(57)【要約】  複数の受電器に効率良く電力を送電できる送電装置を提供する。  送電装置は、電子機器の搬送路に沿って配設される複数の１次側共振コイルであって、前記搬送路に沿って搬送される前記電子機器の２次側共振コイルに磁気共鳴によって電力を送電する複数の１次側共振コイルと、交流電源と前記複数の１次側共振コイルとの間に接続され、前記交流電源から前記複数の１次側共振コイルに供給される電力の位相を調整する、複数の位相調整部とを含み、前記複数の位相調整部は、それぞれ、前記交流電源から前記複数の１次側共振コイルに供給される電力の位相が揃うように、前記複数の１次側共振コイルに供給される電力の位相を調整する。
2015125276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器の搬送路に沿って配設される複数の１次側共振コイルであって、前記搬送路に沿って搬送される前記電子機器の２次側共振コイルに磁界共鳴によって電力を送電する複数の１次側共振コイルと、
交流源と前記複数の１次側共振コイルとの間に接続され、前記交流源から前記複数の１次側共振コイルに供給される電力の位相を調整する、複数の位相調整部と
を含み、
前記複数の位相調整部は、それぞれ、前記交流源から前記複数の１次側共振コイルに供給される電力の位相が揃うように、前記複数の１次側共振コイルに供給される電力の位相を調整する、送電装置。
【請求項２】
前記複数の位相調整部は、それぞれ、前記交流源と前記複数の１次側共振コイルとの間に接続される位相調整回路である、請求項１記載の送電装置。
【請求項３】
前記複数の位相調整部は、前記交流源から前記複数の１次側共振コイルに供給される電力の位相が揃うように、前記交流源と前記複数の１次側共振コイルとの間における電力の伝送距離が調整される、複数の伝送路である、請求項１記載の送電装置。
【請求項４】
前記複数の１次側共振コイルに対する、前記搬送路を搬送される前記電子機器の位置を検出する位置検出部と、
前記交流源と前記複数の１次側共振コイルとの間に接続され、前記交流源から前記複数の１次側共振コイルに供給される電力を増幅する複数の増幅器と、
前記位置検出部によって検出される前記電子機器の位置に基づき、前記複数の増幅器における電力の増幅度合を調整する制御部と
をさらに含む、請求項１乃至３のいずれか一項記載の送電装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記電子機器と前記１次側共振コイルとの位置ずれが大きくなると、前記増幅器における電力の増幅度合を大きくする、請求項４記載の送電装置。
【請求項６】
前記搬送路に沿って搬送される前記電子機器の通過を検出する通過検出部をさらに含み、
前記制御部は、前記通過検出部の検出結果に基づいて前記複数の１次側共振コイルのうちの１つに対応する電子機器が存在しないと判定すると、当該対応する電子機器が存在しない１次側共振コイルの前記搬送路における前後に位置する一対の１次側共振コイルに対応する一対の前記増幅器の増幅度合が小さくなるように調整する、請求項４又は５記載の送電装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記位置検出部によって検出される前記電子機器の位置に基づき、前記対応する電子機器が存在しない１次側共振コイルの前記搬送路における前後に位置する１次側共振コイルに対応する前記増幅器の増幅度合を調整する、請求項６記載の送電装置。
【請求項８】
前記一対の１次側共振コイルに対応する前記一対の増幅器の増幅度合は互いに異なる、請求項６又は７記載の送電装置。
【請求項９】
前記交流源に接続される複数の１次側コイルであって、それぞれ、前記交流源から供給される電力を電磁誘導によって前記複数の１次側共振コイルに供給する複数の１次側コイルをさらに含む、請求項１乃至８のいずれか一項記載の送電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、Ｍ（Ｍは２以上の整数）個の送電回路と、前記Ｍ個の送電回路を制御する制御手段とを備える非接触送電装置がある。前記送電回路は、直列に接続されたキャパシタと送電コイルとを含む送電側ＬＣタンク回路と、前記送電側ＬＣタンク回路に電力を供給する発振回路とを有する。前記Ｍ個の送電回路の送電コイルは、マトリクス状に配置され、前記制御手段は、前記Ｍ個の送電回路の送電コイルのうち少なくとも２個の送電コイルから到達する磁界の変化の位相が受電回路の受電コイルにおいて揃うように、前記Ｍ個の送電回路の各発振回路が発生する信号の位相を制御する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１９９９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の非接触送電装置は、ある１つの受電回路の受電コイルにおいて磁界の位相が揃うようにした場合には、別の位置にある他の受電回路の受電コイルでは磁界の位相が揃わなくなる。このため、複数の受電回路の受電コイルに同時に効率良く電力を送電することができない。【０００５】
そこで、複数の受電器に効率良く電力を送電できる送電装置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】
【０００６】
本発明の実施の形態の送電装置は、電子機器の搬送路に沿って配設される複数の１次側共振コイルであって、前記搬送路に沿って搬送される前記電子機器の２次側共振コイルに磁気共鳴によって電力を送電する複数の１次側共振コイルと、交流電源と前記複数の１次側共振コイルとの間に接続され、前記交流電源から前記複数の１次側共振コイルに供給される電力の位相を調整する、複数の位相調整部とを含み、前記複数の位相調整部は、それぞれ、前記交流電源から前記複数の１次側共振コイルに供給される電力の位相が揃うように、前記複数の１次側共振コイルに供給される電力の位相を調整する。
【発明の効果】
【０００７】
複数の受電器に効率良く電力を送電できる送電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】磁界共鳴を利用した充電システム３０の構成を示す図である。
【図２】図１に示す充電システムの等価回路を示す図である。
【図３】実施の形態１の送電装置１００を用いた送電システムを示す図である。
【図４】実施の形態１の送電装置１００の位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎの構成を示す図である。
【図５】電力の位相差αと受電電力との関係を示す図である。
【図６】電力の位相差αが０度の場合における、位置ずれに対する受電電力の特性を示す図である。
【図７】実施の形態１の送電装置１００における位置ずれに対する送電電力の特性を示す図である。
【図８】実施の形態２の送電装置２００を用いた送電システムを示す図である。
【図９】実施の形態３の送電装置３００を用いた送電システムを示す図である。
【図１０】上流側から２番目と４番目のＰＣ５００の受電器２０に含まれる２次側共振コイル３が受電する電力の位置ずれに対する特性を示す図である。
【図１１】実施の形態３の送電装置３００における位置ずれに対する送電電力の特性を示す図である。
【図１２】実施の形態３の送電装置３００の制御部３４０が実行する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の送電装置を適用した実施の形態について説明する。
【００１０】
＜実施の形態１＞
図１は、磁界共鳴を利用した充電システム３０の構成を示す図であり、図２は、図１に示す充電システムの等価回路を示す図である。
【００１１】
図１に示すように、実施の形態１の充電システム３０は、送電器１０と受電器２０を含む。
【００１２】
送電器１０は、１次側コイル１、１次側共振コイル２、及び整合回路５を含む。送電器１０には、交流電源４０が接続される。送電器１０は、交流電源４０が出力する電力を受電器２０に送電する。
【００１３】
受電器２０は、２次側共振コイル３、２次側コイル４、整流回路６、及びＤＣ／ＤＣコンバータ７を含む。受電器２０には、バッテリ５０が接続される。受電器２０は、送電器１０から伝送される電力を受電し、バッテリ５０に出力する。
【００１４】
まず、送電器１０に含まれる１次側コイル１、１次側共振コイル２、及び整合回路５と、交流電源４０について説明する。
