し、送電装置１０内にＡＣアダプタまたはＡＣ／ＤＣ変換部を設けて、直流電力を交流電源１１に供給するようにしてもよい。
【００１８】
受電装置２０は、共振用コンデンサ２１と受電コイル２２から構成される共振素子２３と、交流を直流に変換する整流回路２４と、負荷回路２５とを備える。受電用の共振素子２３の自己共振周波数は、送電用の共振素子１４の自己共振周波数と同一、或いはほぼ同一であり、互いに磁界結合することで、送電側から受電側に効率よく電力を伝送する。
【００１９】
負荷回路２５は、携帯端末やタブレット端末等の電子機器の回路であり、受電装置２０で受電した電力は、電子機器の動作や、電子機器が内蔵するバッテリーの充電等に利用される。一般的に、負荷回路２５は直流電力で動作するため、負荷回路２５に直流電力を供給するために、受電用の共振素子２３に誘起した交流電力を整流して直流電力に変換する整流回路２４を設けている。
【００２０】
尚、共振用コンデンサ１２、２１は必ずしも電子部品で構成する必要はなく、コイルの形状やコイルのインダクタンス値によっては、コイルの線間容量等で代用することもできる。また、共振用コンデンサ１２は送電コイル１３と直列に、共振用コンデンサ２１は受電コイル２２と直列に配置して直列共振回路を構成しているが、それぞれの共振用コンデンサは、コイルと並列に配置して並列共振回路の構成としても良い。
【００２１】
図１の電力伝送装置では、図２に示すように、送電装置１０の送電コイル１３に受電コイル２２を重ねることで受電装置２０に電力を伝送する。即ち、送電コイル１３に交流電流を流すことにより、送電コイル１３に磁界が発生する。一方、受電コイル２２には磁界結合の作用により、受電コイル２２に交流電流が流れ、その電流を整流することで電力を得ることができる。
【００２２】
図２において、送電装置１０は、受電装置２０を載置する例えば平板状の本体である筐体１５を有し、筐体１５内に送電コイル１３を配置している。また受電装置２０は、例えば平板状の本体である筐体２６を有し、送電装置１０上に置くことができる。受電装置２０の筐体２６内には、送電コイル１３と対向するように、受電コイル２２を配置している。
【００２３】
図３（ａ）は、送電コイル１３と受電コイル２２を含むコイル装置を概略的に示す斜視図であり、図３（ｂ）は送電コイル１３と受電コイル２２とを上方から見た平面図である。送電コイル１３は、例えばプリント基板１７上に形成された四角形状のコイルパターン１３１で成る。送電コイル１３の中心部の領域１８は、コイルパターン１３１が無い空白領域（ブランク領域）となっており、コイルパターン１３１は、ブランク領域１８の周辺部に数ターン（図３の例では約３ターン）の平面状のパターンで構成されている。
【００２４】
一方、受電コイル２２は、ブランク領域１８に対応して設け、外形がブランク領域１８の大きさにほぼ等しいか、あるいはブランク領域１８よりも小さいサイズで、例えばプリント基板２７上に形成された四角形状で平面状のコイルパターン２２１で成る。
【００２５】
送電コイル１３は、筐体１５内の上面に沿って設け、受電コイル２２は筐体２６内の下面に沿って設ける。送電コイル１３から受電コイル２２に非接触で電力を伝送するには、できるだけ送電コイル１３と受電コイル２２が近接するように配置する。尚、送電コイル１３と受電コイル２２は、プリント基板やフレキシブル基板にコイルパターンを形成するほかに、銅線やリッツ線を巻いて平面状のコイルを形成するようにしてもよい。
【００２６】
図４は、送電装置１０と受電装置２０の断面図である。図４（ａ）は、送電装置１０の筐体１５の上に受電装置２０の筐体２６が載せられる様子を示している。図４（ｂ）は、受電装置２０の筐体２６を送電装置１０の筐体１５の上に直接載せた状態を示し、送電コイル１３と受電コイル２２との距離は最も小さく、近接している状態である。
【００２７】
