(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電器と、前記送電器から伝送された電力を取り出す受電器と、を備え、
前記送電器は、
共振周波数が略同一の少なくとも２個の共振器が当該共振器の発生する電界または磁界を通して共鳴し、直列の結合状態となる第１の共振器列と、
周波数が該共振周波数と略同一の周波数成分からなる電力を発生させて前記発生された電力を前記第１の共振器列の一端に供給する入力部と、を含み、
前記受電器は、
前記共振周波数と共振周波数が略同一の少なくとも２個の共振器が当該共振器の発生する電界または磁界を通して共鳴し、直列の結合状態となる第２の共振器列と、
前記送電器から伝送された前記電力を、前記第２の共振器列の一端から取り出す出力部と、を含み、
前記送電器の前記第１の共振器列の内、前記入力部と繋がる前記一端と異なる端部に位置する他端の共振器と、前記受電器の前記第２の共振器列の内、前記出力部と繋がる前記一端と異なる端部に位置する他端の共振器と、を電界または磁界を通して共鳴させ、直列の結合状態とし、
前記送電器の前記共振器の数と前記受電器の前記共振器の数が共に等しく、
前記送電器の前記第１の共振器列の、前記入力部側から順に数えた各々の結合係数が、
前記受電器の前記第２の共振器列の、前記出力部側から順に数えた結合係数と、
各々同じ順番の結合係数間で略同一の値を取る無線電力伝送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線電力伝送装置において、
前記送電器の前記共振器の数と前記受電器の前記共振器の数が共に等しく２個である無線電力伝送装置。
【請求項３】
請求項１に記載の無線電力伝送装置において、
前記送電器の前記第１の共振器列の内、前記入力部と繋がる前記一端と異なる前記端部に位置する共振器に無負荷Ｑ値が最大の共振器を用い、または、前記受電器の前記第２の共振器列の内、前記出力部と繋がる前記一端と異なる前記端部に位置する共振器に無負荷Ｑ値が最大の共振器を用いる無線電力伝送装置。
【請求項４】
共振周波数が略同一の少なくとも２個の共振器を含む第１の共振器列と、前記第１の共振器列の一端に設けられた入力部とを含む送電器と、前記共振周波数と共振周波数が略同一の少なくとも２個の共振器を含む第２の共振器列と、前記送電器から伝送された電力を前記第２の共振器列の一端から取り出す出力部と、を含む受電器と、を設け、
前記送電器の前記第１の共振器列を、当該共振器の発生する電界または磁界を通して共鳴させ、直列の結合状態とし、
前記送電器の前記入力部が、周波数が該共振周波数と略同一の周波数成分からなる電力を発生させ、
前記送電器の前記入力部が前記発生した電力を前記第１の共振器列の一端に供給し、
前記送電器の前記第１の共振器列の内、前記入力部と繋がる前記一端と異なる端部に位置する他端の共振器と、前記受電器の前記第２の共振器列の内、前記出力部と繋がる前記一端と異なる端部に位置する他端の共振器と、を電界または磁界を通して共鳴させ、直列の結合状態とし、
前記受電器の前記出力部が、前記送電器から伝送された前記電力を、前記第２の共振器列の前記一端から取り出し、
前記送電器の前記共振器の数と前記受電器の前記共振器の数が共に等しく、
前記送電器の前記第１の共振器列の、前記入力部側から順に数えた各々の結合係数が、
前記受電器の前記第２の共振器列の、前記出力部側から順に数えた結合係数と、
各々同じ順番の結合係数間で略同一の値を取る無線電力伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線電力伝送装置および方法に関し、特に、共振器間の共鳴現象を用いて電力を伝送する無線電力伝送装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２個の共振器を配置し、その間の電磁界結合による共鳴現象を用いて電力を伝送する無線電力伝送装置の研究が盛んに行われている。無線電力伝送装置の一例が、非特許文献１に記載されている。非特許文献１に記載されているように、回路的には共振器直結型帯域通過フィルタと同じであり、以下に述べる中継器は入出力両端の共振器を除き、その間に配置された共振器に対応する。
【０００３】
しかしながら、共振器直結型帯域通過フィルタにおいては、非特許文献２に記載されているように、小型化や、隣接共振器間以外の結合を防止するため、共振器の作る近接電磁界の広がりを抑制する方針で設計がなされてきた。一方、無線電力伝送装置においては、電力伝送距離を伸ばすことが応用上重要であり、共振器の作る近接電磁界分布を広げることが重要となっている。すなわち、同一の理論で説明できるが、課題は異なっており、無線電力伝送装置の開発には新たな考え方が必要とされている。
【０００４】
無線電力伝送装置においては、共振器間の距離が離れるほど、電力の伝送効率が低下する。この伝送効率の低下を抑制し、長距離の電力伝送を実現するための技術が、特許文献１（特開２０１０−２１９８３８号公報）、特許文献２（特開２０１０−１４８２７３号公報）、特許文献３（特開２０１０−１５８１１４号公報）、特許文献４（特開２０１０−２４６２４８号公報）に開示されている。上記公報開示の技術には、送電側共振器及び受電側共振器の間に中継器を挿入することが記載されている。
【０００５】
なお、特許文献５（特表２０１０−５３７４９６号公報）において無給電回路と呼ばれる中継器は短距離ホップとして動作し、実質的には多数の送信機となると記載があり、どちらかというと共振器を並列に並べたものであり、本発明に関わる共振器を直列に並べて長距離化を意図したものではない。また、特許文献６（特表２０１０−５２０７１６号公報）記載の中継器は送電側共振器及び受電側共振器の間に挿入するパッシブな共振器ではなく、無線通信における中継器同様、周波数変換等を行えるアクティブに動作する中継器であり、他の公報記載の中継器とは異なる。
【０００６】
特許文献１（特開２０１０−２１９８３８号公報）、特許文献２（特開２０１０−１４８２７３号公報）、特許文献３（特開２０１０−１５８１１４号公報）、特許文献４（特開２０１０−２４６２４８号公報）に記載の中継器の効果は以下の通りである。特許文献１（特開２０１０−２１９８３８号公報）には、送電効率を大幅に減衰させること無く、送電器と受電器間の距離を長くすることができると記載されている。また、特許文献２（特開２０１０−１４８２７３号公報）においては、送受電器間距離を一定に保ったまま伝送効率を向上できるか、あるいは段落［００２４］に送電器と受電器間の距離を長くするように中継器を使用すると記載されている。