【００１５】
図１に示すように、１次側コイル１は、ループ状のコイルであり、両端間に整合回路５を介して交流電源４０が接続されている。１次側コイル１は、１次側共振コイル２と非接触で近接して配置されており、１次側共振コイル２と電磁界結合される。１次側コイル１は、自己の中心軸が１次側共振コイル２の中心軸と一致するように配設される。中心軸を一致させるのは、１次側コイル１と１次側共振コイル２との結合強度を向上させるとともに、磁束の漏れを抑制して、不必要な電磁界が１次側コイル１及び１次側共振コイル２の周囲に発生することを抑制するためである。
【００１６】
また、図２の等価回路に示すように、１次側コイル１は、インダクタンスＬ１のコイルとして表すことができる。なお、１次側コイル１は、実際には抵抗成分とキャパシタ成分を含むが、図２では省略する。
【００１７】
１次側コイル１は、交流電源４０から整合回路５を経て供給される交流電力によって磁界を発生し、電磁誘導（相互誘導）により電力を１次側共振コイル２に送電する。
【００１８】
図１に示すように、１次側共振コイル２は、１次側コイル１と非接触で近接して配置されて１次側コイル１と電磁界結合されている。また、１次側共振コイル２は、所定の共振周波数を有し、非常に高いＱ値を有するように設計されている。１次側共振コイル２の共振周波数は、２次側共振コイル３の共振周波数と等しくされている。なお、図１では見やすさの観点から１次側共振コイル２の両端は開放されているが、１次側共振コイル２の両端の間に、共振周波数を調整するためのキャパシタが直列に接続される場合もある。
【００１９】
１次側共振コイル２は、所定の間隔を隔てて、対向するように配置される。１次側共振コイル２と２次側共振コイル３との間隔は、例えば、数メートル程度であってもよい。１次側共振コイル２と２次側共振コイル３の共振Qが十分大きければ、数メートル程度離れていても、磁界共鳴による電力の伝送が可能である。
【００２０】
また、１次側共振コイル２と２次側共振コイル３とは、互いの中心軸が一致する場合に、磁界共鳴の状態が最も良好になるが、磁界共鳴方式は、１次側共振コイル２と２次側共振コイル３との中心軸がずれていても電力を送電することができる。これは、電磁誘導方式に対する大きなメリットである。すなわち、磁界共鳴方式は、１次側共振コイル２と２次側共振コイル３との位置ずれに対しても強いというメリットがある。
【００２１】
また、図２の等価回路に示すように、１次側共振コイル２は、インダクタンスＬ２のコイルと、キャパシタンスＣ２のキャパシタを有するループ回路として表すことができる。キャパシタンスＣ２は、１次側共振コイル２の両端間に周波数調整用に接続されるキャパシタの容量である。なお、１次側共振コイル２は、実際には抵抗成分を含むが、図２では省略する。
【００２２】
１次側共振コイル２の共振周波数は、交流電源４０が出力する交流電力の周波数と同一の周波数になるように設定されている。１次側共振コイル２の共振周波数は、１次側共振コイル２のインダクタンスＬ２とキャパシタンスＣ２によって決まる。このため、１次側共振コイル２のインダクタンスＬ２とキャパシタンスＣ２は、１次側共振コイル２の共振周波数が、交流電源４０から出力される交流電力の周波数と同一の周波数になるように設定されている。
【００２３】
なお、１次側共振コイル２は、寄生容量だけで共振周波数を設定でき、かつ、１次側共振コイル２の浮遊容量を固定できる場合は、両端が開放されていてもよい。
【００２４】
整合回路５は、１次側コイル１と交流電源４０とのインピーダンス整合を取るために挿入されており、インダクタＬとキャパシタＣを含む。
【００２５】
交流電源４０は、磁界共鳴に必要な周波数の交流電力を出力する電源であり、出力電力を増幅するアンプを内蔵する。交流電源４０は、例えば、数百kHzから数十ＭＨｚ程度の高周波の交流電力を出力する。
【００２６】
以上の１次側コイル１、１次側共振コイル２、及び整合回路５を含む送電器１０は、交流電源４０から１次側コイル１に供給される交流電力を磁気誘導により１次側共振コイル２に送電し、１次側共振コイル２から磁界共鳴により電力を受電器２０の２次側共振コイル３に送電する。
【００２７】
次に、受電器２０に含まれる２次側共振コイル３、２次側コイル４、整流回路６、及びＤＣ／ＤＣコンバータ７と、バッテリ５０について説明する。
【００２８】
図１に示すように、受電器２０に含まれる２次側共振コイル３は、１次側共振コイル２と所定の間隔を隔てて、対向するように配置される。
【００２９】
図１では見やすさの観点から２次側共振コイル３の両端は開放されているが、２次側共振コイル３の両端間には、共振周波数を調整するためのキャパシタが直列に接続される場合もある。
【００３０】
２次側共振コイル３は、１次側共振コイル２と同一の共振周波数を有し、非常に高いＱ値を有するように設計されている。
【００３１】
２次側共振コイル３と１次側共振コイル２との間隔は、例えば、数メートル程度であってもよい。２次側共振コイル３と１次側共振コイル２は、共振Qが十分大きければ数メートル程度離れていても、磁界共鳴による電力の伝送が可能である。
【００３２】
また、２次側共振コイル３は、２次側コイル４と非接触で近接して配置されており、２次側コイル４と電磁界結合される。
【００３３】
また、図２の等価回路に示すように、２次側共振コイル３は、インダクタンスＬ３のコイルと、キャパシタンスＣ３のキャパシタを有するように表すことができる。キャパシタンスＣ３は、２次側共振コイル３の両端間に周波数調整用に接続されるキャパシタの容量である。なお、２次側共振コイル３は、実際には抵抗成分を含むが、図２では省略する。
【００３４】
２次側共振コイル３の共振周波数は、２次側共振コイル３のインダクタンスＬ３とキャパシタンスＣ３によって決まる。このため、２次側共振コイル３のインダクタンスＬ３とキャパシタンスＣ３は、２次側共振コイル３の共振周波数が、１次側共振コイル２の共振周波数と、交流電源４０から出力される交流電力の周波数と同一の周波数になるように設定されている。
【００３５】
なお、２次側共振コイル３は、寄生容量だけで共振周波数を設定でき、かつ、２次側共振コイル３の浮遊容量を固定できる場合は、両端が開放されていてもよい。
【００３６】
２次側共振コイル３を含む受電器２０は、送電器１０の１次側共振コイル２から磁界共鳴によって送電される電力を中継し、２次側コイル４に送電する。
【００３７】
図１に示すように、２次側コイル４は、１次側コイル１と同様のループ状のコイルであり、２次側共振コイル３と電磁界結合されるとともに、両端間に整流回路６が接続されている。
【００３８】
２次側コイル４は、自己の中心軸が２次側共振コイル３の中心軸と一致するように配設されている。２次側コイル４は、２次側共振コイル３と非接触で近接して配置されており、２次側共振コイル３と電磁界結合される。中心軸を一致させるのは、２次側共振コイル３と２次側コイル４の結合強度を向上させるとともに、磁束の漏れを抑制して、不必要な電磁界が２次側共振コイル３及び２次側コイル４の周囲に発生することを抑制するためである。
【００３９】
また、図２の等価回路に示すように、２次側コイル４は、インダクタンスＬ４のコイルとして表すことができる。なお、２次側コイル４は、実際には抵抗成分とキャパシタ成分を含むが、図２では省略する。
【００４０】
２次側コイル４は、２次側共振コイル３から電磁誘導（相互誘導）により電力を受電し、電力を整流回路６に供給する。
【００４１】
整流回路６は、４つのダイオード７Ａ〜７Ｄ及びキャパシタ７Ｅを有する。ダイオード７Ａ〜７Ｄは、ブリッジ状に接続されており、２次側コイル４から入力される電力を全波整流して出力する。キャパシタ７Ｅは、ダイオード７Ａ〜７Ｄを含むブリッジ回路の出力側に接続される平滑用キャパシタであり、ダイオード７Ａ〜７Ｄを有するブリッジ回路で全波整流された電力を平滑化して直流電力として出力する。
【００４２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ７は、整流回路６の出力側に接続されており、整流回路６から出力される直流電力の電圧をバッテリ５０の定格電圧に変換して出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ７は、整流回路６の出力電圧の方がバッテリ５０の定格電圧よりも高い場合は、整流回路６の出力電圧をバッテリ５０の定格電圧まで降圧する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ７は、整流回路６の出力電圧の方がバッテリ５０の定格電圧よりも低い場合は、整流回路６の出力電圧をバッテリ５０の定格電圧まで昇圧する。
