(57)【要約】  給電装置（１０１）は、給電用ループ状導体（Ｌｔ）と第１キャパシタとを含む第１共振回路と、直流入力電圧を交流電圧に変換して前記第１共振回路に印加するインバータ回路と、を有する。受電装置（２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ）は、給電用ループ状導体（Ｌｔ）と結合する受電用ループ状導体（Ｌｒ）と、受電用ループ状導体（Ｌｒ）に並列接続された第２キャパシタ（Ｃｒ）とを含む第２共振回路と、第２共振回路に生じる交流電圧を直流電圧に変換する整流平滑回路と、整流平滑回路によって変換された直流出力電圧によって駆動される負荷と、をそれぞれ有する。受電装置（２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ）の、受電用ループ状導体（Ｌｒ）の開口面と受電面との間隔は負荷の軽重に応じて異なる。
2016190094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インダクタンスを有する給電用ループ状導体と、前記給電用ループ状導体に接続された第１キャパシタとを含む第１共振回路と、
直流入力電圧を交流電圧に変換して前記第１共振回路に印加するインバータ回路と、
を有する給電装置と、
インダクタンスを有し、前記給電用ループ状導体と結合する受電用ループ状導体と、前記受電用ループ状導体に並列接続された第２キャパシタとを含む第２共振回路と、
前記第２共振回路に生じる交流電圧を直流電圧に変換する整流平滑回路と、前記整流平滑回路によって変換された直流出力電圧によって駆動される負荷と、
をそれぞれ有する複数の受電装置と、
で構成されるワイヤレス電力伝送システムであって、
前記給電装置は、前記給電用ループ状導体の開口面が対向する給電面を備え、
前記複数の受電装置は、前記受電用ループ状導体の開口面が対向し、前記給電面に載置される受電面を備え、
前記複数の受電装置は、前記負荷が相対的に軽負荷である第１種受電装置と、前記負荷が前記第１種受電装置の前記負荷よりも相対的に重負荷である第２種受電装置と、を含み、
前記第１種受電装置の前記受電用ループ状導体の開口面と前記受電面との間隔をｄ１、前記第２種受電装置の前記受電用ループ状導体の開口面と前記受電面との間隔をｄ２でそれぞれ表すと、ｄ１＞ｄ２の関係であることを特徴とするワイヤレス電力伝送システム。
【請求項２】
前記給電面は前記受電装置が載置される領域ごとに区分されている、請求項１に記載のワイヤレス電力伝送システム。
【請求項３】
前記第１種受電装置の前記受電用ループ状導体の開口面の面積をＳ１、前記第２種受電装置の前記受電用ループ状導体の開口面の面積をＳ２でそれぞれ表すと、Ｓ１＜Ｓ２の関係にある、請求項１または２に記載のワイヤレス電力伝送システム。
【請求項４】
前記第１種受電装置の前記受電用ループ状導体のターン数をｎ１、前記第２種受電装置の前記受電用ループ状導体のターン数をｎ２でそれぞれ表すと、ｎ１＜ｎ２の関係にある、請求項１から３のいずれかに記載のワイヤレス電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給電装置から受電装置へワイヤレスで電力を伝送するワイヤレス電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ワイヤレス給電の実用化を目指して、システム全体の電力損失を低減する研究開発が活発化している。特に、送電共振機構と受電共振機構によって電磁界共鳴フィールドを形成し、電磁界共鳴結合によりワイヤレス給電を行うシステムでは、高周波磁界を共振器に与える方式とは異なり、電力給電の過程をシンプルにして電力損失を低減できる（特許文献１参照）。【０００３】
また、１台の送電装置から複数の受電装置へワイヤレスで同時に給電するように構成されたワイヤレス給電システムが特許文献２に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１０１９０５号
【特許文献２】国際公開第２０１３／０３５１８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
１台の送電装置から、複数の受電装置へワイヤレスで給電する際に、受電装置の負荷の大きさ（軽重）がそれぞれ異なる場合、特許文献２に示されるシステムでは、相互通信を事前に行って、各受電装置に対して共振回路の共振周波数をチューニングし、各受電装置が最適な電力を受電できるようにする。【０００６】