【０００７】
また、特許文献３（特開２０１０−１５８１１４号公報）においても、中継器の効果として、送電器と受電器間の距離を長くすることができると記載されている。また、特許文献４（特開２０１０−２４６２４８号公報）においても、パッシブリピータと呼ばれる中継器は段落［００１５］と図１５に記載の通り、アクセス距離、すなわち送電器と受電器間の距離を長くするために使用すると記載されている。以上述べた通り、特許文献１（特開２０１０−２１９８３８号公報）、特許文献２（特開２０１０−１４８２７３号公報）、特許文献３（特開２０１０−１５８１１４号公報）、特許文献４（特開２０１０−２４６２４８号公報）に記載の中継器、すなわち共振器の役割は、電力伝送効率の低下を抑制した状態で、送電器と受電器を含む装置全長を長くすることであった。
このように、上述した文献に記載の技術では、電力伝送効率の低下を抑制した状態で、中継器の設置により送電器と受電器を含む装置全長を長くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２１９８３８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４８２７３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１５８１１４号公報
【特許文献４】特開２０１０−２４６２４８号公報
【特許文献５】特表２０１０−５３７４９６号公報
【特許文献６】特表２０１０−５２０７１６号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】粟井、外３名、「共鳴型ワイヤレス電力伝送に用いる共振器の比較検討」、信学技報ＷＰＴ２０１０−０１、社団法人  電子情報通信学会、２０１０年４月、ｐ．１−７
【非特許文献２】馬、外２名、「６種類のマイクロストリップスパイラル共振器の特性の比較研究」、信学技報ＭＷ２００２−７０、社団法人  電子情報通信学会、２００２年９月、ｐ．１−５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した文献に記載の技術においては送電器と受電器の間に中継器が設置できなければならないという制約があったため、中継器が設置できず、無線だけで長距離伝送しなければならない場合ついては検討されていないという問題点があった。
【００１１】
本発明の目的は、上述した課題である中継器を設置できない場合に、電力伝送効率の低下を抑制しながら、無線電力伝送装置内の隣接共振器間距離、特に送電器と受電器の間の隣接共振器間距離の長距離化ができないという問題点を解決する無線電力伝送装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の無線電力伝送装置は、
送電器と、前記送電器から伝送された電力を取り出す受電器と、を備え、
前記送電器は、
共振周波数が略同一の少なくとも２個の共振器が当該共振器の発生する電界または磁界を通して共鳴し、直列の結合状態となる第１の共振器列と、
周波数が該共振周波数と略同一の周波数成分からなる電力を発生させて前記発生された電力を前記第１の共振器列の一端に供給する入力部と、を含み、
前記受電器は、
前記共振周波数と共振周波数が略同一の少なくとも２個の共振器が当該共振器の発生する電界または磁界を通して共鳴し、直列の結合状態となる第２の共振器列と、
前記送電器から伝送された前記電力を、前記第２の共振器列の一端から取り出す出力部と、を含み、
前記送電器の前記第１の共振器列の内、前記入力部と繋がる前記一端と異なる端部に位置する他端の共振器と、前記受電器の前記第２の共振器列の内、前記出力部と繋がる前記一端と異なる端部に位置する他端の共振器と、を電界または磁界を通して共鳴させ、直列の結合状態とし、
前記送電器の前記共振器の数と前記受電器の前記共振器の数が共に等しく、
前記送電器の前記第１の共振器列の、前記入力部側から順に数えた各々の結合係数が、
前記受電器の前記第２の共振器列の、前記出力部側から順に数えた結合係数と、
各々同じ順番の結合係数間で略同一の値を取る。
【００１３】
本発明の無線電力伝送方法は、
共振周波数が略同一の少なくとも２個の共振器を含む第１の共振器列と、前記第１の共振器列の一端に設けられた入力部とを含む送電器と、前記共振周波数と共振周波数が略同一の少なくとも２個の共振器を含む第２の共振器列と、前記送電器から伝送された電力を前記第２の共振器列の一端から取り出す出力部と、を含む受電器と、を設け、
前記送電器の前記第１の共振器列を、当該共振器の発生する電界または磁界を通して共鳴させ、直列の結合状態とし、
前記送電器の前記入力部が、周波数が該共振周波数と略同一の周波数成分からなる電力を発生させ、
前記送電器の前記入力部が前記発生した電力を前記第１の共振器列の一端に供給し、
前記送電器の前記第１の共振器列の内、前記入力部と繋がる前記一端と異なる端部に位置する他端の共振器と、前記受電器の前記第２の共振器列の内、前記出力部と繋がる前記一端と異なる端部に位置する他端の共振器と、を電界または磁界を通して共鳴させ、直列の結合状態とし、
前記受電器の前記出力部が、前記送電器から伝送された前記電力を、前記第２の共振器列の前記一端から取り出し、
前記送電器の前記共振器の数と前記受電器の前記共振器の数が共に等しく、
前記送電器の前記第１の共振器列の、前記入力部側から順に数えた各々の結合係数が、
前記受電器の前記第２の共振器列の、前記出力部側から順に数えた結合係数と、
各々同じ順番の結合係数間で略同一の値を取る。
【００１４】
以上、本発明の構成について説明したが、本発明は、これに限られず様々な態様を含む。なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【００１５】
また、本発明の各種の構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でもよい。