【００４３】
以上の２次側共振コイル３、２次側コイル４、整流回路６、及びＤＣ／ＤＣコンバータ７を含む受電器２０は、送電器１０から送電される交流電力を直流電力に変換し、さらにバッテリ５０の定格電圧に変換してバッテリ５０に供給する。
【００４４】
バッテリ５０は、繰り返し充電が可能な二次電池であればよく、例えば、リチウムイオン電池を用いることができる。
【００４５】
なお、１次側コイル１、１次側共振コイル２、２次側共振コイル３、２次側コイル４は、例えば、銅線を巻回することによって作製される。しかしながら、１次側コイル１、１次側共振コイル２、２次側共振コイル３、２次側コイル４の材質は、銅以外の金属（例えば、金、アルミニウム等）であってもよい。また、１次側コイル１、１次側共振コイル２、２次側共振コイル３、２次側コイル４の材質は異なっていてもよい。
【００４６】
このような充電システム３０において、１次側コイル１及び１次側共振コイル２が電力の送電側であり、２次側共振コイル３及び２次側コイル４が電力の受電側である。
【００４７】
充電システム３０は、１次側共振コイル２と２次側共振コイル３との間で生じる磁界共鳴を利用して送電側から受電側に電力を送電する磁界共鳴方式である。このため、充電システム３０は、送電側から受電側に電磁誘導で電力を送電する電磁誘導方式よりも長距離での電力の伝送が可能である。
【００４８】
上述のように、磁界共鳴方式は、１次側共振コイル２（送電側のコイル）と２次側共振コイル３（受電側のコイル）の位置ずれに対しても、電磁誘導方式よりも強いというメリットがある。このように、磁界共鳴方式は、共振コイル同士の間の距離又は位置ずれについて、電磁誘導方式よりも自由度が高く、ポジションフリーというメリットがある。
【００４９】
このため、実施の形態１では、２次側共振コイル３に対して、１次側共振コイル２が移動する場合について説明する。
【００５０】
図３は、実施の形態１の送電装置１００を用いた送電システムを示す図である。
【００５１】
送電装置１００は、送電器１１０−１、１１０−２、・・・、１１０−Ｎ、位相補正器１２０−１、１２０−２、・・・、１２０−Ｎ、増幅器１３０−１、１３０−２、・・・、１３０−Ｎ、制御部１４０、及び通過検出部１５０を含む。ここで、Ｎは２以上の整数であり、例えば１５である。また、送電装置１００には、信号発生器１８０が接続されている。
【００５２】
送電器１１０−１、１１０−２、・・・、１１０−Ｎ、位相補正器１２０−１、１２０−２、・・・、１２０−Ｎ、増幅器１３０−１、１３０−２、・・・、１３０−Ｎは、それぞれ、Ｎ個ずつ設けられている。
【００５３】
また、送電装置１００は、搬送ベルト４００の下側に配設されている。搬送ベルト４００は、一例として、工場内に設置されており、ノート型のＰＣ（Personal Computer）５００−１、５００−２、・・・、５００−Ｎを搬送する。
【００５４】
図３に示す搬送ベルト４００の下に送電装置１００が配設されている区間は、送電装置１００からＰＣ５００−１、５００−２、・・・、５００−Ｎに磁界共鳴によって電力を送電する区間（送電区間）である。送電区間は、ＰＣ５００−１、５００−２、・・・、５００−Ｎのバッテリを充電するために設けられている。
【００５５】
ＰＣ５００−１、５００−２、・・・、５００−Ｎは、一定の間隔で搬送ベルト４００の上を搬送され、停止することなく所定の速度で送電区間を通過する。ＰＣ５００−１、５００−２、・・・、５００−Ｎは、送電器１１０−１、１１０−２、・・・、１１０−Ｎが配設される間隔と等しい間隔をあけて搬送ベルト４００に搭載され、次から次に搬送される。送電区間では、Ｎ個のＰＣ５００−１、５００−２、・・・、５００−Ｎが常に搬送されている。
【００５６】
なお、以下では、送電器１１０−１、１１０−２、・・・、１１０−Ｎを送電器１１０−１〜１１０−Ｎと記す。また、送電器１１０−１〜１１０−Ｎを特に区別しない場合には、単に送電器１１０と称す。
【００５７】
同様に、位相補正器１２０−１、１２０−２、・・・、１２０−Ｎ、及び、増幅器１３０−１、１３０−２、・・・、１３０−Ｎを、それぞれ、位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎ、及び、増幅器１３０−１〜１３０−Ｎと記す。また、位相補正器１２０−１、１２０−２、・・・、１２０−Ｎ、及び、増幅器１３０−１、１３０−２、・・・、１３０−Ｎを区別しない場合には、それぞれ、単に位相補正器１２０、及び、増幅器１３０と称す。
【００５８】
また、ＰＣ５００−１、５００−２、・・・、５００−Ｎを、ＰＣ５００−１〜５００−Ｎと記す。ＰＣ５００−１、５００−２、・・・、５００−Ｎを特に区別しない場合には、単にＰＣ５００と称す。
【００５９】
送電器１１０−１〜１１０−Ｎは、それぞれ、位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎ、及び、増幅器１３０−１〜１３０−Ｎを介して、信号発生器１８０に接続されている。
【００６０】
上述のように、送電器１１０−１〜１１０−Ｎは、ＰＣ５００−１〜５００−Ｎが搬送される際の間隔と等しい間隔をあけて配設されている。
【００６１】
図３では、説明の便宜上、送電器１１０−１〜１１０−Ｎの構成要素として１次側共振コイル２のみを示す。しかしながら、実際には、送電器１１０−１〜１１０−Ｎは、それぞれ、図１及び図２に示す送電器１０から１次側コイル１を取り除き、１次側共振コイル２を整合回路５に直接的に接続した構成を有する。
【００６２】
送電器１１０−１〜１１０−Ｎの各１次側共振コイル２は、搬送ベルト４００の搬送面の平行になるように（各１次側共振コイル２の中心軸が搬送面と垂直になるように）配設されている。
【００６３】
また、送電器１１０−１〜１１０−Ｎの整合回路５（図１及び図２参照）は、それぞれ、増幅器１３０−１〜１３０−Ｎに接続される。
【００６４】
位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎは、それぞれ、信号発生器１８０と、増幅器１３０−１〜１３０−Ｎとの間に接続されている。位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎの各々は、位相調整部及び位相調整回路の一例である。
【００６５】
位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎと信号発生器１８０との間の距離はそれぞれ異なり、位相補正器１２０−１と信号発生器１８０との間の距離が最も短く、位相補正器１２０−Ｎと信号発生器１８０との間の距離は最も長い。
【００６６】
位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎは、信号発生器１８０から入力される交流信号の位相を揃えて出力できるように、それぞれ、遅延時間Δｔ１、Δｔ２、・・・、ΔｔＮだけ遅延を与える。
【００６７】
遅延時間Δｔ１〜ΔｔＮは、遅延時間Δｔ１が最も長く、順番に短くなり、遅延時間ΔｔＮが最も短い。遅延時間Δｔ１〜ΔｔＮは、信号発生器１８０から位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎを経て増幅器１３０−１〜１３０−Ｎまで電力が伝送される時間が揃うような時間に設定されている。なお、遅延時間Δｔ１、Δｔ２、・・・、ΔｔＮは、位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎと信号発生器１８０との間における電力の伝送速度が一例として光速Ｃの０．６倍であるものとして設定してある。
【００６８】
これにより、位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎからは、位相が揃えられた（位相が一致した）交流信号が出力される。
【００６９】
増幅器１３０−１〜１３０−Ｎは、それぞれ、位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎと、送電器１１０−１〜１１０−Ｎとの間に接続されている。増幅器１３０−１〜１３０−Ｎは、それぞれ、位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎで位相が補正された電力を所定の増幅率で増幅して出力する。