ところが、各受電装置が送電装置との通信によって、各受電装置内の共振回路の共振周波数を定める方法では、送電装置への載置状態に応じて最適な共振周波数となるように可変インダクタや可変キャパシタを用いてチューニングする必要があるため、システムが複雑になり、高コスト化する。【０００７】
また、１つの給電装置から、負荷の軽重が異なる複数の受電装置に電力伝送する際、負荷装置ごとに負荷の軽重が異なることに起因して、狙った周波数帯（ワイヤレス電力伝送においては、一般的に６．７８ＭＨｚ）での受電電圧が変化してしまい、その結果、所望の電圧（電力）を受電側に供給できない場合がある。もし、所望の電圧（電力）とするために、電圧変換装置や、ダミー抵抗等により、過剰電力を消費する回路を設けると、受電装置が大型化してしまい、小型化の妨げとなってしまう。【０００８】
本発明の目的は、ワイヤレス電力伝送効率を高く維持しつつ、１つの給電装置から複数の受電装置へワイヤレスで電力を伝送する場合に、より簡易かつ小型化可能な構造で、各受電装置の負荷に適した電力を供給できるようにしたワイヤレス電力伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明のワイヤレス電力伝送システムは、
インダクタンスを有する給電用ループ状導体と、前記給電用ループ状導体に接続された第１キャパシタとを含む第１共振回路と、
直流入力電圧を交流電圧に変換して前記第１共振回路に印加するインバータ回路と、
を有する給電装置と、
インダクタンスを有し、前記給電用ループ状導体と結合する受電用ループ状導体と、前記受電用ループ状導体に並列接続された第２キャパシタとを含む第２共振回路と、
前記第２共振回路に生じる交流電圧を直流電圧に変換する整流平滑回路と、前記整流平滑回路によって変換された直流出力電圧によって駆動される負荷と、
をそれぞれ有する複数の受電装置と、
で構成されるワイヤレス電力伝送システムであって、
前記給電装置は、前記給電用ループ状導体の開口面が対向する給電面を備え、
前記複数の受電装置は、前記受電用ループ状導体の開口面が対向し、前記給電面に載置される受電面を備え、
前記複数の受電装置は、前記負荷が相対的に軽負荷である第１種受電装置と、前記負荷が前記第１種受電装置の前記負荷よりも相対的に重負荷である第２種受電装置と、を含み、
前記第１種受電装置の前記受電用ループ状導体の開口面と前記受電面との間隔をｄ１、前記第２種受電装置の前記受電用ループ状導体の開口面と前記受電面との間隔をｄ２でそれぞれ表すと、ｄ１＞ｄ２の関係であることを特徴とする。【００１０】
上記構成により、受電用ループ状導体と給電用ループ状導体との距離が、受電装置の負荷の軽重に応じた距離となって、各負荷に適した電力が供給される。【００１１】
（２）上記（１）において、前記給電面は前記受電装置が載置される領域ごとに区分されていることが好ましい。これにより、給電用ループ状導体の開口面内のどの位置に受電用ループ状導体が対向するかを予測でき、受電電力や受電電圧利得の設定がしやすくなる。【００１２】
（３）上記（１）または（２）において、前記第１種受電装置の前記受電用ループ状導体の開口面の面積をＳ１、前記第２種受電装置の前記受電用ループ状導体の開口面の面積をＳ２でそれぞれ表すと、Ｓ１＜Ｓ２の関係にあることが好ましい。このことにより、高さ方向に制限がある場合でも、受電用ループ状導体の面積を軽負荷になるほど小さくなるように設計することで結合係数を容易に下げることができる。【００１３】
（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記第１種受電装置の前記受電用ループ状導体のターン数をｎ１、前記第２種受電装置の前記受電用ループ状導体のターン数をｎ２でそれぞれ表すと、ｎ１＜ｎ２の関係にあることが好ましい。このことにより、受電装置の受電面の面積に制限がある場合でも、受電用ループ状導体のターン数を、軽負荷になるほど少なくすることで、結合係数を容易に下げることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、負荷の軽重の異なる複数種の受電装置が存在する場合でも、各受電装置の負荷に対して適した電力が供給される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は第１の実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム３０１の概略斜視図である。
