(57)【要約】  送電装置の交流電源回路から交流電力を供給した送電コイルから、空間を隔てた受電装置の受電コイルまで、電磁誘導により無線電力を伝送させ、前記受電コイルから交流電力を負荷回路に伝送して消費させる無線電力伝送システムであって、前記交流電源回路から前記送電コイルまでの間か、又は、前記受電コイルから前記負荷回路の間に中継電磁誘導回路を設け、劾中継電磁誘導回路は、１次側中継コイルを含む１次側共振回路と、２次側中継コイルを含む２次側共振回路と、前記１次側中継コイルと前記２次側中継コイルの相互インダクタンスを可変にする相互インダクタンス可変手段を有する無線電力伝送システムを用いることで、送電コイルと受電コイルの相互インダクタンスが変動する場合に負荷に安定して電力を供給する。
2018034196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電装置の交流電源回路から交流電力を供給した送電コイルから、空間を隔てた受電装置の受電コイルまで、電磁誘導により無線電力を伝送させ、前記受電コイルから交流電力を負荷回路に伝送して消費させる無線電力伝送システムであって、
前記交流電源回路から前記送電コイルまでの間か、又は、前記受電コイルから前記負荷回路の間に中継電磁誘導回路を設け、劾中継電磁誘導回路は、１次側中継コイルを含む１次側共振回路と、２次側中継コイルを含む２次側共振回路と、前記１次側中継コイルと前記２次側中継コイルの相互インダクタンスを可変にする相互インダクタンス可変手段を有することを特徴とする無線電力伝送システム。
【請求項２】
請求項１記載の無線電力伝送システムであって、
前記受電装置が、前記受電コイルを含む受電共振回路と、前記負荷回路を有し、
前記送電装置が、前記交流電源回路と、前記中継電磁誘導回路と、前記送電コイルを含む送電共振回路を有し、
前記中継電磁誘導回路の前記１次側共振回路に前記交流電源回路が接続され、
前記２次側共振回路に前記送電共振回路が接続され、
前記交流電源回路の交流の周波数と、前記１次側共振回路の共振周波数と、前記２次側共振回路と前記送電共振回路と前記受電共振回路の回路全体の共振周波数を一致させたことを特徴とする無線電力伝送システム。
【請求項３】
請求項１記載の無線電力伝送システムであって、
前記送電装置が、前記交流電源回路と、前記送電コイルを含む送電共振回路を有し、
前記受電装置が、前記受電コイルを含む受電共振回路と、前記中継電磁誘導回路と、前記負荷回路を有し、
前記中継電磁誘導回路の前記１次側共振回路に前記受電共振回路が接続され、
前記２次側共振回路に前記負荷回路が接続され、
前記交流電源回路の交流の周波数と、前記送電共振回路と前記受電共振回路と前記１次側共振回路の回路全体の共振周波数と、前記２次側共振回路の共振周波数を一致させたことを特徴とする無線電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源回路からの電力を空間を越えて負荷まで伝送し消費させる無線電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電源コードや送電ケーブルを用いない非接触電力伝送装置として、例えば特許文献１のように、送電回路側の送電コイルの交流磁場と受電回路側の受電側共振回路の受電コイルの交流磁場を共鳴させて、送電回路の送電コイルから受電回路の受電コイルに無線で電力を伝送する無線電力伝送システムが提案されている。特許文献１では、受電回路を、受電コイルを含む受電側共振回路と整流回路と蓄電装置とで構成し、受電側共振回路の受電コイルが受電した交流電力を整流回路で直流電力に整流して蓄電装置に充電している。【０００３】
また、特許文献２では、受電回路の負荷のインピーダンスの変動による送電側と受電側のインピーダンスの不整合を改善するために、整流回路と蓄電装置の間に直流電圧変換回路を設置して回路のインピーダンスを整合する技術が提案されている。特許文献２では、その直流電圧変換回路として、チョッパ回路を用い、チョッパ回路のスイッチング素子のスイッチを開閉するスイッチングパルスの幅を変えることでインピーダンスの変換比を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１０６１３６号公報