図５は、送電装置１０と受電装置２０の他の断面図である。図５（ａ）は、例えば受電装置２０の筐体２６を、保護などの目的でカバー３１に入れた場合を示す。送電コイル１３と受電コイル２２との距離は、図４（ｂ）に対して、カバー３１の厚さ分だけ増えている。カバー３１の厚さは色々あるが、例えば受電装置２０が携帯端末やタブレット端末等である場合を想定すると、カバー３１は５ｍｍ程度の厚さと考えられる。
【００２８】
図５（ｂ）は、携帯端末やタブレット端末等を鞄に入れて持ち歩き、鞄３２に入れたまま、送電装置１０の筐体１５に置いて充電する場合を想定している。カバー３１と鞄３２の厚み分だけ、送電コイル１３と受電コイル２２との距離が増えることになる。図４（ｂ）に比べると、１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度距離が増えることが想定される。
【００２９】
一般的な送電コイル、即ち、ブランク領域１８がなく、中心部付近までコイルが巻かれた送電コイルでは、送電コイルと受電コイルとの距離が数ｍｍ変化しただけで、コイル間の結合係数ｋが大きく変化し、伝送できる電力も大きく変動していた。これに対して第１の実施形態では、送電コイル１３と受電コイル２２間の距離が変動しても、結合係数ｋが変動しにくい構成となっている。
【００３０】
図６は、第１の実施形態におけるコイル装置の具体的な形状及び寸法の一例を示す平面図である。図６（ａ）に示すように、送電コイル１３はプリント基板１７に形成されたコイルパターン１３１を有し、送電コイル１３の外形は、Ｌ１１＝Ｗ１１＝１５７ｍｍの正方形となっている。コイルパターン幅は７ｍｍ、隣接するコイルパターンの間隙は３ｍｍで、約３ターン巻いた形状となっている。インダクタンス値は、約２．３μＨである。
【００３１】
送電コイル１３の中心部のブランク領域１８は、Ｗ１２＝９３ｍｍ、Ｗ１３＝１０３ｍｍ、Ｌ１２＝１０３ｍｍで、ブランク領域１８の面積は、
（Ｌ１２／２）×Ｗ１２＋（Ｌ１２／２）×Ｗ１３＝１００９４ｍｍ２
となっている。
【００３２】
送電コイル１３の外形面積は、
Ｌ１１×Ｗ１１＝１５７×１５７＝２４６４９ｍｍ２
であり、ブランク領域１８の送電コイル全体に占める割合は、
１００９４／２４６４９×１００＝４０．９５％（≒４０％）
となっている。
【００３３】
図６（ｂ）は受電コイル２２の、具体的な形状及び寸法の一例を示す図である。受電コイル２２は、プリント基板２７に形成されたコイルパターン２２１を有し、受電コイル２２の外形は、Ｌ２１＝Ｗ２１＝６５ｍｍの正方形となっている。コイルパターン幅は５ｍｍ、隣接するコイルパターンの間隙は２．５ｍｍで、約４ターン巻いた形状となっている。インダクタンス値は約０．６５μＨである。
【００３４】
受電コイル２２の面積は、
Ｌ２１×Ｗ２１＝６５×６５＝４２２５ｍｍ２
であり、送電コイル１３のブランク領域１８の面積よりも小さくなっている。なお、受電コイル２２の面積は、必ずしもブランク領域１８の面積よりも小さくする必要はなく、同等程度、或いは若干大きめであっても構わない。
【００３５】
次に、第１の実施形態に係る電力伝送装置の動作について説明する。図６（ａ），（ｂ）に示した送電コイル１３と受電コイル２２との位置関係は、充電台である送電装置１０に、充電される側の携帯端末やタブレット端末である受電装置２０を直接置いた場合には、図４（ｂ）に示すように送電コイル１３と受電コイル２２との距離は最も近づく。図５（ａ）のように受電装置２０の筐体２６を持ち運びや保護のためにカバー３１を付けたり、さらに図５（ｂ）のように鞄３２に入れたまま送電装置１０に置くと、送電コイル１３と受電コイル２２との距離は離れる。
【００３６】
従来であれば、送電コイルと受電コイルとの距離が変わると、結合係数ｋが変化し、インピーダンスを制御しなければ、受電装置２０が受電できる電力量や電力伝送効率も変化していた。インピーダンスを制御しない状況においては、ある距離において受電できる電力量が最大となり、距離が離れたり近づくと受電できる電力量は低下するような特性になっていた。