【図２】図２はワイヤレス電力伝送システム３０１の概略正面図である。
【図３】図３はワイヤレス電力伝送システム３０１の回路図である。
【図４】図４は第１の実施形態に係る別のワイヤレス電力伝送システム３０１Ｖの回路図である。
【図５】図５は、ワイヤレス電力伝送システム３０１の、直流入力電圧に対する直流出力電圧の比である電圧利得の周波数特性が、負荷の等価抵抗値の違いによってどのように変化するかを説明するための簡略回路図である。
【図６】図６はワイヤレス電力伝送システム３０１の等価回路図である。
【図７】図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、複共振による共振特性を示す概略図である。
【図８】図８は、負荷Ｒｏの等価抵抗値＝100Ω（大きい値）条件で、給電用ループ状導体Ｌｔと受電用ループ状導体Ｌｒとの結合係数kを変化させたときの電圧利得の周波数特性を示す図である。
【図９】図９は、負荷Ｒｏの等価抵抗値＝1Ω（小さい値）条件で、給電用ループ状導体Ｌｔと受電用ループ状導体Ｌｒとの結合係数kを変化させたときの電圧利得の周波数特性を示す図である。
【図１０】図１０は、給電用ループ状導体Ｌｔと受電用ループ状導体Ｌｒとの結合係数kと電圧利得との関係を示す図である。
【図１１】図１１（Ａ）は第２の実施形態に係る給電装置１０２Ａの平面図、図１１（Ｂ）は給電装置１０２Ａの内部構造を示す概略正面図である。
【図１２】図１２は第２の実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム３０２の概略斜視図である。
【図１３】図１３は第２の実施形態に係る給電装置１０２Ｂの平面図である。
【図１４】図１４は第３の実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム３０３の概略斜視図である。
【図１５】図１５は第４の実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム３０４の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能である。第２の実施形態以降では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
【００１７】
《第１の実施形態》
図１は第１の実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム３０１の概略斜視図である。図２はワイヤレス電力伝送システム３０１の概略正面図である。このワイヤレス電力伝送システム３０１は、一つの給電装置１０１と複数の受電装置２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃを備える。給電装置１０１は例えば将棋盤のようなゲームボードであり、受電装置２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ等は例えば将棋のコマのような装置である。
【００１８】
給電装置１０１は、後に示すとおり、第１共振回路とインバータ回路を有し、受電装置２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃは、第２共振回路、整流平滑回路および負荷をそれぞれ有する。負荷は例えばＬＥＤ、ＩＣ、モータ等である。
【００１９】
給電装置１０１にはＡＣアダプタ１３によって、所定のＤＣ電源電圧が入力される。給電装置１０１は給電用ループ状導体Ｌｔを備える。受電装置２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃは、給電用ループ状導体Ｌｔと主に磁界を介して結合する受電用ループ状導体Ｌｒと、受電用ループ状導体Ｌｒに並列接続された第２キャパシタＣｒとを含む第２共振回路を備える。
【００２０】
給電装置１０１は、給電用ループ状導体Ｌｔの開口面が対向する給電面Ｓ１０を備える。複数の受電装置２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃは、受電用ループ状導体Ｌｒの開口面が対向し、給電面Ｓ１０に載置される受電面Ｓ２０を備える。