【００１６】
また、本発明の方法には複数の手順を順番に記載してあるが、その記載の順番は複数の手順を実行する順番を限定するものではない。このため、本発明の方法を実施するときには、その複数の手順の順番は内容的に支障しない範囲で変更することができる。
【００１７】
さらに、本発明の方法の複数の手順は個々に相違するタイミングで実行されることに限定されない。このため、ある手順の実行中に他の手順が発生すること、ある手順の実行タイミングと他の手順の実行タイミングとの一部ないし全部が重複していること、等でもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、装置の大型化を抑制するとともに、電力伝送効率の低下を抑制しながら、無線電力伝送装置内の隣接共振器間距離、特に送電器と受電器の間の隣接共振器間距離を長距離化できる無線電力伝送装置および方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る無線電力伝送装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る無線電力伝送装置を伝達関数の計算により解析するためのパラメータの対応を模式的に示すブロック図である。
【図３】結合係数の共振器間距離依存性を示す図である。
【図４】比帯域１％のバターワース型を取る無線電力伝送装置の共振器数に対する結合係数の最小値を示す図である。
【図５】比帯域１％のバターワース型を取る無線電力伝送装置の共振器数に対する電力伝送効率の最大値を示す図である。
【図６】比帯域１％のバターワース型を取る無線電力伝送装置の共振器数に対する電力伝送効率を結合係数の最小値で除した値の関係を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る無線電力伝送装置を模式的に示すブロック図である。
【図８】比帯域１％のバターワース型を取る無線電力伝送装置において、無負荷Ｑ値の異なる共振器の組み合わせに対する電力伝送効率の通過帯域内での最大値の関係を示す図である。
【図９】本発明の無線電力伝送装置の実施例において、４個の共振器の無負荷Ｑ値の組合せに対する電力伝送効率の通過帯域内での最大値の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る無線電力伝送装置１の構成を模式的に示すブロック図である。
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る無線電力伝送装置１は、送電器１００と、送電器１００から伝送された電力を取り出す受電器２００と、を備え、送電器１００は、共振周波数が略同一の少なくとも２個の共振器１０２（共振器ＲＦ１、共振器ＲＦｎ、ここで、ｎは２以上の整数）が当該共振器１０２の発生する電界または磁界を通して共鳴し、直列の結合状態となる第１の共振器列１１０と、周波数が該共振周波数と略同一の周波数成分からなる電力Ｐｉを発生させて当該発生された電力Ｐｉを第１の共振器列１１０の一端１１２に供給する入力部１２０と、を少なくとも有し、受電器２００は、共振器１０２の共振周波数と共振周波数が略同一の少なくとも２個の共振器２０２（共振器ＲＦｎ＋１、共振器ＲＦｎ＋ｍ、ここで、ｍは２以上の整数）が当該共振器２０２の発生する電界または磁界を通して共鳴し、直列の結合状態となる第２の共振器列２１０と、送電器１００から伝送された電力Ｐｏを、第２の共振器列２１０の一端２１２から取り出す出力部２２０と、を少なくとも有し、送電器１００の第１の共振器列１１０の内、入力部１２０と繋がる一端１１２と異なる端部に位置する他端１１４の共振器１０２（共振器ＲＦｎ）と、受電器２００の第２の共振器列２１０の内、出力部２２０と繋がる一端２１２と異なる端部に位置する他端２１４の共振器２０２（共振器ＲＦｎ＋１）とを電界または磁界を通して共鳴し、直列の結合状態とする。
【００２２】
また、本発明の実施の形態に係る無線電力伝送装置１は、送電器１００の共振器１０２の数と受電器２００の共振器２０２の数を共に等しくするのが好ましい。すなわち、ｎ＝ｍとすることができる。以下、共振器１０２または共振器２０２は、それぞれ個々の共振器を区別する必要がある場合は、共振器ＲＦ１、共振器ＲＦｎ、共振器ＲＦｎ＋１、または共振器ＲＦｎ＋ｍなどと呼び、区別する必要がない場合は、共振器１０２または共振器２０２と呼ぶものとする。
【００２３】
なお、以下の各図において、本発明の本質に関わらない部分の構成については省略してあり、図示されていない。
【００２４】
共振器１０２および共振器２０２は、たとえば、コイルを用いて構成することができる。コイルの種類は、特に限定されないが、たとえば、スパイラルコイル、ソレノイダルコイルなどである。また、コイル形状以外にもミアンダライン形状であってもよい。
入力部１２０および出力部２２０は、たとえば、ループコイルを用いて構成することができる。また、ループ以外に、線路をタップしてもよい。
【００２５】
入力部１２０および出力部２２０のコイルの両端には、それぞれ入力端子１２２および出力端子２２２が設けられる。入力部１２０の入力端子１２２には、無線電力伝送装置１に電力Ｐｉを供給する電気回路（不図示）が電気的に接続される。出力部２２０の出力端子２２２には、無線電力伝送装置１から取り出した電力Ｐｏを受け取る電気回路（不図示）が電気的に接続される。
【００２６】
共振器間の共鳴現象を用いて電力を伝送する無線電力伝送装置１の電力伝送特性は、回路の伝達関数を計算することにより求まる。その際必要とされるパラメータは、図２に示す通り、本実施形態の共振器１０２および共振器２０２の共振周波数ｆｏおよび無負荷Ｑ値Ｑｕ、ならびに、隣接するｉ番目の共振器ＲＦｉと（ｉ＋１）番目の共振器ＲＦｉ＋１の間のエネルギーの重なり積分の割合を表す結合係数ｋｉ，ｉ＋１、入力部１２０とその入力部１２０の繋がる共振器ＲＦ１との結合を表す外部Ｑ値Ｑｅ−ｉｎ、出力部２２０とその出力部２２０の繋がる共振器ＲＦｎ＋ｍとの結合を表す外部Ｑ値Ｑｅ−ｏｕｔである。ここで、送電器１００の共振器１０２の数ｎ、受電器２００の共振器２０２数ｍとすると、ｉは１からｎ＋ｍの整数となる。
【００２７】