【００７０】
制御部１４０は、通過検出部１５０の検出結果に応じて、増幅器１３０−１〜１３０−Ｎにおける増幅率を制御する。制御部１４０は、例えば、内部メモリを有するマイクロコンピュータによって実現される。制御部１４０は、増幅器１３０−１〜１３０−Ｎの増幅率を制御するための制御データを内部メモリに格納しており、通過検出部１５０の検出結果に応じて、増幅器１３０−１〜１３０−Ｎにおける増幅率を制御する。なお、制御部１４０による増幅率の制御については後述する。
【００７１】
通過検出部１５０は、搬送ベルト４００の搬送方向において、送電器１１０−１よりも上流側に所定距離だけ離れた場所に配設され、ＰＣ５００−１〜５００−Ｎの通過を検出する。通過検出部１５０は、例えば、赤外線センサのように物品の通過を検出できるセンサであればよい。通過検出部１５０は、通過検出部の一例である。
【００７２】
通過検出部１５０は、検出結果を表す信号を制御部１４０に出力する。通過検出部１５０は、ＰＣ５００−１〜５００−Ｎの通過を検出すると、ＰＣ５００−１〜５００−Ｎの通過を表す信号を出力する。
【００７３】
なお、実施の形態１では、ＰＣ５００−１〜５００−Ｎは、送電器１１０−１〜１１０−Ｎが配置される間隔と等しい間隔で搬送ベルト４００の上に並べられた状態で搬送され、搬送ベルト４００の移動速度は一定である。
【００７４】
従って、通過検出部１５０で先頭のＰＣ５００−１の通過を検出すれば、ＰＣ５００−１〜５００−Ｎが送電器１１０−１〜１１０−Ｎを通過するタイミングは、通過検出部１５０から送電器１１０−１までの距離、送電器１１０−１〜１１０−Ｎ同士の間隔、及び、搬送ベルト４００の移動速度に基づいて検知できる。
【００７５】
また、通過検出部１５０で先頭のＰＣ５００−１の通過を検出すれば、ＰＣ５００−１〜５００−ＮのＰＣ５００−１〜５００−Ｎに対する位置を検出することができる。このため、通過検出部１５０は、位置検出部の一例である。
【００７６】
信号発生器１８０は、出力端子が位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎの入力端子に接続されている。信号発生器１８０は、送電器１１０−１〜１１０−Ｎから送電する交流電力の元になる交流信号を位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎに出力する。
【００７７】
信号発生器１８０は、交流源の一例であり、１次側共振コイル２と２次側共振コイル３との間で生じさせる磁界共鳴による共振の共振周波数に等しい交流信号を発生する回路であればよい。
【００７８】
なお、共振周波数は予め所定の周波数に設定される。ここでは、一例として共振周波数が６.７８ＭＨｚであることとする。このような磁界共鳴に利用する共振周波数は、法律等によって割り当てが決められる。従って、信号発生器１８０が出力する交流信号の周波数は、磁界共鳴に利用する共振周波数に合わせて設定すればよい。
【００７９】
搬送ベルト４００は、ＰＣ５００の動作確認試験を行うラインの下流側に設けられており、動作確認試験をパスしたＰＣ５００のみを搬送するベルト状の搬送装置である。搬送ベルト４００は、搬送路の一例である。
【００８０】
図３には動作確認試験をパスしたＰＣ５００−１〜５００−Ｎが搬送ベルト４００によって搬送される状態を示す。搬送ベルト４００は、図３における左から右の方向（矢印の方向）にＰＣ５００−１〜５００−Ｎを搬送する。
【００８１】
ＰＣ５００−１〜５００−Ｎは、それぞれ、受電器２０−１〜２０−Ｎと、負荷回路５０１−１〜５０１−Ｎとを含む。以下では、受電器２０−１〜２０−Ｎ、及び、負荷回路５０１−１〜５０１−Ｎを特に区別しない場合は、それぞれ、単に受電器２０、及び、負荷回路５０１と称す。
【００８２】
受電器２０−１〜２０−Ｎは、それぞれ、図１及び図２に示す受電器２０と同様であり、２次側共振コイル３、２次側コイル４、整流回路６、ＤＣ／ＤＣコンバータ７を有する。受電器２０−１〜２０−Ｎの各２次側共振コイル３は、ＰＣ５００−１〜５００−Ｎが搬送ベルト４００に載せられた状態で、搬送ベルト４００の搬送面と平行になるように（各２次側共振コイル３の中心軸が搬送面と垂直になるように）配設される。このため、ＰＣ５００−１〜５００−Ｎが搬送ベルト４００に載せられた状態で、各２次側共振コイル３の中心軸と、各１次側共振コイル２の中心軸とは一致する。
【００８３】
負荷回路５０１−１〜５０１−Ｎは、ＰＣ５００−１〜５００−ＮのＣＰＵ(Central Processing Unit)、キャッシュメモリ等の主記憶装置、ハードディスクドライブ等の補助記憶装置、及び、バッテリ等である。
【００８４】
ＰＣ５００−１〜５００−Ｎの受電器２０−１〜２０−Ｎは、搬送ベルト４００によって搬送される間に、送電器１１０−１〜１１０−Ｎから電力を受電する。これにより、ＰＣ５００−１〜５００−Ｎのバッテリが充電される。
【００８５】
送電装置１００は、信号発生器１８０から位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎに入力される交流信号に、それぞれ、遅延時間Δｔ１〜ΔｔＮを与えて位相を補正して、増幅器１３０−１〜１３０−Ｎに入力する。
【００８６】
位相が補正された交流信号は、増幅器１３０−１〜１３０−Ｎで増幅されて交流電力となり、それぞれ、送電器１１０−１〜１１０−Ｎから磁界共鳴でＰＣ５００−１〜５００−Ｎの受電器２０−１〜２０−Ｎに送電される。これにより、ＰＣ５００−１〜５００−Ｎのバッテリが充電される。
【００８７】
なお、実施の形態１の送電システムは、送電装置１００と信号発生器１８０とを含むシステムである。
【００８８】
図４は、実施の形態１の送電装置１００の位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎの構成を示す図である。図４には、位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎに加えて、制御部１４０及び信号発生器１８０を示す。
【００８９】
位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎは、同様の構成を有するため、ここでは位相補正器１２０−１について説明する。
【００９０】
位相補正器１２０−１は、Ａ／Ｄ変換器１２１、デジタル遅延回路１２２、及びフィルタ１２３を有する。
【００９１】
Ａ／Ｄ変換器１２１は、入力端子が信号発生器１８０の出力端子に接続されており、出力端子がデジタル遅延回路１２２の入力端子に接続されている。Ａ／Ｄ変換器１２１は、信号発生器１８０から出力される交流信号（アナログ信号）をデジタル変換して、デジタル遅延回路１２２に出力する。
【００９２】
デジタル遅延回路１２２は、入力端子がＡ／Ｄ変換器１２１の出力端子に接続されており、出力端子がフィルタ１２３の入力端子に接続されている。また、デジタル遅延回路１２２には、制御部１４０から制御信号が入力される。
【００９３】
制御部１４０から位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎのデジタル遅延回路１２２に入力される制御信号は、それぞれ、上述の遅延時間Δｔ１〜ΔｔＮを実現するためのカウント値である。制御部１４０は、システムクロックに基づいて遅延時間Δｔ１〜ΔｔＮの各々に対応するカウント値を表す制御信号を生成し、位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎのデジタル遅延回路１２２に出力する。
【００９４】
デジタル遅延回路１２２は、Ａ／Ｄ変換器１２１から入力される交流信号（デジタル値）に、制御部１４０から入力される制御信号に基づく遅延時間を与え、遅延させた交流信号（デジタル値）をフィルタ１２３に出力する。このようなデジタル遅延回路１２２としては、例えば、ＤＬＬ（Delay Locked Loop）を用いることができる。
【００９５】
フィルタ１２３は、入力端子がデジタル遅延回路１２２の出力端子に接続され、出力端子がアンプ１３０の入力端子に接続される。フィルタ１２３は、デジタル遅延回路１２２から出力される交流信号（デジタル値）からノイズを除去するとともに、アナログ値に変換した交流信号をアンプ１３０に出力する。