【００３７】
図７は、一般的な送電コイル４１の具体的な形状及び寸法の一例を示す。外形サイズは、Ｌ４１＝Ｗ４１＝１５７ｍｍで、実施形態の送電コイル１３と同一である。また、パターン幅や隣接するコイルパターンの間隙も送電コイル１３と同一で、異なるのは、コイルパターン４１１が中心部まで巻かれている点である。
【００３８】
ここで、実施形態の送電コイル１３と受電コイル２２とを組合せた場合と、従来の送電コイル４１と受電コイル２２とを組合せた場合において、コイル間の距離が変化したときに結合係数ｋがどのように変化するかを比較する。
【００３９】
結合係数ｋは、自己インダクタンスＬopen と漏れインダクタンスＬsc を実測し、式（１）により求めることができる。
【数１】
2015019022.tif 000003
図８は、電力伝送装置での結合係数ｋの測定系を示す図である。図８に示すように、一方のコイル５１をＬＣＲメータ等の測定器５３に接続し、他方のコイル５２の両端５４，５５が開放の場合の、自己インダクタンスＬopenと、両端５４，５５を短絡したときの漏れインダクタンスＬscとをそれぞれ測定器５３で測定し、式（１）により結合係数ｋを求める。
【００４０】
図９は、送電コイルと受電コイルとの間の距離（送受コイル間距離）を変えたときの結合係数ｋの特性を表した図である。図９の実線Ｃは、実施形態の送電コイル１３と受電コイル２２を用いた場合の特性を示し、点線Ｄは、図７の送電コイル４１と受電コイル２２を用いた場合の特性を示している。
【００４１】
実施形態の送電コイル１３を用いた場合は、送電コイル１３と受電コイル２２間の距離（送受コイル間距離）が５ｍｍから５０ｍｍに変化すると、結合係数ｋは緩やかに減少する。これに対して、送電コイル４１を用いた場合は、送電コイル４１と受電コイル２２間の距離が近くなるほど、結合係数ｋの変化の割合が大きくなり、距離が離れるほど結合係数ｋの変化が緩やかになっている。また送受コイル間距離が５０ｍｍ程度まで離れると実施形態の場合の結合係数ｋに近づくことが分かる。
【００４２】
ただし、実際の機器の充電で使用する場合は、送受コイル間距離が約２０ｍｍ以下の場合が多い。そこで、送受コイル間距離が５ｍｍから２０ｍｍに変化したときの結合係数ｋの変化率を算出すると、実施形態（実線Ｃ）では、０．１３６／０．１６５＝０．８２４となる。つまり、送受コイル間距離が２０ｍｍのときの結合係数ｋの値は、送受コイル間距離が５ｍｍのときの値の約８２％となっている。
【００４３】
これに対し、点線の特性Ｄにおいて、送受コイル間距離が５ｍｍから２０ｍｍに変化したときの結合係数ｋの変化率を算出すると、０．２２４／０．３７５＝０．５９７となり、送受コイル間距離が２０ｍｍのときの結合係数ｋの値は、送受コイル間距離が５ｍｍのときの値の約６０％まで減少している。
【００４４】
このように、実施形態の送電コイル１３を使うことで、送受コイル間距離の変化に対して、結合係数ｋの変化を緩やかにすることができる。この結果、受電できる電力量や電力伝送効率の変化も僅かで済み、インピーダンス制御などの複雑な制御を必要としない。
【００４５】
以下、上記の理由について図１０、図１１を参照して簡単に説明する。図１０は、中心付近までコイルパターン４１１が形成された送電コイル４１（図７）を使用した場合を示し、図１１は、実施形態に係る送電コイル１３を使用した場合を示す。
【００４６】
先ず、図１０の送電コイル４１を使用した場合を考える。送電コイル４１と受電コイル２２とが、図１０（ａ）に示すように近接して対向する場合は、お互いのコイルパターン４１１、２２１同士が強く結合するために、結合係数ｋは高い値となる。図中、点線で囲んだ楕円の部分は、コイル同士が結合している様子を模式的に示している。