【００２１】
受電装置２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃは、それらの受電面Ｓ２０が給電装置１０１の給電面Ｓ１０に接するように載置される。例えば、受電装置２０１Ａが給電装置１０１に載置されると、給電装置１０１は受電装置２０１Ａへワイヤレス電力伝送する。
【００２２】
受電装置２０１Ａの受電用ループ状導体Ｌｒの開口面と受電面Ｓ２０との間隔はｄａであり、受電装置２０１Ｂの受電用ループ状導体Ｌｒの開口面と受電面Ｓ２０との間隔はｄｂであり、受電装置２０１Ｃの受電用ループ状導体Ｌｒの開口面と受電面Ｓ２０との間隔はｄｃである。後に説明するように、受電用ループ状導体Ｌｒと給電用ループ状導体Ｌｔとの距離が、受電装置の負荷の軽重に応じた距離となっていて、各負荷にはそれに適した電力が供給される。受電装置２０１Ｃは、ＬＥＤを負荷とする、相対的に軽負荷の第１種受電装置である。受電装置２０１Ａはモータを負荷とする、受電装置２０１Ｃの負荷より重負荷の第２種受電装置である。受電装置２０１ＢはＩＣを負荷とする装置であり、受電装置２０１Ａよりも軽負荷であり、受電装置２０１Ｃよりも重負荷である。
【００２３】
図３はワイヤレス電力伝送システム３０１の回路図である。複数の受電装置２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃの電気回路は同様に表されるので、受電装置については、ここでは代表する一つの受電装置２０１を表している。
【００２４】
給電装置１０１は、インダクタンスを有する給電用ループ状導体Ｌｔと、給電用ループ状導体Ｌｔに直列接続された第１キャパシタＣｔとを含む第１共振回路１０を備える。また、直流入力電圧Viを交流電圧に変換して第１共振回路１０に印加するインバータ回路１１を備える。インバータ回路１１は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、キャパシタＣ１１、ダイオードＤ１および駆動回路１２を含む。駆動回路１２は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を所定の動作周波数（例えば6.78MHz）で交互にオン／オフ駆動する。第１共振回路１０の共振周波数はこの動作周波数またはその近傍の周波数である。
【００２５】
受電装置２０１は、インダクタンスを有し、給電用ループ状導体Ｌｔと主に磁界を介して結合する受電用ループ状導体Ｌｒと、受電用ループ状導体Ｌｒに並列接続された第２キャパシタＣｒとを含む第２共振回路２０を備える。また、第２共振回路２０に生じる交流電圧を直流電圧に変換する整流平滑回路２１と、整流平滑回路２１によって変換された直流出力電圧によって駆動される負荷Ｒｏとを備える。整流平滑回路２１はダイオードブリッジ回路による整流回路２２、平滑キャパシタＣ２１，Ｃ２２、および電圧レギュレータ回路２３を含む。
【００２６】
第２共振回路２０は上記動作周波数またはその近傍の周波数で並列共振する。第２共振回路２０の共振電圧は整流回路２２で全波整流され、平滑キャパシタＣ２１，Ｃ２２、および電圧レギュレータ回路２３で平滑および安定化され、負荷Ｒｏへ所定の一定電圧を供給する。
【００２７】
図４は、本実施形態の別のワイヤレス電力伝送システム３０１Ｖの回路図である。この例では、受電装置２０１内のダイオードＤ１は整流回路を構成する。図３に示した整流回路２２は全波整流回路であるのに対し、図４に示すダイオードＤ１は半波整流回路である。その他の構成は図３に示したワイヤレス電力伝送システム３０１と同じである。
【００２８】
図５は、ワイヤレス電力伝送システム３０１の、直流入力電圧Viに対する直流出力電圧Voの比である電圧利得の周波数特性が、負荷の等価抵抗値の違いによってどのように変化するかを説明するための簡略回路図である。また、図６はその等価回路図である。
【００２９】
図５、図６において、送電交流電圧発生回路ALTはインバータ回路１１に相当する。また、図５、図６においては、受電装置２０１の整流平滑回路２１と負荷Ｒｏとを一つの負荷Ｒｏで表している。給電用ループ状導体Ｌｔと受電用ループ状導体Ｌｒは磁界結合する。
【００３０】