【００９６】
以上のようにして、位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎは、それぞれ、信号発生器１８０から入力される交流信号を遅延させてアンプ１３０−１〜１３０−Ｎに出力する。位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎから出力されるＮ個の交流信号の位相は、一致している。
【００９７】
このため、送電器１１０−１〜１１０−Ｎから送電される電力の位相は、すべて一致している。このように、送電器１１０−１〜１１０−Ｎから送電される電力の位相を一致させるのは、送電器１１０−１〜１１０−Ｎがそれぞれ受電器２０−１〜２０−Ｎに向けて出力する電力は互いに影響を及ぼし合うため、位相が異なると受電器２０−１〜２０−Ｎにおける受電効率が低下するからである。
【００９８】
ここで、図５を用いて、位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎで交流信号の位相を揃えることなく、位相の異なる交流信号が送電器１１０−１〜１１０−Ｎから出力される場合に、受電器２０−１〜２０−Ｎで受電される電力（受電電力）について説明する。
【００９９】
信号発生器１８０から送電器１１０−１〜１１０−Ｎの各々までのＮ通りの伝送路の長さの差は、均等であることとする。
【０１００】
送電器１１０−１〜１１０−Ｎのうち、隣り合う２つの送電器１１０が送電する電力同士の位相差をαとする。また、図５には、送電器１１０−１〜１１０−Ｎに対する受電器２０−１〜２０−Ｎの位置ずれによる影響も併せて示す。
【０１０１】
送電器１１０−１〜１１０−Ｎに対する受電器２０−１〜２０−Ｎの位置ずれとは、送電器１１０−１〜１１０−Ｎの１次側共振コイル２に対する、ＰＣ５００−１〜５００−Ｎに含まれる受電器２０−１〜２０−Ｎの２次側共振コイル３の位置ずれを意味する。
【０１０２】
図５は、電力の位相差αと受電電力との関係を示す図である。受電電力は、送電電力に対する受電電力の割合（％）で表す。また、図５には、送電器１１０−１〜１１０−Ｎに対する受電器２０−１〜２０−Ｎの位置ずれが０ピッチから０.５ピッチの場合における電力の位相差αに対する受電電力の特性を示す。
【０１０３】
なお、１ピッチは、送電器１１０−１〜１１０−Ｎのうちの隣り合う送電器１１０同士の間隔である。このため、位置ずれが０ピッチの場合は、送電器１１０−１〜１１０−Ｎに対する受電器２０−１〜２０−Ｎの位置ずれはなく、お互いの中心軸が一致している状態である。
【０１０４】
また、位置ずれが０.５ピッチの場合は、送電器１１０−１〜１１０−Ｎのうちの隣り合う送電器１１０同士の中央に、受電器２０−１〜２０−Ｎの中心軸が存在する状態である。位置ずれが０.５ピッチとは、送電器１１０−１〜１１０−Ｎに対する受電器２０−１〜２０−Ｎの位置ずれが最大の場合である。
【０１０５】
また、磁界共鳴方式では、送電器１１０−１〜１１０−Ｎに対して受電器２０−１〜２０−Ｎの位置がずれていても、受電器２０−１〜２０−Ｎは電力を受電する。このため、ある一つの受電器２０は、自己に対応する送電器１１０だけではなく、自己に対応する送電器１１０の隣にある送電器１１０、及び、そのまたさらに隣にある送電器１１０からも電力を受電する。
【０１０６】
従って、送電器１１０−１〜１１０−Ｎの各々の送電電力の量は、上述のように、受電器２０−１〜２０−Ｎの各々が複数の送電器１１０から受電することを考慮した上で、受電器２０−１〜２０−Ｎの各々が適切な量の電力を受電できるような基準値に設定される。
【０１０７】
図５に示す受電電力は、このような送電電力の基準値に対する割合を百分率で表す。
【０１０８】
なお、図５に示す特性は、以下の条件の下で電磁界シミュレーションによって得られたものである。１次側共振コイル２及び２次側共振コイル３の線径は１ｍｍ、１次側共振コイル２と２次側共振コイル３との間で生じる磁界共鳴による共振の共振周波数は６．７８ＭＨｚとした。また、１次側共振コイル２と２次側共振コイル３との間で電力を送電する送電距離は、お互いの中心軸が一致している状態で５０ｍｍである。
【０１０９】
また、１次側共振コイル２としては平面視で長方形状の渦状に巻回したコイルを用いた。長方形の外寸は、縦６０ｍｍ×横９９０ｍｍであり、このような長方形に収まるように、平面状に５巻にしたコイルを１次側共振コイル２として用いた。また、隣り合う１次側共振コイル２同士のコイルピッチは１０００ｍｍ（中心間）であり、隣り合う１次側共振コイル２同士の間に１０ｍｍの間隔をおいて、横方向に並べた。
【０１１０】
２次側共振コイル３としては平面視で長方形状の渦状に巻回したコイルを用いた。長方形の外寸は、縦６０ｍｍ×横９００ｍｍであり、このような長方形に収まるように、平面状に５巻にしたコイルを２次側共振コイル３として用いた。また、２次側コイル４としては平面視で長方形状の渦状に巻回したコイルを用いた。長方形の外寸は、縦６０ｍｍ×横９００ｍｍであり、このような長方形に収まるように、平面状に２巻にしたコイルを２次側コイル４として用いた。
【０１１１】
なお、シミュレーションでは、上述のように平面視で長方形状のコイルを１次側共振コイル２、２次側共振コイル３、２次側コイル４として用いたが、これらのコイルは平面視で円形状又は正方形状等の様々な形状に巻回されたコイルであってもよい。
【０１１２】
図５に示すように、位置ずれが０ピッチで位相差αが０度の場合の受電電力の値を百分率（％）で表し、上述した受電電力の値を１００％とした。位相差αが０度から１８０度まで変化すると、受電電力は多少低下するが、約９５％以上の値を示した。これにより、位置ずれがなければ位相差αが増大しても、受電電力に対する影響は少ないことが分かった。
【０１１３】
また、位置ずれが０．１ピッチから０．５ピッチに増大すると、位相差αが０度の場合の受電電力の変化はほとんど無いが、位相差αが０度から１８０度まで変化すると、受電電力が低下した。受電電力は、図５に示すように、位相差αの増大に伴い、位置ずれが大きいほど低下した。特に、位置ずれが０．５ピッチで位相差αが１８０度の場合には、受電電力は略０％であった。これにより、位置ずれがある場合は、位相差αの増大に伴って受電電力が低下することが分かった。
【０１１４】
また、上述したように、信号発生器１８０から送電器１１０−１〜１１０−Ｎの各々までのＮ通りの伝送路の長さの差は均等であるため、ある送電器１１０の２つ隣にある送電器１１０の送電電力の位相と、ある送電器１１０の送電電力の位相との位相差は２αになる。
【０１１５】
従って、送電器１１０−１〜１１０−Ｎの各々の送電電力の位相が異なると、受電器２０−１〜２０−Ｎの各々における受電電力が低下することになる。
【０１１６】
図６は、電力の位相差αが０度の場合における、位置ずれに対する受電電力の特性を示す図である。すなわち、図６に示す特性は、図５に示す特性で位相差αが０度の場合で、位置ずれが０ピッチから０．５ピッチまでの場合の受電電力を抽出したものである。
【０１１７】
図６に示すように、位相差αが０度の場合に、受電電力は、位置ずれが０ピッチの場合の約１００％から位置ずれの変化に伴って低下し、位置ずれが０．５ピッチになると約９６．５％であった。
【０１１８】
このように、位相差αを０度に設定しても、位置ずれによって受電電力が３．５％ほど低下することが分かった。
【０１１９】
以上より、実施の形態１の送電装置１００では、まず、位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎで、それぞれ、信号発生器１８０から入力される交流信号を遅延させることにより、送電器１１０−１〜１１０−Ｎから送電される電力の位相をすべて一致させる。
【０１２０】
すなわち、送電器１１０−１〜１１０−Ｎから送電される電力の位相差が０度になるように、信号発生器１８０から入力される交流信号に対して位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎで与える遅延時間Δｔ１〜ΔｔＮを設定する。
【０１２１】
また、上述の位相の調整に加えて、送電器１１０−１〜１１０−Ｎの１次側共振コイル２と、ＰＣ５００−１〜５００−Ｎに含まれる受電器２０−１〜２０−Ｎの２次側共振コイル３との位置ずれに応じて、送電器１１０−１〜１１０−Ｎの１次側共振コイル２から送電する電力を調整する。