【００４７】
送電コイル４１と受電コイル２２とが、図１０（ｂ）に示すように離れていくと、（ａ）の場合に比較して結合係数ｋは弱くなり、距離に応じて減少していく（図９参照）。特に（ａ）のように、強くコイル同士が結合している状況においては、送受コイル間距離が少し変化するだけで、結合係数ｋが大きく変化する傾向にある。
【００４８】
一方、送電コイル１３を使用した場合は、送電コイル１３と受電コイル２２とが、図１１（ａ）に示すように近接して置かれると、受電コイル２２に対向する位置には送電コイル１３のコイルパターン１３１がない。コイルパターン１３１とコイルパターン２２１は、図の点線の楕円で示すように、主にコイルの縁の部分で結合するため、その結合は強くなく、結果として、コイル同士が近接していても、結合係数ｋは大きい値とはならない。
【００４９】
また送電コイル１３と受電コイル２２とが図１１（ｂ）に示すように離れていくと、図の点線の楕円で示すように、主にコイルの縁の部分で結合するが、結合に寄与するコイルパターンの面積は、定性的には、図１１（ａ）のコイル間が近接している場合よりも広くなる。つまり、コイル間の距離が離れることによる結合の低下分を、結合に寄与するコイルパターンの面積が広くなることにより、ある程度相殺できる。その結果、送受コイル間距離が離れると結合係数ｋは小さくなる傾向にあるが、その変化は図９の実線Ｃに示すように緩やかになる。
【００５０】
以上、送電コイル１３と受電コイル２２との距離が変化する場合について述べたが、受電コイル２２が送電コイル１３に沿って位置が変化した場合においても、結合係数の変化を小さくすることができる。
【００５１】
図１２は、図３に示した受電コイル２２を送電コイル１３に沿って矢印Ｘの方向に動かした場合を示す。また図１３の実線Ｃは、受電コイル２２を矢印Ｘ方向に動かした場合の結合係数ｋの変化特性を示す。尚、図１３の点線Ｄは、比較用として、図7に示すように中心部までコイルパターンがあるコイル４１を、送電コイル及び受電側のコイルとして使用した場合の結合係数ｋの変化特性を示す。比較に使用したコイル４１は、６回巻き程度でインダクタンス値は約１．５μＨである。
【００５２】
図１３では、受電コイル２２を送電コイル１３に沿って動かした量を、水平方向ズレ量と記している。比較例（点線Ｄ）では、水平方向ズレ量が大きくなるにしたがって、送電側コイルと受電側コイルが対向する面積が減少し、結合係数ｋが大きく減少する。これに対して、実施形態の例（実線Ｃ）では、４０ｍｍのズレまで結合係数ｋはほとんど変化せず、５０ｍｍ程度のズレ量でも結合係数ｋは多少低下する程度である。
【００５３】
上記の理由としては、受電コイル２２が送電コイル１３に沿って動いても、結合に寄与する送電コイルと受電コイルの面積の変化が小さいためと考えられる。実施形態の場合であれば、受電コイル２２が送電コイル１３からはみ出さないような範囲であれば、結合係数ｋの変化を小さくすることができる。
【００５４】
尚、実施形態では、送電コイル１３及び受電コイル２２は略正方形状の例を示したが、正方形に限定する必要はなく、長方形等の四角形や他の形状（六角形、八角形など）の多角形状でも構わない。円形とすることもできるが、受電コイル２２を送電コイル１３に沿って動かす場合の許容量を考慮すると、多角形状の方が望ましい。
【００５５】
図１４（ａ）は、送電コイル１３と受電コイル２２を角形に構成した場合を示し、図１４（ｂ）は、送電コイル１３と受電コイル２２を円形に構成した場合を示す。（ａ）に示すように、角形の場合は、受電コイル２２の位置を送電コイル１３の対角線上の隅の位置にずらしても、受電コイル２２のパターン２２１が送電コイル１３のパターン１３１からはみ出ることがなく、結合係数ｋはほとんど変化しない特性が得られる。
【００５６】