図６において、送電交流電圧発生回路ALTのインピーダンスが無視できる程度に小さいものとすると、第１キャパシタCtおよびインダクタ｛（Lt−Lm）＋Lm｝による第１の共振回路が構成される。また、負荷の等価抵抗値が小さいと、第２キャパシタＣｒおよびインダクタ｛（Lr−Lm）＋Lm｝による第２の共振回路が構成される。
【００３１】
このように、二つの共振回路が存在し、相互インダクタンスLmを介して結合するので、複合共振回路が構成され、偶モードと奇モードの共振モードが生じる。
【００３２】
ここで、給電用ループ状導体Ｌｔのインダクタンスと受電用ループ状導体ＬｒのインダクタンスをいずれもLで表し、第１キャパシタＣｔ、第２キャパシタＣｒのキャパシタンスをいずれもCで表すと、次の２つの共振周波数f1'，f1"が生じる。
【００３３】
f1'＝１／（２π√(L+Lm)C）
f1"＝１／（２π√(L-Lm)C）
給電用ループ状導体Ｌｔの自己インダクタンスをLt、受電用ループ状導体Ｌｒの自己インダクタンスをLr、結合係数をkで表すと、給電用ループ状導体Ｌｔと受電用ループ状導体Ｌｒとの結合による相互インダクタンスLmは、
Lm＝k√(Lt・Lr) の関係にある。
【００３４】
図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、上記複共振による共振特性を示す概略図である。いずれも横軸は周波数、縦軸は直流入力電圧に対する直流出力電圧の比である電圧利得である。図７（Ａ）は相互インダクタンスLmが≒０のときであり、単峰性となる。図７（Ｃ）は相互インダクタンスLmが大きいときの特性であり、双峰性となる。図７（Ｂ）は相互インダクタンスLmが中程度であるときの特性であり、ほぼ単峰性である。
【００３５】
図６に示した負荷Ｒｏの等価抵抗値が大きいとき、すなわち軽負荷であるときは、複共振が生じるので、電圧利得の周波数特性は図７（Ｃ）に示すような双峰性となる。負荷Ｒｏの等価抵抗値が小さいとき、すなわち重負荷であるときは、複共振は生じないので、電圧利得の周波数特性は、上記第１共振回路の共振周波数で電圧利得がピークになる単峰性となる。
【００３６】
したがって、負荷の等価抵抗値が大きく、且つ結合係数（結合度）kが大きいとき、直流入力電圧に対する直流出力電圧の比である電圧利得は双峰性となり、負荷の等価抵抗値が小さいとき、または、結合係数（結合度）kが小さいとき、電圧利得の周波数特性は単峰性となる。
【００３７】
図８、図９は、給電用ループ状導体Ｌｔと受電用ループ状導体Ｌｒとの結合係数kを変化させたときの電圧利得の周波数特性を示す図である。図８は、負荷Ｒｏの等価抵抗値＝100Ω（大きい値）のときの特性、図９は、負荷Ｒｏの等価抵抗値＝1Ω（小さい値）のときの特性である。いずれも、結合係数kを0.01から0.65まで５段階に変化させている。
【００３８】
負荷の等価抵抗値が大きいとき、図８に表れているように、上述の複合共振が生じて、電圧利得の周波数特性は双峰性となる。
【００３９】
図８、図９に示す例で、動作周波数が6.78MHzであれば、負荷の等価抵抗値が小さい受電装置、負荷の等価抵抗値が大きい受電装置のいずれについても、結合係数kが或るしきい値より小さいと（図８、図９に示した例ではk<0.1）、結合係数kが小さい程、電圧利得は小さくなる。そして、結合係数kが上記しきい値より大きくなる程、電圧利得のピーク周波数は高域へシフトするので、電圧利得は再び小さくなる。
【００４０】
図１０は、給電用ループ状導体Ｌｔと受電用ループ状導体Ｌｒとの結合係数kと電圧利得との関係を示す図である。結合係数kが上記しきい値0.1未満では、結合係数と電圧利得は正の相関関係にある。本実施形態では、この部分の特性を利用して、受電装置の受電電力に応じた結合係数が得られるように、受電用ループ状導体Ｌｒと給電用ループ状導体Ｌｔとの距離を、受電装置の負荷の軽重に応じた距離としている。
【００４１】
図１、図２に示した、受電用ループ状導体Ｌｒと給電用ループ状導体Ｌｔとの距離は、受電装置の負荷の軽重に応じた距離となっている。
【００４２】
受電装置２０１Ａの負荷Ｒｏは等価抵抗値が小さく重負荷である。すなわち、受電装置２０１Ａは第２種受電装置である。そのため、受電装置２０１Ａの受電用ループ状導体Ｌｒの開口面と受電面Ｓ２０との間隔ｄａを小さくすることにより、結合係数kを大きくする。このことにより、電圧利得が大きくなる。電圧利得が大きくなれば、直流出力電圧Voが高くなり、負荷Ｒｏに供給される電力（受電電力）は大きくなる。
【００４３】