また、各共振器１０２および各共振器２０２の共振周波数ｆｏは、略同一の値を取るのが好ましい。その理由は、各共振器の共振周波数が異なると、結合が弱くなり、同一結合係数をとれば、伝送距離が短くなり、同一距離であれば、伝送効率が低下することとなるからである。また、共振周波数が異なると設計が複雑になるといった問題も生じるからである。
各共振器ＲＦｉの無負荷Ｑ値は、共振器毎に異なる値を取りうるが、詳細については後述し、ここでは、図２に示すように、すべてＱｕとする。
【００２８】
また、図１に示すように、送電器１００の入力部１２０側から受電器２００の出力部２２０に向かって隣接している順に共振器１０２および共振器２０２に順番付けする。上述したように、送電器１００の共振器１０２の数をｎ、受電器２００の共振器２０２の数をｍとすると、共振器ＲＦ１、共振器ＲＦ２、．．．、共振器ＲＦｎ、共振器ＲＦｎ＋１、．．．、共振器ＲＦｎ＋ｍ−１、共振器ＲＦｎ＋ｍと順番付けされる。ここで、ｉとｊは、１からｎ＋ｍの間の値を取る整数で、ｉ≠ｊとすると、ｋｉ，ｊは入力側からｉ番目の共振器ＲＦｉとｊ番目の共振器ＲＦｊとの間の結合係数を与える。
【００２９】
また、受動回路の相反性からｋｉ，ｊ＝ｋｊ，ｉとなる。
図２に示すように、本発明の実施の形態に係る無線電力伝送装置１は、送電器１００の共振器列１１０の、入力部１２０側から順に数えた各々の結合係数ｋｉ，ｊが、受電器２００の共振器列２１０の、出力部２２０側から順に数えた結合係数ｋｊ，ｉと、各々同じ順番の結合係数間で略同一の値を取る。
すなわち、送電器１００の共振器列１１０と受電器２００の共振器列２１０において、対称的な位置にある隣接共振器間結合係数が略同一の値を取る。
【００３０】
さらに、本発明においては、第１の共振器列１１０（図１）および第２の共振器列２１０（図１）はそれぞれ直列であるとするため、伝達関数の計算において、隣接共振器間の結合係数ｋｉ，ｉ＋１（＝ｋｉ＋１，ｉ）しか考慮しないものとする。
【００３１】
ここで、「共振器が隣接する」とは、大抵の場合、空間的に隣接することと一致する。しかしながら、結合係数は磁界や電界に貯えられるエネルギーの重なり積分をもとに得られるため、共振器間の空間的相対的位置ズレと相対的角度ズレ、あるいは周辺の電磁環境に影響され、その大小は必ずしも空間的な距離の大小と一致しない。
【００３２】
従って、正確には、結合係数ｋｉ，ｊ（１≦ｉ＜ｊ≦ｎ＋ｍ）において、ｋｉ，ｊが最大値となる場合に共振器ＲＦｉと共振器ＲＦｊは隣接しているとし、ｊ＝ｉ＋１とする。なお、特定の共振器間距離をとった場合、その距離で実現できる結合係数には最大値が存在する。その理由は、結合係数は磁界や電界に貯えられるエネルギーの重なり積分をもとに得られることと、均一な電磁環境下では共振器から距離が離れるほど共振器が形成する磁界や電界の強さが弱まるからである。あるいは特定の結合係数を実現する共振器間距離には最大値が存在する。この共振器間距離を本発明では、単に「共振器間距離」と表す。
【００３３】
上述のような構成において、本発明の無線電力伝送方法を以下に説明する。
本発明の無線電力伝送方法は、図１の無線電力伝送装置１に、共振周波数が略同一の少なくとも２個の共振器１０２（共振器ＲＦ１、共振器ＲＦｎ）を含む第１の共振器列１１０と、第１の共振器列１１０の一端に設けられた入力部１２０とを含む送電器１００と、共振器１０２の共振周波数と共振周波数が略同一の少なくとも２個の共振器２０２（共振器ＲＦｎ＋１、共振器ＲＦｎ＋ｍ、）を含む第２の共振器列２１０と、送電器１００から伝送された電力を第２の共振器列２１０の一端から取り出す出力部２２０と、を含む受電器２００と、を設け、送電器１００の第１の共振器列１１０が、当該共振器１０２の発生する電界または磁界を通して共鳴し、直列の結合状態とし、送電器１００の入力部１２０が、周波数が該共振周波数と略同一の周波数成分からなる電力Ｐｉを発生させ、送電器１００の入力部１２０が発生した電力Ｐｉを第１の共振器列１１０の一端に供給し、送電器１００の第１の共振器列１１０の内、入力部１２０と繋がる一端１１２と異なる端部に位置する他端１１４の共振器１０２（共振器ＲＦｎ）と、受電器２００の第２の共振器列２１０の内、出力部２２０と繋がる一端２１２と異なる端部に位置する他端２１４の共振器１０２（共振器ＲＦｎ＋１）と、を電界または磁界を通して共鳴させ、直列の結合状態とし、受電器２００の出力部２２０が、送電器１００から伝送された電力Ｐｏを、第２の共振器列２１０の一端２１２から取り出す。
【００３４】
図３は、本発明の効果を説明するための図であり、非特許文献１の図３に記載された結合係数の共振器間距離依存性を示す図である。横軸は共振器間距離を示し、縦軸は共振器間結合係数を示す。
電界による結合の強さと磁界による結合の強さの大小が反転する場合を除いて、図３に示すように、結合係数は共振器間距離に依存し、共振器間距離の増大と共に共振器間の結合係数は単調に低下する。
【００３５】
さらに、電界や磁界は空間的に分布し、無限遠で０になるため、図３に示すように、結合係数の共振器間距離依存性は、下に凸で、ｘ＝∞でｙ＝０に漸近する曲線となる。また、共振器間距離が小さい場合、結合係数曲線の接線ｌ１の傾きは急峻であり、共振器間距離が大きい場合、結合係数曲線の接線ｌ２の傾きは緩やかである。接線ｌ１の△ｘ１の方が、接線ｌ２の△ｘ２より幅が狭く、接線ｌ１の△ｙ１の方が、接線ｌ２の△ｙ２より幅が広いことが分かる。
なお、磁界による結合の強さより、電界による結合の強さは共振器間距離の増大と共に急峻に低下することが考えられる。従って、共振器間距離をより伸ばすためには磁界による共鳴現象を用いることが望ましい。
【００３６】
さらに本発明において、「共振器の結合状態が直列である」とは、隣接していない共振器間結合係数ｋｉ，ｊ（ｉ＋１＜ｊ、１≦ｉ、ｊ≦ｎ＋ｍ）が、隣接共振器間結合係数ｋｉ，ｉ＋１より十分小さいことを意味する。ここでいう「十分小さい」とは、無線電力伝送装置１を帯域通過フィルタとみなした場合に、周波数特性の通過帯域内にノッチと呼ばれる急峻な落ち込みができない程度に、共振器間結合係数ｋｉ，ｊ（ｉ＋１＜ｊ、１≦ｉ、ｊ≦ｎ＋ｍ）が隣接共振器間結合係数ｋｉ，ｉ＋１より小さいことを意味する。
【００３７】