【０１２２】
送電器１１０−１〜１１０−Ｎの１次側共振コイル２と、ＰＣ５００−１〜５００−Ｎに含まれる受電器２０−１〜２０−Ｎの２次側共振コイル３との位置ずれは、通過検出部１５０でＰＣ５００−１の通過を検出することによって検出できる。
【０１２３】
上述したように、ＰＣ５００−１〜５００−Ｎが送電器１１０−１〜１１０−Ｎを通過するタイミングは、通過検出部１５０から送電器１１０−１までの距離、送電器１１０−１〜１１０−Ｎ同士の間隔、及び、搬送ベルト４００の移動速度に基づいて検知できる。また、ＰＣ５００−１〜５００−Ｎと送電器１１０−１〜１１０−Ｎは、搬送ベルト４００による搬送方向において互いに等しい間隔で配置される。
【０１２４】
従って、通過検出部１５０で先頭のＰＣ５００−１の通過を検出すれば、送電器１１０−１〜１１０−Ｎの１次側共振コイル２と、ＰＣ５００−１〜５００−Ｎに含まれる受電器２０−１〜２０−Ｎの２次側共振コイル３との位置ずれを検出することができる。
【０１２５】
また、送電器１１０−１〜１１０−Ｎの１次側共振コイル２から送電する電力の調整は、増幅器１３０−１〜１３０−Ｎの増幅率を制御部１４０で制御することによって実現する。具体的には、制御部１４０が図７に示す特性に基づいて増幅器１３０−１〜１３０−Ｎの増幅率を補正することにより、増幅器１３０−１〜１３０−Ｎの増幅率を制御する。
【０１２６】
図７は、実施の形態１の送電装置１００における位置ずれに対する送電電力の特性を示す図である。図７に示す特性は、制御部１４０の内部メモリに格納される制御データであり、増幅器１３０−１〜１３０−Ｎの増幅率を制御するために用いられる制御データである。
【０１２７】
ここで、位置ずれとは、送電器１１０−１〜１１０−Ｎに対する受電器２０−１〜２０−Ｎの位置ずれである。また、図７に示す送電電力は、送電器１１０−１〜１１０−Ｎから送電する電力を百分率（％）で表したものであり、１００％は、上述した送電電力の基準値を表す。
【０１２８】
図７に示すように、位置ずれが０ピッチの場合は、送電電力を１００％に設定する。位置ずれが生じていない場合は、送電電力は基準値（１００％）で足りるからである。
【０１２９】
また、位置ずれの増大に伴って送電電力を徐々に増大させ、位置ずれが０．５ピッチのときに送電電力が約１０３．５％になるようにする。また、位置ずれが０．５ピッチよりも大きくなると、送電電力を徐々に低下させ、位置ずれが１．０ピッチのときに送電電力が１００％に戻るように設定する。
【０１３０】
なお、上述したように、位置ずれは０．５ピッチが最大であり、位置ずれが０ピッチであることと、位置ずれが１．０ピッチであることとは等価であるため、図７に示す特性は、位置ずれが０．５ピッチになるときの送電電力が最大になり、０．５ピッチを境に左右で対称な特性である。
【０１３１】
このような特性は、図６に示す特性の逆特性として求めることができる。このため、図７に示す送電電力の最大値は、約１０３．５％になっている。これは、図６に示したように、位置ずれによって受電電力が約３．５％ほど低下することに対応している。
【０１３２】
以上より、実施の形態１の送電装置１００の制御部１４０は、位置ずれに対して送電器１１０−１〜１１０−Ｎから送電する電力が図７に示す特性のように変化するように、増幅器１３０−１〜１３０−Ｎの増幅率を制御する。
【０１３３】
上述したように、送電器１１０−１〜１１０−Ｎの１次側共振コイル２と、ＰＣ５００−１〜５００−Ｎに含まれる受電器２０−１〜２０−Ｎの２次側共振コイル３との位置ずれは、通過検出部１５０でＰＣ５００−１の通過を検出することによって検出できる。
【０１３４】
従って、通過検出部１５０がＰＣ５００−１の通過を検出する検出結果に基づいて、制御部１４０が図７に示す特性を用いて増幅器１３０−１〜１３０−Ｎの増幅率を補正すれば、位置ずれによる受電器２０−１〜２０−Ｎにおける受電電力の低下分を補正することができる。
【０１３５】
以上、実施の形態１によれば、複数の受電器２０−１〜２０−Ｎに効率良く電力を送電できる送電装置１００を提供することができる。
【０１３６】
また、実施の形態１の送電装置１００は、１つの信号発生器１８０が発生する交流信号に基づく交流電力を複数の送電器１１０から効率良く送電できるため、複数の送電器１１０の各々に交流電源を設ける必要がなく、装置構成を簡略化できる。
【０１３７】
なお、以上では、送電器１１０が１次側コイル１を含まずに、１次側共振コイル２を整合回路５に直接的に接続した構成を有する形態について説明したが、送電器１１０は、１次側コイル１を含んでいてもよい。
【０１３８】
＜実施の形態２＞
図８は、実施の形態２の送電装置２００を用いた送電システムを示す図である。
【０１３９】
送電装置２００は、実施の形態１の送電装置１００（図３参照）の位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎをケーブル２２０−１〜２２０−Ｎに置き換えるとともに、制御部１４０及び通過検出部１５０（図３参照）を取り除いたものである。その他の構成は、実施の形態１の送電装置１００と同様である。このため、同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１４０】
実施の形態２の送電装置２００では、送電器１１０−１〜１１０−Ｎに対する受電器２０−１〜２０−Ｎの位置ずれは考慮しない。このため、実施の形態２の送電装置２００は、制御部１４０及び通過検出部１５０（図３参照）を取り除いた構成を有する。
【０１４１】
位置ずれに対する受電電力の変動は、実施の形態１で図６を用いて説明したように、約３．５％未満である。これに対して、位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎで交流信号の位相を揃えることなく、位相の異なる交流信号を送電器１１０−１〜１１０−Ｎから出力した場合には、受電電力は約０％まで低下することが分かっている（図５参照）。
【０１４２】
すなわち、実施の形態１の制御部１４０が行う位置ずれに対する送電電力の補正は、位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎを用いて送電器１１０−１〜１１０−Ｎの送電電力の位相を揃えることに比べると、受電器２０−１〜２０−Ｎの受電電力に与える影響が小さい。
【０１４３】
このため、実施の形態２では、送電器１１０−１〜１１０−Ｎの送電電力の位相を揃えることのみを行う。また、実施の形態２の送電装置２００は、実施の形態の位相補正器１２０−１〜１２０−Ｎの代わりに、ケーブル２２０−１〜２２０−Ｎを用いて、交流信号の位相を揃える。
【０１４４】
ケーブル２２０−１〜２２０−Ｎは、それぞれ、信号発生器１８０の出力端子と、増幅器１３０−１〜１３０−Ｎの入力端子との間を接続している。ここで、実施の形態２では、増幅器１３０−１〜１３０−Ｎの増幅率は一定である。
【０１４５】
ケーブル２２０−１〜２２０−Ｎの余剰分長さＬ１〜ＬＮは、それぞれ、信号発生器１８０の出力端子と、増幅器１３０−１〜１３０−Ｎの入力端子との間の長さが等しくなるように設定されている。ケーブル２２０−１〜２２０−Ｎは、位相調整部及び伝送路の一例である。
【０１４６】
増幅器１３０−１〜１３０−Ｎのうち、増幅器１３０−１は信号発生器１８０に最も近く、増幅器１３０−Ｎは信号発生器１８０から最も遠い。すなわち、増幅器１３０−１〜１３０−Ｎと信号発生器１８０との間の伝送路の長さは、増幅器１３０−１と信号発生器１８０との間が最も短く、増幅器１３０−Ｎと信号発生器１８０との間が最も長い。
【０１４７】
このため、ケーブル２２０−１〜２２０−Ｎの余剰分すなわち、最短で接続可能な長さとの差分の長さＬ１〜ＬＮは、Ｌ１が最も長く、ＬＮが最も短く、信号発生器１８０の出力端子と、増幅器１３０−１〜１３０−Ｎの入力端子との間の長さが等しくなるように設定されている。
【０１４８】
以上のようなケーブル２２０−１〜２２０−Ｎを用いれば、送電器１１０−１〜１１０−Ｎの送電電力の位相を揃えることができ、実施の形態１と同様に、複数の受電器２０−１〜２０−Ｎに効率良く電力を送電できる送電装置２００を提供することができる。
【０１４９】
なお、以上では、ケーブル２２０−１〜２２０−Ｎの長さＬ１〜ＬＮは、Ｌ１が最も長く、ＬＮが最も短い形態について説明した。しかしながら、例えば、長さＬ１〜ＬＮのうちのいずれかに、共振周波数における電力の１周期分の波長λが含まれる場合には、そのケーブルについては、波長λ分だけ短くしてもよい。