受電装置２０１Ｃの負荷Ｒｏは等価抵抗値が大きく軽負荷である。すなわち、受電装置２０１Ｃは第１種受電装置である。そのため、受電装置２０１Ｃの受電用ループ状導体Ｌｒの開口面と受電面Ｓ２０との間隔ｄｃを大きくすることにより、結合係数kを小さくする。このことにより、電圧利得が小さくなる。電圧利得が小さくなれば、直流出力電圧Voが低くなり、負荷Ｒｏに供給される電力（受電電力）は小さくなる。
【００４４】
受電装置２０１Ｂの負荷Ｒｏは等価抵抗値が中程度である。そのため、受電装置２０１Ｂの受電用ループ状導体Ｌｒの開口面と受電面Ｓ２０との間隔ｄｂを、受電装置２０１Ｃの受電用ループ状導体Ｌｒの開口面と受電面Ｓ２０との間隔ｄｃよりも小さくし、受電装置２０１Ａの受電用ループ状導体Ｌｒの開口面と受電面Ｓ２０との間隔ｄａよりも大きくすることにより、結合係数kを中程度にする。このことにより、電圧利得は中程度となり、受電電力は中程度となる。
【００４５】
したがって、上記３つの間隔は、ｄａ＜ｄｂ＜ｄｃの関係である。このことで、受電装置２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃの各負荷Ｒｏに適した（必要な）電力が供給される。
【００４６】
また、周波数特性が単峰性に近づくため、受電電力や受電電圧利得の設定がしやすくなる。特に、複数の受電装置を送電装置に配置する場合、受電装置が単数である場合に比べ周波数特性の変化が大きくなるため、受電電圧利得の設定が複雑になる。受電装置の共振周波数を動作周波数に設定し、周波数特性が単峰性となる範囲で上記間隔を調整することで受電電圧利得の設定の難易度を低減できる。
【００４７】
《第２の実施形態》
第２の実施形態では、給電装置の構成が第１の実施形態とは異なるワイヤレス電力伝送システムについて示す。
【００４８】
図１１（Ａ）は第２の実施形態に係る給電装置１０２Ａの平面図、図１１（Ｂ）は給電装置１０２Ａの内部構造を示す概略正面図である。給電装置１０２Ａの給電面Ｓ１０は、区切線ＧＬによって、受電装置が載置される４つの領域Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ２１，Ｇ２２に区分されている。給電装置１０２Ａには、給電用ループ状導体Ｌｔ、第１キャパシタＣｔ、インバータ回路１１、およびＤＣ入力端子１４を備える。
【００４９】
図１２は第２の実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム３０２の概略斜視図である。受電装置２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃは、給電装置１０２Ａの給電面Ｓ１０の４つの領域のいずれかに載置される。受電装置２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃの構成は第１の実施形態で示した受電装置２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃと同じである。給電装置１０２Ａの構成は第１の実施形態で示した給電装置１０１と同じである。
【００５０】
図１３は第２の実施形態に係る給電装置１０２Ｂの平面図である。給電装置１０２Ｂの給電面は、区切線ＧＬによって、受電装置が載置される９つの領域Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３，Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３，Ｇ３１，Ｇ３２，Ｇ３３に区分されている。給電装置１０２Ｂの構成は第１の実施形態で示した給電装置１０１と同じである。
【００５１】
本実施形態によれば、給電用ループ状導体の開口面内のどの位置に受電用ループ状導体が対向するかを予測でき、受電電力や受電電圧利得の設定がしやすくなる。
【００５２】
《第３の実施形態》
第３の実施形態では、受電装置の構成が第１の実施形態とは異なるワイヤレス電力伝送システムについて示す。
【００５３】
図１４は第３の実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム３０３の概略斜視図である。受電装置２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃは、給電装置１０３の給電面Ｓ１０の４つの領域のいずれかに載置される。給電装置１０３の構成は第２の実施形態で示した給電装置１０２Ａと同じである。