なお、本発明では、温度変動等に対する不安定性を除くため、少なくとも無線電力伝送装置１を帯域通過フィルタとみなした場合の周波数特性の通過帯域内にノッチと呼ばれる急峻な落ち込みが無いことが望ましい。あるいはそのような周波数特性が得られるように、フルヴィッツ多項式で表される伝達関数が零点を持たないことが望ましい。なぜなら、このような零点は、かならずしも共振器間結合係数ｋｉ，ｊ（ｉ＋１＜ｊ、１≦ｉ、ｊ≦ｎ＋ｍ）が隣接共振器間結合係数ｋｉ，ｉ＋１より小さくない場合に起こりえるからである。
【００３８】
通過帯域内にノッチを持つような零点が存在しない場合、少なくとも通過帯域内は共振器間結合係数ｋｉ，ｊ（ｉ＋１＜ｊ、１≦ｉ、ｊ≦ｎ＋ｍ）を０とした全極型帯域通過フィルタとして近似的に解析できることが帯域通過フィルタの設計論で知られている。従って、本発明においても隣接していない共振器間結合係数ｋｉ，ｊ（ｉ＋１＜ｊ、１≦ｉ、ｊ≦ｎ＋ｍ）を０とみなす場合がある。
【００３９】
全極型帯域通過フィルタのうち、最大平坦特性をもたらすバターワースフィルタは、一方で理想的には通過帯域の平坦部分で反射損失が０になる。この特性を無線電力伝送装置１（図１）に用いた場合、他のフィルタ特性を用いるより電力伝送効率を最大化することができる。ここで、通過帯域は、フィルタのタイプにより様々であるが、バターワースフィルタの場合、共振器の無負荷Ｑ値を無限大とした場合に、共振器の共振周波数を中心に透過損失が３ｄＢ以下の周波数範囲を指す。
【００４０】
このバターワースフィルタ型無線電力伝送装置の結合係数の一例を算出した。その値を表１に示す。表１は、本発明の実施の形態に係る無線電力伝送装置において、比帯域１％の場合のバターワースフィルタ型無線電力伝送装置の共振器数と結合係数の関係を示す。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
表１に示した結合係数は、帯域幅が中心周波数の１％の場合（以下、この条件を比帯域１％と呼ぶ）の値である。さらに、表１の結合係数は、無線電力伝送装置で用いられる１０００程度のＱ値を有する共振器を使用した場合に、ほぼ臨界結合状態に近く、電力伝送効率の大幅な低下を生じる直前の値である。なおかつ、表１の例は、共振器間距離を最も伸ばせる条件の一例である。
【００４３】
本発明によれば、図１および図２に示す通り、送電器１００と受電器２００の共振器１０２および共振器２０２を合わせた数ｎ＋ｍが４個以上になり、送電器１００と受電器２００の間の隣接共振器間結合係数はｋｉ，ｉ＋１（２≦ｉ≦ｎ＋ｍ−２）となる。
また、表１に示されるように、図１の送電器１００と受電器２００の共振器１０２および共振器２０２を合わせた数ｎ＋ｍが３個以下の場合と、ｎ＋ｍが４個以上の場合のｋ１，２とｋｎ＋ｍ−１，ｎ＋ｍと比較して、ｎ＋ｍが４個以上の場合の隣接共振器間結合係数ｋｉ，ｉ＋１（２≦ｉ≦ｎ＋ｍ−２）は２０％ほど小さい値を取る場合が多い。
【００４４】
前述の通り、結合係数が小さいということは共振器間距離を伸ばすことができることを示しており、本実施形態の無線電力伝送装置１のように、送電器１００と受電器２００の共振器１０２および共振器２０２を合わせた数ｎ＋ｍが４個以上となるように構成することで、図１の無線電力伝送装置１内の隣接共振器間距離、特に送電器１００と受電器２００の間の隣接共振器間距離ｄ１を長距離化できる。
【００４５】
また、図３に示した通り、結合係数の共振器間距離依存性は、下に凸で、ｘ＝∞でｙ＝０に漸近する曲線であるため、結合係数が小さい場合、曲線の緩やかな部分に当たる。従って、共振器間距離の変動に対して、結合係数の変動は小さくなり、通過帯域の特性が崩れにくく、ディップ等ができにくい。すなわち、本発明によれば、結合係数を小さくすることで、隣接共振器間距離ｄ１の変動に対して、電力伝送効率の変動が少ない無線電力伝送装置１を提供することができる。
【００４６】
また、本発明によれば、図１および図２に示すように、送電器１００の共振器１０２の数と受電器２００の共振器２０２の数が共に等しい場合、送電器１００と受電器２００の共振器１０２と共振器２０２を合わせた数ｎ＋ｍは偶数で、且つ送電器１００と受電器２００の間の隣接共振器間結合は、偶数個の共振器のちょうど真ん中に相当する。表１に示されるように、共振器数毎の各行で、結合係数の最小値は真ん中の結合係数である。たとえば、共振器数６の場合、真ん中の結合係数ｋ３，４が最小値０．００５１７６である。これは、真ん中に位置する２つの共振器が、外部Ｑ値を通して電磁界結合している入力部１２０と出力部２２０からそれぞれ最も離れていることに起因している。
【００４７】
さらに共振器数が偶数の場合、無線電力伝送装置１の真ん中に共振器間結合が位置するため、共振器数が±１異なる奇数の場合より結合係数の最小値が小さくなる。たとえば、表１に示すように、共振器数が奇数の５の場合の結合係数の最小値は、０．００５５５９であるのに対し、偶数の共振器数４の場合の結合係数の最小値は、０．００５４１２であり、偶数の共振器数６の場合の結合係数の最小値は、０．００５１７６である。
従って、本発明によれば、送電器１００の共振器１０２と受電器２００の共振器２０２を合わせた数ｎ＋ｍを偶数とすることで、送電器１００と受電器２００の間の隣接共振器間距離ｄ１（図１）を長距離化できる無線電力伝送装置１を提供することができる。
【００４８】
また、本発明の実施の形態に係る無線電力伝送装置１によれば、送電器１００の共振器１０２の数と受電器２００の共振器２０２の数が共に等しく、且つ、結合係数が真ん中から入力部１２０側と出力部２２０側で対称的に並んでいることになる。これは、表１にもあるとおりで、これはフィルタの種類に依らず、全極型帯域通過フィルタの伝達関数であるフルヴィッツ多項式の極配置の対称性や受動回路の相反性に起因する。
【００４９】
このように結合係数を構成することで、バターワースのみならず、チェビシェフ型といった様々なタイプの通過帯域特性を有する電力伝送特性が得られる。また、不用意に通過帯域内にディップを生じたりすることも避けられる。このようにディップを排除したりすることで電力伝送効率の低下を抑制しながら、送電器１００と受電器２００の間の隣接共振器間距離ｄ１を長距離化できる無線電力伝送装置１を提供することができる。
【００５０】