【特許文献２】国際公開第２０１０／０３５３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の無線電力伝送システムでは、送電コイルと受電コイルが離れ両コイルの相互インダクタンスが小さくなると、受電側共振回路に流れる共振電流が小さくなり受電コイルが送電コイルから受け取る受電電力が少なくなり、受電回路が十分な大きさの無線電力を受電できなくなる問題があった。【０００６】
特許文献２の無線電力伝送システムでは、整流回路と負荷の蓄電装置の間に直流電圧変換回路を挿入するので、その直流電圧変換回路のインピーダンスの変換比を調整して、受電コイルから負荷側を見た負荷のインピーダンスを小さくすることができる。それにより、受電側共振回路の共振のＱ値を高くして受電側共振回路の共振電流を大きくすることができ、それにより受電回路が受電する無線電力を大きくできると考える。【０００７】
しかし、特許文献２のチョッパ回路を用いた直流電圧変換回路では、その出力端子に接続する負荷抵抗が大きい場合にチョッパ回路の出力電圧が異常になる等の問題がある。チョッパ回路では、負荷の状況によってそのような問題が生じた場合には受電側共振回路に流れる共振電流が安定しないという問題があった。【０００８】
そのため、本発明の課題は、送電コイルと受電コイルの相互インダクタンスが変動する場合に、負荷に安定して電力を供給する無線電力伝送システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するために、本発明は、送電装置の交流電源回路から交流電力を供給した送電コイルから、空間を隔てた受電装置の受電コイルまで、電磁誘導により無線電力を伝送させ、前記受電コイルから交流電力を負荷回路に伝送して消費させる無線電力伝送システムであって、前記交流電源回路から前記送電コイルまでの間か、又は、前記受電コイルから前記負荷回路の間に中継電磁誘導回路を設け、劾中継電磁誘導回路は、１次側中継コイルを含む１次側共振回路と、２次側中継コイルを含む２次側共振回路と、前記１次側中継コイルと前記２次側中継コイルの相互インダクタンスを可変にする相互インダクタンス可変手段を有することを特徴とする無線電力伝送システムである。【００１０】
本発明は、この構成により、送電コイルと受電コイルの相互インダクタンスの変動に対して、相互インダクタンス可変手段が、中継電磁誘導回路の１次側中継コイルと２次側中継コイルの相互インダクタンスを追従させて変化させることで、負荷に安定して電力を供給することができる効果がある。
【００１１】
また、本発明は、上記の無線電力伝送システムであって、
前記受電装置が、前記受電コイルを含む受電共振回路と、前記負荷回路を有し、
前記送電装置が、前記交流電源回路と、前記中継電磁誘導回路と、前記送電コイルを含む送電共振回路を有し、
前記中継電磁誘導回路の前記１次側共振回路に前記交流電源回路が接続され、
前記２次側共振回路に前記送電共振回路が接続され、
前記交流電源回路の交流の周波数と、前記１次側共振回路の共振周波数と、前記２次側共振回路と前記送電共振回路と前記受電共振回路の回路全体の共振周波数を一致させたことを特徴とする無線電力伝送システムである。
【００１２】
また、本発明は、上記の無線電力伝送システムであって、
前記送電装置が、前記交流電源回路と、前記送電コイルを含む送電共振回路を有し、
前記受電装置が、前記受電コイルを含む受電共振回路と、前記中継電磁誘導回路と、前記負荷回路を有し、
前記中継電磁誘導回路の前記１次側共振回路に前記受電共振回路が接続され、
前記２次側共振回路に前記負荷回路が接続され、
前記交流電源回路の交流の周波数と、前記送電共振回路と前記受電共振回路と前記１次側共振回路の回路全体の共振周波数と、前記２次側共振回路の共振周波数を一致させたことを特徴とする無線電力伝送システムである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、この構成により、送電コイルと受電コイルの相互インダクタンスの変動に対して、相互インダクタンス可変手段が、中継電磁誘導回路の１次側中継コイルと２次側中継コイルの相互インダクタンスを追従させて変化させることで、負荷に安定して電力を供給することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態の無線電力伝送システムの送電装置と受電装置の全体