【００５４】
受電装置２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃの受電電力をＷａ，Ｗｂ，Ｗｃで表すと、Ｗａ＞Ｗｂ＞Ｗｃの関係にある。すなわち、受電装置２０３Ｃは第１種受電装置であり、受電装置２０３Ａは第２種受電装置である。このような受電電力の違いに応じて、受電装置２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃの受電用ループ状導体Ｌｒの開口面の面積はそれぞれ異なる。受電装置２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃの受電用ループ状導体Ｌｒの開口面積をＳａ，Ｓｂ，Ｓｃで表すと、Ｓａ＞Ｓｂ＞Ｓｃの関係にある。また、本実施形態では、受電装置の受電面Ｓ２０から受電用ループ状導体Ｌｒまでの高さも異なる。受電装置２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃの受電面Ｓ２０から受電用ループ状導体Ｌｒまでの高さをｄａ，ｄｂ，ｄｃで表すと、ｄａ＜ｄｂ＜ｄｃの関係にある。
【００５５】
このように、受電用ループ状導体Ｌｒの面積を軽負荷になるほど小さくなるように設計することで、結合係数を容易に下げることができる。受電装置の高さ寸法に制限がある場合でも、本構造は適用できる。
【００５６】
《第４の実施形態》
第４の実施形態では、受電装置の構成が第１の実施形態とは異なるワイヤレス電力伝送システムについて示す。
【００５７】
図１５は第４の実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム３０４の概略斜視図である。受電装置２０４Ａ，２０４Ｂ，２０４Ｃは、給電装置１０４の給電面Ｓ１０の４つの領域のいずれかに載置される。給電装置１０４の構成は第２の実施形態で示した給電装置１０２Ａと同じである。
【００５８】
受電装置２０４Ａ，２０４Ｂ，２０４Ｃの受電電力をＷａ，Ｗｂ，Ｗｃで表すと、Ｗａ＞Ｗｂ＞Ｗｃの関係にある。すなわち、受電装置２０４Ｃは第１種受電装置であり、受電装置２０４Ａは第２種受電装置である。このような受電電力の違いに応じて、受電装置２０４Ａ，２０４Ｂ，２０４Ｃの受電用ループ状導体Ｌｒのターン数はそれぞれ異なる。受電装置２０４Ａ，２０４Ｂ，２０４Ｃの受電用ループ状導体Ｌｒのターン数をｎａ，ｎｂ，ｎｃで表すと、ｎａ＞ｎｂ＞ｎｃの関係にある。
【００５９】
このように、受電用ループ状導体Ｌｒのターン数を重負荷になるほど多くするように設計することで、結合係数を容易に上げることができる。受電装置の底面積に制限がある場合でも、本構造は適用できる。
【００６０】
最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。例えば、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６１】
ALT…送電交流電圧発生回路
Ｃ１１…キャパシタ
Ｃ２１，Ｃ２２…平滑キャパシタ
Ｃｔ…第１キャパシタ
Ｃｒ…第２キャパシタ
Ｄ１…ダイオード
Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３，Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３，Ｇ３１，Ｇ３２，Ｇ３３…領域
ＧＬ…区切線
Lm…相互インダクタンス
Ｌｒ…受電用ループ状導体
Ｌｔ…給電用ループ状導体
Ｑ１，Ｑ２…スイッチング素子
Ｒｏ…負荷
Ｓ１０…給電面
Ｓ２０…受電面
１０…第１共振回路
１１…インバータ回路
１２…駆動回路
１３…ＡＣアダプタ
１４…ＤＣ入力端子
２０…第２共振回路
２１…整流平滑回路
２２…整流回路
２３…電圧レギュレータ回路
１０１，１０２Ａ，１０２Ｂ，１０３，１０４…給電装置
２０１，２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ…受電装置
２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃ…受電装置
２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃ…受電装置