以上、説明したように、本発明によれば、装置の大型化を抑制するとともに、電力伝送効率の低下を抑制しながら、無線電力伝送装置１内の隣接共振器間距離、特に送電器１００と受電器２００の間の隣接共振器間距離ｄ１を長距離化することができるという優れた効果を奏し得る。さらに、本発明によれば、隣接共振器間距離の変動に対して、電力伝送効率の変動が少ない無線電力伝送装置を提供することができる。
【００５１】
（第２の実施の形態）
図７は、本発明の実施の形態に係る無線電力伝送装置２を模式的に示すブロック図である。
本実施形態の無線電力伝送装置２は、上記実施形態とは、送電器３００の第１の共振器列３１０の共振器３０２の数と、受電器４００の第２の共振器列４１０の共振器４０２の数が等しく２個である点で相違する。送電器３００の共振器３０２は、図７の左から順に共振器ＲＦ１、共振器ＲＦ２とし、受電器４００の共振器４０２は、図７の左から順に共振器ＲＦ３、共振器ＲＦ４と番号付けする。
【００５２】
本発明の実施の形態に係る無線電力伝送装置２は、送電器３００の共振器３０２の数と受電器４００の共振器４０２の数が共に等しく２個とする。
以下、本実施形態の無線電力伝送装置２の送電器３００の共振器３０２の数と受電器４００の共振器４０２の数を共に等しく２個とした場合の効果について説明する。
【００５３】
共振器数ｎ＋ｍを変数に比帯域１％のバターワース型を取る無線電力伝送装置の結合係数の最小値と電力伝送効率の最大値を計算し、図４と図５に示すと共に、電力伝送効率を結合係数の最小値で除した値を図６に図示する。ここで、共振器はすべて無負荷Ｑ値Ｑｕが１０００とする。
【００５４】
図４は、本発明の効果を説明するための計算結果を示す図であり、共振器数ｎ＋ｍを変数に比帯域１％のバターワース型を取る無線電力伝送装置の結合係数の最小値を示す。横軸は無線電力伝送装置に用いる共振器の数を、縦軸は複数ある隣接共振器間結合係数のうち最小の結合係数を示す。
【００５５】
図５は、本発明の効果を説明するための計算結果を示す図であり、共振器数ｎ＋ｍを変数に比帯域１％のバターワース型を取る無線電力伝送装置の電力伝送効率の最大値を示す。横軸は無線電力伝送装置に用いる共振器の数を、縦軸はその際に得られる電力伝送効率の通過帯域内での最大値を示す。
【００５６】
図６は、本発明の効果を説明するための計算結果を示す図である。横軸は無線電力伝送装置に用いる共振器数を示し、縦軸はその共振器数の際に得られる電力伝送効率を結合係数の最小値で除した値を示す。
【００５７】
ここで、電力伝送効率は高い方がよく、また、共振器間距離を伸ばせるため、結合係数は小さい方がよい。従って、電力伝送効率を結合係数の最小値で除した値は、本発明の電力伝送効率の低下を抑制しながら、送電器３００と受電器４００の間の隣接共振器間距離ｄ２を長距離化するための一つの指標となる。
【００５８】
なお、ここで結合係数の最小値とは、共振器数ｎ＋ｍを固定した場合の隣接共振器間結合係数ｋｉ，ｉ＋１（１≦ｉ≦ｎ＋ｍ−１）の最小値であり、表１では各行における結合係数の最小値を示し、本発明で送電器３００と受電器４００の間の隣接共振器間に用いる結合係数に相当する。図４によると、共振器数４個の場合に、３個の場合と比較して２０％ほど結合係数が急激に低下する。
【００５９】
一方で、図５によると電力伝送効率は共振器数の増加に応じて緩やか、且つ滑らかに低下する。従って、共振器数４個とすることにより、電力伝送効率の低下を抑制しながら、送電器３００と受電器４００の間の隣接共振器間距離ｄ２を長距離化できる。また、共振器数４個の場合に、電力伝送効率を結合係数の最小値で除した値も最大値を取る。従って、本発明によれば、電力伝送効率の低下を抑制しながら、送電器３００と受電器４００の間の隣接共振器間距離ｄ２を長距離化できる無線電力伝送装置を提供することができる。
【００６０】
また、本発明の実施の形態に係る無線電力伝送装置２は、送電器３００の第１の共振器列３１０の内、入力部３２０と繋がる一端と異なる端部に位置する他端の共振器ＲＦ２に無負荷Ｑ値が最大の共振器を用い、受電器４００の第２の共振器列４１０の内、出力部４２０と繋がる一端と異なる端部に位置する他端の共振器ＲＦ３に無負荷Ｑ値が最大の共振器を用いることができる。
【００６１】
なお、図１に示した上記実施形態においても、上記構成を採用することができる。たとえば、図１の本発明の実施の形態に係る無線電力伝送装置１は、送電器１００の第１の共振器列１１０の内、入力部１２０と繋がる一端と異なる端部に位置する他端の共振器ＲＦｎに無負荷Ｑ値が最大の共振器を用い、または、受電器２００の第２の共振器列２１０の内、出力部２２０と繋がる一端と異なる端部に位置する他端の共振器ＲＦｎ＋１に無負荷Ｑ値が最大の共振器を用いることができる。
【００６２】
また、無負荷Ｑ値の高い共振器は大型化する傾向にある。従って、大型化を抑制するためには、限られた無負荷Ｑ値の共振器の中で最適な無負荷Ｑ値の配分を考慮する必要がある。
図７の本実施形態の無線電力伝送装置２において、送電器３００の共振器３０２の数と受電器４００の共振器４０２の数が共に等しく２個の場合に、共振器の無負荷Ｑ値の組合せに依存する、周波数帯域内の電力伝送効率の最大値を図８に図示した。なお、比帯域１％のバターワース型で計算し、４つの共振器の無負荷Ｑ値ＱＵを１０００または１００で組み合わせ、（ａ）から（ｊ）の場合分けを行った。
【００６３】
なお、この場合分けにおいて、受動回路の相反性を考慮して電力伝送効率が同じになる場合を予め取り除いた。たとえば、（ＱＵ１，ＱＵ２，ＱＵ３，ＱＵ４）＝（１００，１０００，１０００，１０００）の場合は（ｂ）の（ＱＵ１，ＱＵ２，ＱＵ３，ＱＵ４）＝（１０００，１０００，１０００，１００）と同一の電力伝送効率となるために、図８には記載せず、省略してある。
【００６４】
（ａ）のように全ての共振器のＱ値を高くすることができれば、最大の効率を得ることができるが、その場合装置の大型化を招いてしまう。
そこで、たとえば、Ｑ値の小さい共振器を１個用いて大型化を抑制する（ｂ）と（ｃ）の場合や、さらに２個用いる（ｄ）から（ｇ）の場合、３個用いる（ｈ）と（ｉ）の場合を想定する。各々比較すると、４つの共振器のうち、２番目と３番目の共振器に無負荷Ｑ値の高い共振器を配置した場合に、１番目と４番目の共振器に無負荷Ｑ値の高い共振器を配置した場合に比較して、電力伝送効率が高くなることが分る。
【００６５】