これに対して円形の場合、受電コイル２２のパターン２２１が送電コイル１３のパターン１３１からはみ出ることがない位置は、図１４（ｂ）に示す位置となる。このときの受電コイル２２の中心の位置（十字）を、角形と円形とで比較すると、円形の方が送電コイル１３の中心に寄っていることが分かる。つまり移動可能距離は、角形の場合はＳ１であるのに対し、円形の場合はＳ２（Ｓ１＞Ｓ２）である。このように、送電コイル１３の最大外形寸法が等しい角形のコイルと円形のコイルを比較した場合、角形コイルを用いた方が受電コイル２２の位置ずれの許容範囲を広くとることができる。
【００５７】
尚、実施形態で示したコイルの寸法などの数値は、一例として示したに過ぎず、それらの数値に限定するものではない。またブランク領域１８の送電コイル全体に占める割合は約４０％と述べたが、４０％に限定するものではなく、例えば３０％〜５０％程度の範囲でも同様の効果を得ることができる。
【００５８】
（第２の実施形態）
次に図１５を参照して第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、送電装置１０の送電コイル１３と、受電装置２０の受電コイル２２の形状を逆転させた構成である。つまり、受電コイル２２は、例えばプリント基板上に形成されたコイルパターン２２１で成り、その中心部の領域２８は、コイルパターンが無い空白領域（ブランク領域）となっている。コイルパターン２２１は、ブランク領域２８の周辺部に設け、外縁部から数ターンのパターンで構成されている。
【００５９】
一方、送電コイル１３は、外形がブランク領域２８の大きさにほぼ等しいか、あるいはブランク領域２８よりも小さいサイズで、例えばプリント基板上に形成されたコイルパターン１３１で成る。送電コイル１３は、筐体１５内の上面に沿って設けられ、受電コイル２２は筐体２６内の下面に沿って設けられる。そして、送電コイル１３から受電コイル２２に非接触で電力を伝送するには、できるだけ送電コイル１３と受電コイル２２が近接するように配置するのが望ましい。
【００６０】
第２の実施形態にあっても、送電コイル１３と受電コイル２２間の距離が変動しても、結合係数ｋが変動しにくい構成となっている。
【００６１】
なお、受電装置２０としては、例えばバッテリー装置や、アダプタや、端末本体がある。バッテリー装置の場合は、装置にコイル２２と整流回路２４を設け、さらに負荷回路２５として充電回路とバッテリーを設けて一体化し、バッテリー装置を充電台（送電装置１０）に置くことでバッテリーを充電することができる。アダプタの場合は、コイルと整流回路とを一体化してアダプタとし、端末本体とアダプタとを接続するような使い方となる。また、受電装置２０が端末本体である場合は、端末の内部にコイルと整流回路を設けて端末と一体化するような場合である。端末としては、携帯電話やスマートフォン、飲食店向けハンディターミナル、モバイルプリンタ、サーマルプリンタ、タブレット、ノートパソコン等が挙げられる。
【００６２】
以上述べた実施形態によれば、送電装置１０と受電装置２０の共振素子間の距離が変動しても結合係数ｋの変動を抑えることができ、インピーダンス制御が不要で、電力伝送効率を高く維持できる電力伝送装置を提供することができる。
【００６３】
尚、本発明のいくつかの実施形態を述べたが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６４】
１０…送電装置
１１…交流電源
１３…送電コイル
１３１、２２１…コイルパターン
１４、２３…共振素子
１５、２６…筐体
１７、２７…基板
１８、２８…ブランク領域
２０…受電装置
２２…受電コイル
２４…整流回路
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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