【０１５０】
また、以上では、送電器１１０−１〜１１０−Ｎに対する受電器２０−１〜２０−Ｎの位置ずれは考慮せず、増幅器１３０−１〜１３０−Ｎの増幅率を一定にする形態について説明した。しかしながら、実施の形態１と同様に、制御部１４０及び通過検出部１５０（図３参照）を用いて、制御部１４０が図７に示すような特性を用いて、位置ずれに応じて増幅器１３０−１〜１３０−Ｎの増幅率を制御してもよい。
【０１５１】
＜実施の形態３＞
図９は、実施の形態３の送電装置３００を用いた送電システムを示す図である。
【０１５２】
実施の形態３の送電装置３００は、ＰＣ５００−１〜５００−Ｎのうちの少なくともいずれか１つが抜けている場合における増幅器１３０−１〜１３０−Ｎの増幅率の制御に関するものである。
【０１５３】
送電装置３００は、実施の形態１の送電装置１００の制御部１４０を制御部３４０に置き換えたものである。制御部３４０は、上述のようにＰＣ５００−１〜５００−Ｎのうちの少なくともいずれか１つが抜けている場合における増幅器１３０−１〜１３０−Ｎの増幅率の制御を行うものである。
【０１５４】
実施の形態３では、一例として、ＰＣ５００−１〜５００−ＮのうちのＰＣ５００−２が抜けている場合について説明する。また、図９では、ＰＣ５００−３、送電器１１０−３、位相補正器１２０−３、増幅器１３０−３を図示する。
【０１５５】
ここで、図１０を用いて、送電区間に５つの送電器１１０が配設されている場合に、本来であれば５つのＰＣ５００が送電区間に存在するはずのところに、上流側から３番目のＰＣ５００が抜けており、２番目と４番目のＰＣ５００の受電器２０に含まれる２次側共振コイル３が受電する電力について説明する。
【０１５６】
すなわち、搬送ベルト４００に沿って配設される送電区間に、４つのＰＣ５００（上流側から１番目、２番目、４番目、５番目のＰＣ５００）が存在する場合に、２番目と４番目のＰＣ５００の受電器２０の２次側共振コイル３が受電する電力ついて説明する。
【０１５７】
このような状況は、例えば、複数のＰＣ５００に対して連続的に動作確認試験が行われた場合に、ある１つのＰＣ５００のみが動作確認試験をパスせずに搬送ベルト４００に搭載されなかった場合に生じうる。
【０１５８】
図１０は、上流側から２番目と４番目のＰＣ５００の受電器２０に含まれる２次側共振コイル３が受電する電力の位置ずれに対する特性を示す図である。ここでの位置ずれは、送電区間における上流側から２番目と４番目の送電器１１０の１次側共振コイル２に対する、上流側から２番目と４番目のＰＣ５００の受電器２０に含まれる２次側共振コイル３の位置ずれである。また、位置ずれの単位はピッチであり、これは図５乃至図７で用いた位置ずれと同様である。
【０１５９】
なお、図１０に示す特性は、以下の条件の下で電磁界シミュレーションによって得られたものである。１次側共振コイル２及び２次側共振コイル３の線径は１ｍｍ、１次側共振コイル２と２次側共振コイル３との間で生じる磁界共鳴による共振の共振周波数は６．７８ＭＨｚとした。また、１次側共振コイル２と２次側共振コイル３との間で電力を送電する送電距離は、お互いの中心軸が一致している状態で５０ｍｍである。
【０１６０】
また、１次側共振コイル２としては平面視で長方形状の渦状に巻回したコイルを用いた。長方形の外寸は、縦６０ｍｍ×横９９０ｍｍであり、このような長方形に収まるように、平面状に５巻にしたコイルを１次側共振コイル２として用いた。また、隣り合う１次側共振コイル２同士のコイルピッチは１０００ｍｍ（中心間）であり、隣り合う１次側共振コイル２同士の間に１０ｍｍの間隔をおいて、横方向に並べた。
【０１６１】
２次側共振コイル３としては平面視で長方形状の渦状に巻回したコイルを用いた。長方形の外寸は、縦６０ｍｍ×横９００ｍｍであり、このような長方形に収まるように、平面状に５巻にしたコイルを２次側共振コイル３として用いた。また、２次側コイル４としては平面視で長方形状の渦状に巻回したコイルを用いた。長方形の外寸は、縦６０ｍｍ×横９００ｍｍであり、このような長方形に収まるように、平面状に２巻にしたコイルを２次側コイル４として用いた。
【０１６２】
図１０に示すように、２番目と４番目のＰＣ５００の受電器２０に含まれる２次側共振コイル３の受電電力は、３番目のＰＣ５００が抜けていることにより、１００％以上になっており、位置ずれが大きくなるほど増大している。
【０１６３】
特に、２番目の２次側共振コイル３は、位置ずれの増大に伴って、送電相手が存在しない３番目の１次側共振コイル２と近くなるため、４番目の２次側共振コイル３よりも位置ずれの増大に伴う受電電力の増大度合が大きい。２番目の２次側共振コイル３の受電電力の最大値は約１７０％であり、４番目の２次側共振コイル３の受電電力の最大値は約１３５％である。
【０１６４】
このように、いずれかのＰＣ５００が抜けている場合には、その前後のＰＣ５００の受電器２０に含まれる２次側共振コイル３の受電電力が増大する。受電電力が増大しすぎると、ＰＣ５００のバッテリの過充電等に繋がるおそれがあるため、送電電力を調整することが好ましい。
【０１６５】
このため、実施の形態３の送電装置３００では、ＰＣ５００の抜けが生じた場合に、その前後のＰＣ５００に対応する送電器１１０に接続される増幅器１３０の増幅率を制御部３４０が制御する。また、ＰＣ５００が抜けることは、動作確認試験にパスしないＰＣ５００が発生した場合に生じる。動作確認試験の合格率は非常に高く、１００％に近い確率であるため、動作確認試験にパスしないことは希である。
【０１６６】
従って、複数のＰＣ５００が連続的に抜けることは通常は考えにくいため、ここでは、Ｎ個のＰＣ５００が搬送ベルト４００によって搬送されている場合に、いずれか１つのＰＣ５００が抜けている場合について検討する。
【０１６７】
図１１は、実施の形態３の送電装置３００における位置ずれに対する送電電力の特性を示す図である。図１１に示す特性は、制御部３４０の内部メモリに格納される制御データであり、増幅器１３０−１〜１３０−Ｎの増幅率を制御するために用いられる。
【０１６８】
ここで、位置ずれとは、送電器１１０−１〜１１０−Ｎに対する受電器２０−１〜２０−Ｎの位置ずれである。また、図１１に示す送電電力は、送電器１１０−１〜１１０−Ｎから送電する電力を百分率（％）で表したものであり、１００％は、上述した送電電力の基準値を表す。
【０１６９】
図１１には、前抜けと後抜けの送電電力の特性を示す。前抜けの送電電力の特性は、ある１つの送電器１１０に対応するＰＣ５００よりも１つ前に抜けが生じている場合に、その送電器１１０の送電電力を調整するための特性である。例えば、図９に示すように、２番目のＰＣ５００−２が抜けている場合には、ＰＣ５００−１に対応する送電器１１０−１に接続される増幅器１３０−１の増幅率を制御部３４０が制御するために用いるのが前抜けの送電電力の特性である。
【０１７０】
また、後抜けの送電電力の特性は、ある１つの送電器１１０に対応するＰＣ５００よりも１つ後に抜けが生じている場合に、その送電器１１０の送電電力を調整するための特性である。例えば、図９に示すように、２番目のＰＣ５００−２が抜けている場合には、ＰＣ５００−３に対応する送電器１１０−３に接続される増幅器１３０−３の増幅率を制御部３４０が制御するために用いるのが後抜けの送電電力の特性である。
【０１７１】
上述したように、後抜けの場合は、位置ずれの増大に伴って、ＰＣ５００の抜けが生じている箇所の１つ前側（上流側）のＰＣ５００が、送電相手が存在しない送電器１１０の１次側共振コイル２と近くなるため、前抜けの場合よりも送電電力を低く設定している。
【０１７２】
また、前抜け及び後抜けの両方の場合において、位置ずれが０．５ピッチのときに、送電相手が存在しない送電器１１０の１次側共振コイル２からの受電電力が最も大きくなるため、図１１に示すように、前抜け及び後抜けの送電電力は、位置ずれが０．５ピッチのときに最小になるような特性に設定されている。
【０１７３】
なお、搬送ベルト４００は常に動いており、ＰＣ５００の抜けが生じている箇所は、時間とともに送電区間の上流側から下流側に移動する。このような移動に伴い、前抜けと後抜けに対応する増幅器１３０は、移り変わって行く。
【０１７４】