従って、本発明によれば、送電器３００の共振器３０２の数と、受電器４００の共振器４０２の数が等しく２個であり、入力部３２０と繋がる一端と異なる端部に位置する他端の共振器ＲＦ２、または、出力部２２０と繋がる一端と異なる端部に位置する他端の共振器ＲＦ４に無負荷Ｑ値が最大の共振器を用いることで、装置の大型化を抑制するとともに、電力伝送効率の低下を抑制しながら、送電器３００と受電器４００の間の隣接共振器間距離ｄ２（図７）を長距離化できる無線電力伝送装置１を提供することができる。さらに、本発明によれば、隣接共振器間距離の変動に対して、電力伝送効率の変動が少ない無線電力伝送装置を提供することができる。
【００６６】
以上説明したように、本発明によれば、上記実施形態と同様な効果を奏する無線電力伝送装置を提供することができる。
【００６７】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
たとえば、隣接共振器間結合係数の小さい順に、無負荷Ｑ値の高い共振器を配置することが望ましい。さらに隣接共振器間結合係数の逆数に比例して隣接共振器の無負荷Ｑ値を配分することが望ましい。
【実施例】
【００６８】
図７を用いて、本発明の無線電力伝送装置の実施例について以下に説明する。
まず、図７の左から入力された電力Ｐｉが、入力部３２０を通って、外部Ｑ値Ｑｅ−ｉｎを通してインピーダンス整合して共振器ＲＦ１を共振させる。共振器ＲＦ１と共振器ＲＦ２との間は磁界を通して共鳴させ、その結合係数はｋ１，２とする。共振器ＲＦ２が形成する磁界は、結合係数ｋ２，３を通して共振器ＲＦ３を共鳴させ、共振器ＲＦ３が共振する。さらに共振器ＲＦ３が形成する磁界は、結合係数ｋ３，４を通して共振器ＲＦ４を共鳴させ、共振器ＲＦ４が共振する。
【００６９】
最後に、共振器ＲＦ４と出力部４２０の間の外部Ｑ値Ｑｅ−ｏｕｔを通して出力部に電力Ｐｏが伝送される。この際、入力部３２０と共振器ＲＦ１、あるいは共振器ＲＦ４と出力部４２０の電磁界結合には、ギャップ結合を用いてもよいし、タップ結合を用いてもよく、いずれの場合でもインピーダンス整合を取ることできる。共振器ＲＦ１や共振器ＲＦ４は、たとえば小型化のため、他の共振器ＲＦ２および共振器ＲＦ３より、少し小さい無負荷Ｑ値の共振器を用いてもよい。
【００７０】
一方、上述したように、共振器ＲＦ２と共振器ＲＦ３は、その間の距離ｄ２をなるべく長くするため、できるだけ高い無負荷Ｑ値の共振器を用いることが望ましい。なお、所望の結合係数を実現するため、予め結合係数の共振器間の相対位置依存性や相対角度依存性を測定しておく。この際、送電器３００や受電器４００を小型化するために、共振器ＲＦ１と共振器ＲＦ２の角度を意図的にずらすなど考えられるが、これらのアイディアは帯域通過フィルタの小型化のために以前から検討されており、そのアイディアを流用することができる。外部Ｑ値Ｑｅ−ｉｎやＱｅ−ｏｕｔも、予め入力部３２０と共振器ＲＦ１の間や共振器ＲＦ４と出力部４２０の間でその位置依存性などを測定しておき、所望の値を得ることができる。
【００７１】
一方で、所望の結合係数は、予め用いる共振器の無負荷Ｑ値と必要な帯域幅、などから、相当するフィルタのタイプを決め、モード結合理論により、計算しておくことができる。さらに、伝達関数を計算して、所望の特性が得られることを確認しておくとよい。また、電力伝送で用いる周波数から、共振器の中心周波数や帯域幅は決定することができる。
【００７２】
たとえば、ＩＳＭ帯（Industry Science Medical band）である周波数１３．５６ＭＨｚを、共振器３０２および共振器４０２の中心周波数、すなわち共振周波数に選ぶことができる。この際、共振器３０２および共振器４０２の中心周波数の精度は高ければ高いほどよいが、共振周波数の１／Ｑｕより十分小さい、１ｋＨｚ以下の単位で揃っていれば大きな差異はでない。本明細書では、このような大きな差異のでない状況を「略同一」と称している。
【００７３】
本実施例において、共振器ＲＦ１と共振器ＲＦ４の無負荷Ｑ値は７８５、共振器ＲＦ２と共振器ＲＦ３の無負荷Ｑ値は１２１５とする。且つ、結合係数はｋ１，２＝ｋ３，４＝０．００８０３１、ｋ２，３＝０．００５１６９を選択する。この場合、共振器の無負荷Ｑ値を一律１０００とした場合であって、比帯域１％（表１のｋ１，２＝ｋ３，４＝０．００８４０９、ｋ２，３＝０．００５４１２）の場合の電力伝送効率５９．４６％（図８）と同じ電力伝送効率が、より小さいｋ２，３の値（０．００５１６９）で得られる。すなわち、電力伝送効率の低下を抑制しながら、送電器３００と受電器４００の間の隣接共振器間距離ｄ２を長距離化できる。
【００７４】
結合係数ｋ１，２およびｋ３，４を等しくするためには、共振器間距離、共振器間相対角度、共振器間の位置ずれを調整したり、共振器間に誘電体、磁性体、または金属を挿入することなどにより実現できる。
【００７５】
図９は、本発明の効果を説明するための計算結果を示す図である。横軸は無負荷Ｑ値の和が４個で４０００に決まっている場合の４個の共振器の無負荷Ｑ値の組合せを示す。縦軸はその際に得られる電力伝送効率の通過帯域内での最大値を示す。
【００７６】
図９に示す通り、ｋ１，２＝ｋ３，４＝０．００８０３１、ｋ２，３＝０．００５１６９に固定した条件で、且つ共振器ＲＦ１または共振器ＲＦ４の無負荷Ｑ値と、共振器ＲＦ２または共振器ＲＦ３の無負荷Ｑ値との和を一定の２０００とした場合に、無負荷Ｑ値の組合せによる電力伝送効率の変化を示す。この図に示す通り、共振器ＲＦ１または共振器ＲＦ４の無負荷Ｑ値が７８５、共振器ＲＦ２または共振器ＲＦ３の無負荷Ｑ値が１２１５の場合に最大の電力伝送効率５９．４６％が得られる。この値は、共振器ＲＦ１または共振器ＲＦ４の無負荷Ｑ値と、共振器ＲＦ２または共振器ＲＦ３の無負荷Ｑ値とを和を一定の２０００として、隣接共振器間結合係数の逆数の１／ｋ１，２と１／ｋ２，３の割合で配分した値である。
このように、隣接共振器間結合係数の小さい順に、無負荷Ｑ値の高い共振器を配置することが望ましい。さらに、隣接共振器間結合係数の逆数に比例して隣接共振器の無負荷Ｑ値を配分することが望ましい。
【００７７】
比較例として、非特許文献１の図３に示されるスパイラルコイル共振器の線間距離ｇ＝２ｃｍの場合の結合係数と共振器間距離依存性を用いた場合、比帯域１．５％とすると、共振器数ｎ＋ｍが２個の場合、ｋ１，２＝０．０１０６となり、共振器間距離は５２ｃｍとなる。