を表す回路図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の送電装置側の相互インダクタンス可変手段の構成を示す概略平面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の無線電力伝送システムの送電装置と受電装置の全体を表す回路図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の送電装置側の相互インダクタンス可変手段の構成を示す概略平面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態の無線電力伝送システムの送電装置と受電装置の全体を表す回路図である。
【図６】本発明の第４の実施形態の送電装置側の相互インダクタンス可変手段の構成を示す概略平面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態の無線電力伝送システムの送電装置と受電装置の全体を表す回路図である。
【図８】本発明の第６の実施形態の無線電力伝送システムの送電装置と受電装置の全体を表す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
＜第１の実施形態＞
図１と図２を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。図１の回路図の様に、第１の実施形態の無線電力伝送システムは、送電装置１０と受電装置２０から成る。
【００１７】
送電装置１０の送電共振回路１３の送電コイルＬ３と、受電装置２０の受電共振回路２１の受電コイルＬ４を接近させ相互インダクタンスＭで電磁誘導させて、送電コイルＬ３から受電コイルＬ４に空間を隔てて無線電力を伝送させる。受電装置２０の受電共振回路２１には負荷回路３０を接続し、その負荷回路３０で電力を消費させる。
【００１８】
（送電装置１０）
送電装置１０は、周波数ｆの出力電圧Ｅの定電圧の交流を出力する交流電源回路１１と、その周波数ｆで共振する送電装置用中継電磁誘導回路１２と送電共振回路１３で構成する。
【００１９】
（交流電源回路１１）
送電装置１０の交流電源回路１１は、周波数ｆの出力電流ｉ１を定電圧で供給する。この交流電源回路１１に、送電装置用中継電磁誘導回路１２の１次側共振回路を直列に接続して、出力電流ｉ１を流す。
【００２０】
（送電装置用中継電磁誘導回路１２）
送電装置１０の送電装置用中継電磁誘導回路１２は、１次側中継コイルＬ１を含む１次側共振回路と、２次側中継コイルＬ２を含む２次側共振回路と、１次側中継コイルＬ１と２次側中継コイルＬ２の相互インダクタンスＭ１を可変にする送電装置用相互インダクタンス可変手段１２ａを有する。
【００２１】
１次側共振回路は、１次側共振用容量Ｃ１と１次側中継コイルＬ１で構成し、２次側共振回路は、２次側共振用容量Ｃ２と２次側中継コイルＬ２で構成する。１次側共振回路の１次側中継コイルＬ１と２次側共振回路の２次側中継コイルＬ２を相互インダクタンスＭ１で電磁誘導させる。１次側共振回路と２次側共振回路は各々、交流電源回路１１の周波数ｆで共振させる。
【００２２】
交流電源回路１１を１次側共振回路に直列に接続して交流電源回路１１の出力電流ｉ１を流し、２次側共振回路に直列に送電共振回路１３を接続して共振電流ｉ２を流す。
【００２３】
ここで、送電装置用中継電磁誘導回路１２の２次側中継コイルＬ２と２次側共振用容量Ｃ２を、送電共振回路１３の送電共振用容量Ｃ３と送電コイルＬ３に直列に接続して、その全体を交流電源回路１１の交流電力の周波数ｆで共振させる。
【００２４】
（送電装置用相互インダクタンス可変手段１２ａ）
送電装置用相互インダクタンス可変手段１２ａを用いて、１次側中継コイルＬ１と２次側中継コイルＬ２の電磁誘導の相互インダクタンスＭ１を可変にする。この送電装置用相互インダクタンス可変手段１２ａは、送電装置用中継電磁誘導回路１２の１次側中継コイルＬ１又は２次側中継コイルコイルＬ２を機械的に動かして１次側中継コイルＬ１と２次側中継コイルコイルＬ２の相対位置を変えることで相互インダクタンスＭ１を変えられる様にすることができる。
【００２５】