従って、制御部３４０は、通過検出部１５０の検出結果に基づいてＰＣ５００の抜けを検出した後は、搬送ベルト４００の移動速度、送電区間の長さ、及び、送電器１１０−１〜１１０−Ｎ同士の間隔に基づいて、前抜けと後抜けに対応する増幅器１３０を周期的に入れ替えて、増幅率の制御を行えばよい。
【０１７５】
図１２は、実施の形態３の送電装置３００の制御部３４０が実行する処理を示すフローチャートである。このフローは、送電装置３００の電源が投入されることによってスタートする。
【０１７６】
制御部３４０は、ＰＣ５００の抜けがあるかどうかを判定する（ステップＳ１）。ＰＣ５００の抜けがあるかどうかは、通過検出部１５０からＰＣ５００の通過を検出した信号が周期的に制御部３４０に入力されるかどうかで判定すればよい。複数のＰＣ５００が動作確認試験に連続的にパスしていれば、通過検出部１５０からＰＣ５００の通過を検出した信号が所定の時間間隔で周期的に制御部３４０に入力されるからである。
【０１７７】
制御部３４０は、抜けがあると判定した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）は、図１１に示す特性を表す制御データを用いて、前抜けと後抜けの増幅率の制御を行う（ステップＳ２）。これにより、ＰＣ５００の抜けの前後のＰＣ５００に対応する送電器１１０に接続された増幅器１３０の増幅率が図１１に示す特性に従って制御される。
【０１７８】
また、上述したように、搬送ベルト４００は常に動いており、ＰＣ５００の抜けが生じている箇所は、時間とともに送電区間の上流側から下流側に移動するため、制御部３４０は、前抜けと後抜けに対応する増幅器１３０を周期的に入れ替えて、増幅率の制御を行う。
【０１７９】
制御部３４０は、ステップＳ２による制御を終了するかどうかを判定する（ステップＳ３）。搬送ベルト４００によって順次ＰＣ５００が搬送されて行き、ＰＣ５００の抜けが無くなった場合は、ステップＳ２による制御を行う必要はなくなるからである。
【０１８０】
具体的には、制御部３４０は、後抜けの制御を行う増幅器１３０が増幅器１３０−Ｎに達した後に、さらに所定の時間が経過した時点で、ステップＳ２による制御を終了する。制御部３４０は、ステップＳ２による制御を終了すると判定した場合は（Ｓ３：ＹＥＳ）、フローをステップＳ１にリターンさせる。
【０１８１】
また、制御部３４０は、ステップＳ１で抜けが生じていない（Ｓ１：ＮＯ）と判定した場合は、増幅器１３０−１〜１３０−Ｎに対して通常制御を行う（ステップＳ４）。通常制御とは、増幅率を基準値に設定する制御である。これにより送電器１１０−１〜１１０−Ｎの送電電力は基準値（１００％）に設定される。
【０１８２】
また、制御部３４０は、ステップＳ３で制御が終了していない（Ｓ３：ＮＯ）と判定した場合には、フローをステップＳ２にリターンし、制御が終了したと判定するまで繰り返しステップＳ２による処理を実行する。
【０１８３】
以上のように、制御部３４０による前抜けと後抜けに対する増幅率の制御が行われる。
【０１８４】
以上、実施の形態３によれば、動作確認試験にパスしなかったＰＣ５００が発生して、送電区間においてＰＣ５００の抜けが生じた場合においても、複数の受電器２０に効率良く電力を送電できる送電装置３００を提供することができる。
【０１８５】
なお、前抜けと後抜けに対応する増幅器１３０の間に位置する増幅器１３０の増幅率は基準値に設定すればよい。増幅器の基準値とは、送電電力の基準値（１００％）を実現する増幅率である。
【０１８６】
また、前抜けから後抜けまでの３つに対応する増幅器１３０以外の増幅器１３０の増幅率は、基準値に設定してもよいし、実施の形態１の制御部１４０と同様に、位置ずれに応じて図７に示す特性に基づいて増幅率を補正してもよい。
【０１８７】
以上、本発明の例示的な実施の形態の送電装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【０１８８】
１  １次側コイル
２  １次側共振コイル
３  ２次側共振コイル
４  ２次側コイル
５  整合回路
６  整流回路
７  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０  送電器
２０  受電器
３０  充電システム
４０  交流電源
５０  バッテリ
１００  送電装置
１１０−１〜１１０−Ｎ  送電器
１２０−１〜１２０−Ｎ  位相補正器
１３０−１〜１３０−Ｎ  増幅器
１４０  制御部
１５０  通過検出部
１８０  信号発生器
２００  送電装置
２２０−１〜２２０−Ｎ  ケーブル
３００  送電装置
３４０  制御部
【図１】
2015125276.tif 000003
【図２】
2015125276.tif 000004
【図３】
2015125276.tif 000005
【図４】
2015125276.tif 000006
【図５】
2015125276.tif 000007
【図６】
2015125276.tif 000008
【図７】
2015125276.tif 000009
【図８】
2015125276.tif 000010
【図９】
2015125276.tif 000011
【図１０】
2015125276.tif 000012
【図１１】
2015125276.tif 000013
【図１２】
2015125276.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月24日(2016.8.24)
【手続補正１】
【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】
電子機器の搬送路に沿って配設される複数の１次側共振コイルであって、前記搬送路に沿って搬送される前記電子機器の２次側共振コイルに磁界共鳴によって電力を送電する複数の１次側共振コイルと、
交流源と前記複数の１次側共振コイルとの間に接続され、前記交流源から前記複数の１次側共振コイルに供給される電力の位相を調整する、複数の位相調整部と
を含み、
前記複数の位相調整部は、それぞれ、前記交流源から前記複数の１次側共振コイルに供給される電力の位相が揃うように、前記複数の１次側共振コイルに供給される電力の位相を調整する、送電装置。
【請求項２】
前記複数の位相調整部は、それぞれ、前記交流源と前記複数の１次側共振コイルとの間に接続される位相調整回路である、請求項１記載の送電装置。
【請求項３】
前記複数の位相調整部は、前記交流源から前記複数の１次側共振コイルに供給される電力の位相が揃うように、前記交流源と前記複数の１次側共振コイルとの間における電力の伝送距離が調整される、複数の伝送路である、請求項１記載の送電装置。
【請求項４】
前記複数の１次側共振コイルに対する、前記搬送路を搬送される前記電子機器の位置を検出する位置検出部と、
前記交流源と前記複数の１次側共振コイルとの間に接続され、前記交流源から前記複数の１次側共振コイルに供給される電力を増幅する複数の増幅器と、
前記位置検出部によって検出される前記電子機器の位置に基づき、前記複数の増幅器における電力の増幅度合を調整する制御部と
をさらに含む、請求項１乃至３のいずれか一項記載の送電装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記電子機器と前記１次側共振コイルとの位置ずれが大きくなると、前記増幅器における電力の増幅度合を大きくする、請求項４記載の送電装置。
【請求項６】
前記搬送路に沿って搬送される前記電子機器の通過を検出する通過検出部をさらに含み、
前記制御部は、前記通過検出部の検出結果に基づいて前記複数の１次側共振コイルのうちの１つに対応する電子機器が存在しないと判定すると、当該対応する電子機器が存在しない１次側共振コイルの前記搬送路における前後に位置する一対の１次側共振コイルに対応する一対の前記増幅器の増幅度合が小さくなるように調整する、請求項４又は５記載の送電装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記位置検出部によって検出される前記電子機器の位置に基づき、前記対応する電子機器が存在しない１次側共振コイルの前記搬送路における前後に位置する１次側共振コイルに対応する前記増幅器の増幅度合を調整する、請求項６記載の送電装置。
【国際調査報告】
2015125276.tif 000015
2015125276.tif 000016
2015125276.tif 000017
2015125276.tif 000018