一方、同じく比帯域１．５％で、本発明に従って、共振器数ｎ＋ｍを４個とした場合、ｋ２，３＝０．００８１２となり、共振器間距離は５８．３５ｃｍとなり、比較例の場合より１２％、隣接共振器間距離を伸ばすことができる。
【００７８】
なお、比帯域１．５％とした理由は非特許文献１の図３に示されるデータ範囲により決めたものである。上述の計算では１２％長距離化したが、非特許文献２の図１６に記載のように共振器形状を工夫し、より緩やかな傾斜の結合係数の共振器間距離依存性を実現すれば、さらに長距離化の効果は大きくなることは言うまでもない。
【００７９】
なお、本発明の実施例では磁界による共鳴の場合を記述したが、共振器が誘電体共振器であるような場合には電界による共鳴となり、本発明が適用されることは言うまでもない。
【００８０】
以上説明したように、本発明によれば、装置の大型化を抑制するとともに、電力伝送効率の低下を抑制しながら、無線電力伝送装置１内の隣接共振器間距離、特に送電器１００と受電器２００の間の隣接共振器間距離ｄ１を長距離化することができるとともに、隣接共振器間距離の変動に対して、電力伝送効率の変動が少ない無線電力伝送装置を提供することができる。
【００８１】
なお、隣接共振器間距離の変動に対して、電力伝送効率の変動が少ない無線電力伝送装置としては、共振器数ｎ＋ｍを奇数とすることも考えられる。この場合、周波数特性上、共振周波数、あるいは中心周波数において、必ず伝送効率の極大値を得ることができる。したがって、共振周波数において、電力を伝送する場合には、隣接共振器間距離が変動しても必ず伝送効率の極大値で電力伝送できるため、電力伝送効率の変動が少ない無線電力伝送装置を提供することができる。しかしながら、長距離化等の他の効果を得られなくなる。
【００８２】
以上、実施形態および実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
以下、参考形態の例を付記する。
１．  送電器と、前記送電器から伝送された電力を取り出す受電器と、を備え、
前記送電器は、
共振周波数が略同一の少なくとも２個の共振器が当該共振器の発生する電界または磁界を通して共鳴し、直列の結合状態となる第１の共振器列と、
周波数が該共振周波数と略同一の周波数成分からなる電力を発生させて前記発生された電力を前記第１の共振器列の一端に供給する入力部と、を含み、
前記受電器は、
前記共振周波数と共振周波数が略同一の少なくとも２個の共振器が当該共振器の発生する電界または磁界を通して共鳴し、直列の結合状態となる第２の共振器列と、
前記送電器から伝送された前記電力を、前記第２の共振器列の一端から取り出す出力部と、を含み、
前記送電器の前記第１の共振器列の内、前記入力部と繋がる前記一端と異なる端部に位置する他端の共振器と、前記受電器の前記第２の共振器列の内、前記出力部と繋がる前記一端と異なる端部に位置する他端の共振器と、を電界または磁界を通して共鳴させ、直列の結合状態とする無線電力伝送装置。
２．  １．に記載の無線電力伝送装置において、
前記送電器の前記共振器の数と前記受電器の前記共振器の数が共に等しい無線電力伝送装置。
３．  ２．に記載の無線電力伝送装置において、
前記送電器の前記第１の共振器列の、前記入力部側から順に数えた各々の結合係数が、
前記受電器の前記第２の共振器列の、前記出力部側から順に数えた結合係数と、
各々同じ順番の結合係数間で略同一の値を取る無線電力伝送装置。
４．  ３．に記載の無線電力伝送装置において、
前記送電器の前記共振器の数と前記受電器の前記共振器の数が共に等しく２個である無線電力伝送装置。
５．  １．に記載の無線電力伝送装置において、
前記送電器の前記第１の共振器列の内、前記入力部と繋がる前記一端と異なる前記端部に位置する共振器に無負荷Ｑ値が最大の共振器を用い、または、前記受電器の前記第２の共振器列の内、前記出力部と繋がる前記一端と異なる前記端部に位置する共振器に無負荷Ｑ値が最大の共振器を用いる無線電力伝送装置。
６．  共振周波数が略同一の少なくとも２個の共振器を含む第１の共振器列と、前記第１の共振器列の一端に設けられた入力部とを含む送電器と、前記共振周波数と共振周波数が略同一の少なくとも２個の共振器を含む第２の共振器列と、前記送電器から伝送された電力を前記第２の共振器列の一端から取り出す出力部と、を含む受電器と、を設け、
前記送電器の前記第１の共振器列を、当該共振器の発生する電界または磁界を通して共鳴させ、直列の結合状態とし、
前記送電器の前記入力部が、周波数が該共振周波数と略同一の周波数成分からなる電力を発生させ、
前記送電器の前記入力部が前記発生した電力を前記第１の共振器列の一端に供給し、
前記送電器の前記第１の共振器列の内、前記入力部と繋がる前記一端と異なる端部に位置する他端の共振器と、前記受電器の前記第２の共振器列の内、前記出力部と繋がる前記一端と異なる端部に位置する他端の共振器と、を電界または磁界を通して共鳴させ、直列の結合状態とし、
前記受電器の前記出力部が、前記送電器から伝送された前記電力を、前記第２の共振器列の前記一端から取り出す無線電力伝送方法。
【符号の説明】
【００８３】
１  無線電力伝送装置
１００  送電器
１０２、ＲＦ１、・・・、ＲＦｎ  共振器
１１０  第１の共振器列
１１２  一端
１１４  他端
１２０  入力部
１２２  入力端子
２００  受電器
２０２、ＲＦｎ＋１、・・・、ＲＦｎ＋ｍ  共振器
２１０  第２の共振器列
２１２  一端
２１４  他端
２２０  出力部
２２２  出力端子
ｄ１  隣接共振器間距離
ｆｏ  共振周波数
Ｑｕ  無負荷Ｑ値
ｋ  結合係数
Ｑｅ−ｉｎ、Ｑｅ−ｏｕｔ  外部Ｑ値
２  無線電力伝送装置
３００  送電器
３０２、ＲＦ１、ＲＦ２  共振器
３１０  第１の共振器列
３２０  入力部
４００  受電器
４０２、ＲＦ３、ＲＦ４  共振器
４１０  第２の共振器列
４２０  出力部
ｄ２  隣接共振器間距離
【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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