例えば、１次側中継コイルＬ１と２次側中継コイルＬ２を対向させる間隔を自由に変える送電装置用相互インダクタンス可変手段１２ａを用いるか、あるいは、図２の平面図の様に１次側中継コイルＬ１と２次側中継コイルＬ２の軸を自由にずらす送電装置用相互インダクタンス可変手段１２ａを用いることで、両コイル間の相互インダクタンスＭ１を自由に調整できるようにする。
【００２６】
（送電共振回路１３）
送電装置１０の送電共振回路１３は、送電装置用中継電磁誘導回路１２の２次側共振回路に直列に接続する。送電共振回路１３は、送電共振用容量Ｃ３と送電コイルＬ３で構成する。送電共振回路１３とそれに直列に接続した２次側共振回路から成る回路全体を、１次側共振回路の共振周波数ｆと同じ共振周波数ｆで共振させて共振電流ｉ２を流す。
【００２７】
（受電装置２０）
受電装置２０は、受電共振回路２１に直列に負荷回路３０を接続して構成する。受電共振回路２１は、送電共振回路１３の送電コイルＬ３に電磁誘導する受電コイルＬ４と、受電共振用容量Ｃ４を直列に接続して構成する。受電共振回路２１を、送電共振回路１３と同じ共振周波数ｆで共振させて共振電流ｉ３を流し、負荷回路３０に流し込む。
【００２８】
（負荷回路３０）
負荷回路３０は、受電共振回路２１に接続した整流回路３１と、蓄電装置３２と、負荷３３で構成する。整流回路３１は、受電共振回路２１の共振電流ｉ３を直流に整流する。その整流回路３１の出力する直流の電力を、コンデンサや２次電池で構成する蓄電装置３２に蓄電しつつ、発光素子やモータ等の負荷３３で消費させる。
【００２９】
（送電装置用中継電磁誘導回路１２の２次側共振電流制限機能）
交流電源回路１１の出力電圧をＥとし、共振周波数ｆの角周波数をωとすると、１次側中継コイルＬ１に２次側中継コイルＬ２が相互インダクタンスＭ１で電磁結合している場合に、２次側中継コイルＬ２と送電共振回路１３の送電コイルＬ３に流れる共振電流ｉ２は次の式１で計算できる。
（式１）  ｉ２＝Ｅ／（ｊωＭ１）
【００３０】
この式１は、２次側中継コイルＬ２と送電コイルＬ３に流れる共振電流ｉ２が、受電装置２０に影響されずに、１次側中継コイルＬ１と２次側中継コイルＬ２の相互インダクタンスＭ１にのみ反比例することを意味する。
【００３１】
この式１により、定電圧の交流電源回路１１に接続した送電装置用中継電磁誘導回路１２の送電装置用相互インダクタンス可変手段１２ａを固定することで１次側中継コイルＬ１と２次側中継コイルＬ２の相互インダクタンスＭ１を一定にする場合に、２次側共振回路と送電共振回路１３に流す共振電流ｉ２が一定値に維持され、２次側共振電流制限効果がある。すなわち、定電圧の交流電源回路１１に接続した送電装置用中継電磁誘導回路１２は、送電コイルＬ３と受電コイルＬ４の相互インダクタンスＭに影響されずに、送電コイルＬ３に流す共振電流ｉ２を一定値に制限することができる。
【００３２】
なお、送電装置用中継電磁誘導回路１２の１次側中継コイルＬ１のコイルの巻き数と２次側中継コイルＬ２のコイルの巻き数を変えることで、２次側中継コイルＬ２と送電共振回路１３の送電コイルＬ３に流れる共振電流ｉ２を変えることができる。例えば、送電装置用中継電磁誘導回路１２の１次側中継コイルＬ１のコイルの巻き数に対して、２次側中継コイルＬ２のコイルの巻き数を２分の１にすると、共振電流ｉ２の出力電圧Ｅに対する比を２倍にすることができる。
【００３３】
受電装置２０の負荷回路３０に流れる共振電流ｉ３は、次の式２の関係で、交流電源回路１１の出力電流ｉ１に影響する。
（式２）  ｉ１＝（Ｍ／Ｍ１）ｉ３
【００３４】
式２は、負荷回路３０に共振電流ｉ３が流れる場合には、交流電源回路１１から式２で表される出力電流ｉ１が流れ出ることを意味している。そのことは、交流電源回路１１の出力端子の位置での影像インピーダンスは、負荷回路３０の入力インピーダンスの（Ｍ１／Ｍ）の二乗倍であることを意味する。そのため、送電コイルＬ３と受電コイルＬ４の相互インダクタンスＭが小さくなると、その影像インピーダンスは大きくなり、交流電源回路１１の出力電流ｉ１が小さくなることを意味する。
【００３５】
従来は、定電圧の交流電源回路１１に直列に送電共振回路１３を接続した回路では、交流電源回路１１の出力電流ｉ１が送電共振回路１３の送電コイルＬ３に流れ、送電コイルＬ３の共振電流ｉ２＝出力電流ｉ１であるが、その送電コイルＬ３と受電コイルＬ４の間の距離が大きくなり相互インダクタンスＭが小さくなると、その共振電流ｉ２及び出力電流ｉ１が無限に大きくなる問題があった。