２０４Ａ，２０４Ｂ，２０４Ｃ…受電装置
３０１，３０１Ｖ，３０２，３０３，３０４…ワイヤレス電力伝送システム
【図１】
2016190094.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年7月19日(2017.7.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
（１）本発明のワイヤレス電力伝送システムは、
インダクタンスを有する給電用ループ状導体と、前記給電用ループ状導体に接続された第１キャパシタとを含む第１共振回路と、
直流入力電圧を交流電圧に変換して前記第１共振回路に印加するインバータ回路と、
を有する給電装置と、
インダクタンスを有し、前記給電用ループ状導体と結合する受電用ループ状導体と、前記受電用ループ状導体に並列接続された第２キャパシタとを含む第２共振回路と、
前記第２共振回路に生じる交流電圧を直流電圧に変換する整流平滑回路と、前記整流平滑回路によって変換された直流出力電圧によって駆動される負荷と、
をそれぞれ有する複数の受電装置と、
で構成されるワイヤレス電力伝送システムであって、
前記給電装置は、前記給電用ループ状導体の開口面が対向し、前記複数の受電装置を載置可能な給電面を備え、
前記複数の受電装置は、前記受電用ループ状導体の開口面が対向し、前記給電面に載置される受電面を備え、
前記給電用ループ状導体の開口面の面積は、前記受電用ループ状導体の開口面の面積よりも大きく、
前記複数の受電装置は、前記負荷が相対的に軽負荷である第１種受電装置と、前記負荷が前記第１種受電装置の前記負荷よりも相対的に重負荷である第２種受電装置と、を含み、
前記第１種受電装置の前記受電用ループ状導体の開口面と前記受電面との間隔をｄ１、前記第２種受電装置の前記受電用ループ状導体の開口面と前記受電面との間隔をｄ２でそれぞれ表すと、ｄ１＞ｄ２の関係であることを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インダクタンスを有する給電用ループ状導体と、前記給電用ループ状導体に接続された第１キャパシタとを含む第１共振回路と、
直流入力電圧を交流電圧に変換して前記第１共振回路に印加するインバータ回路と、
を有する給電装置と、
インダクタンスを有し、前記給電用ループ状導体と結合する受電用ループ状導体と、前記受電用ループ状導体に並列接続された第２キャパシタとを含む第２共振回路と、
前記第２共振回路に生じる交流電圧を直流電圧に変換する整流平滑回路と、前記整流平滑回路によって変換された直流出力電圧によって駆動される負荷と、
をそれぞれ有する複数の受電装置と、
で構成されるワイヤレス電力伝送システムであって、
前記給電装置は、前記給電用ループ状導体の開口面が対向し、前記複数の受電装置を載置可能な給電面を備え、
前記複数の受電装置は、前記受電用ループ状導体の開口面が対向し、前記給電面に載置される受電面を備え、
前記給電用ループ状導体の開口面の面積は、前記受電用ループ状導体の開口面の面積よりも大きく、
前記複数の受電装置は、前記負荷が相対的に軽負荷である第１種受電装置と、前記負荷が前記第１種受電装置の前記負荷よりも相対的に重負荷である第２種受電装置と、を含み、
前記第１種受電装置の前記受電用ループ状導体の開口面と前記受電面との間隔をｄ１、前記第２種受電装置の前記受電用ループ状導体の開口面と前記受電面との間隔をｄ２でそれぞれ表すと、ｄ１＞ｄ２の関係であることを特徴とするワイヤレス電力伝送システム。
【請求項２】
前記給電面は前記受電装置が載置される領域ごとに区分されている、請求項１に記載のワイヤレス電力伝送システム。
【請求項３】
前記第１種受電装置の前記受電用ループ状導体の開口面の面積をＳ１、前記第２種受電装置の前記受電用ループ状導体の開口面の面積をＳ２でそれぞれ表すと、Ｓ１＜Ｓ２の関係にある、請求項１または２に記載のワイヤレス電力伝送システム。
【請求項４】
前記第１種受電装置の前記受電用ループ状導体のターン数をｎ１、前記第２種受電装置の前記受電用ループ状導体のターン数をｎ２でそれぞれ表すと、ｎ１＜ｎ２の関係にある、請求項１から３のいずれかに記載のワイヤレス電力伝送システム。
【国際調査報告】
2016190094.tif 000018
2016190094.tif 000019
2016190094.tif 000020
2016190094.tif 000021