【００３６】
本発明では、送電装置用中継電磁誘導回路１２を定電圧の交流電源回路１１と送電共振回路１３の間に設置することで、この問題が解消され、送電共振回路１３の送電コイルＬ３に流れる共振電流ｉ２を一定値に制限できる効果がある。
【００３７】
ここで、送電共振回路１３の共振周波数ｆと同じ共振周波数ｆを持つ２次側共振回路と１次側共振回路を持つ送電装置用中継電磁誘導回路１２を用い、その共振周波数ｆの交流電源回路１１を１次側共振回路に直列に接続する事が重要である。
【００３８】
この交流電源回路１１の交流の周波数が、送電共振回路１３及び送電装置用中継電磁誘導回路１２の共振周波数ｆから外れると、送電共振回路１３の送電コイルＬ３に無限に大きな共振電流ｉ２が流れる問題が生じ得るからである。
【００３９】
そのため、交流電源回路１１の周波数を、送電共振回路１３及び送電装置用中継電磁誘導回路１２の共振周波数ｆに常に一致させる周波数安定化回路を設けることが望ましい。また、交流電源回路１１の周波数が送電共振回路１３及び送電装置用中継電磁誘導回路１２の共振周波数ｆから外れた場合に交流電源回路１１から送電コイルＬ３に至る回路の途中の接続を切り離す、安全回路を設けることが望ましい。
【００４０】
（負荷回路３０に加わる電圧Ｅ４）
送電コイルＬ３に流れる共振電流ｉ２が式１で表されるので、送電コイルＬ３に相互インダクタンスＭで電磁誘導する受電コイルＬ４に、次の式３で表される誘導起電力Ｅ４が発生し、その誘導起電力Ｅ４が負荷回路３０に加わる。
（式３）  Ｅ４＝ｊωＭ×ｉ２＝（Ｍ／Ｍ１）Ｅ
この式３は、負荷回路３０に加わる、受電コイルＬ４に誘起される誘導起電力Ｅ４が、交流電源回路１１の出力電圧Ｅの（Ｍ／Ｍ１）倍であることを示す。
【００４１】
（出力電力安定化制御手段４０）
出力電力安定化制御手段４０は、定電圧の交流電源回路１１の出力電流ｉ１を測定する電源電流測定手段４１と出力電力制御演算手段４２で構成する。出力電力安定化制御手段４０の出力電力制御演算手段４２が、電源電流測定手段４１の測定した交流電源回路１１の出力電流ｉ１を一定値にするように送電装置用相互インダクタンス可変手段１２ａを動作させる制御をすることで、負荷回路３０への電力の供給を安定化させることができる。
【００４２】
送電装置１０の送電コイルＬ３と受電装置２０の受電コイルＬ４の間の距離が変動すると、送電コイルＬ３と受電コイルＬ４の電磁誘導の相互インダクタンスＭが変動する。その場合に、出力電力安定化制御手段４０の電源電流測定手段４１が交流電源回路１１の出力電流ｉ１の変動を測定し、その測定結果に基づき、送電装置用相互インダクタンス可変手段１２ａを動作させて、１次側中継コイルＬ１と２次側中継コイルＬ２の相互インダクタンスＭ１を相互インダクタンスＭに比例させて変動させる。
【００４３】
その制御により、式３に従って、受電共振回路２１の受電コイルＬ４に誘導する誘導起電力Ｅ４が一定値に維持され、その誘導起電力Ｅ４を負荷回路３０へ加えることで、負荷回路３０へ安定した一定の電力を供給でき、負荷回路３０へ流れる共振電流ｉ３も安定化できる効果がある。そのとき、式２に従って交流電源回路１１の出力電流ｉ１も一定に安定化できる。
【００４４】
また、出力電力制御演算手段４２は、受電装置２０が送電装置１０の近くに無い場合には、受電装置２０の受電コイルＬ４を電源電流測定手段４１を用いて探索する。すなわち、電源電流測定手段４１が交流電源回路１１の出力電流ｉ１の増加を測定することで、送電コイルＬ３への受電コイルＬ４の接近を検知する。ここで、受電コイルＬ４の検出の感度を高くするために、出力電力制御演算手段４２が間欠的に相互インダクタンスＭ１を小さくして送電コイルＬ３に流す電流ｉ２及び交流電源回路１１の出力電流ｉ１を大きくする制御を行なう。
【００４５】
＜第２の実施形態＞
図３と図４を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態と同様に、送電装置１０と受電装置２０から成る。第２の実施形態が第１の実施形態と相違する点は、図３の回路図の様に、送電共振回路１３が送電装置用中継電磁誘導回路１２の２次側共振回路を兼ねている事である。
【００４６】
すなわち、送電共振回路１３の送電コイルＬ３が、送電装置用中継電磁誘導回路１２の２次側中継コイルＬ２を含み、送電共振回路１３の送電共振用容量Ｃ３が、送電装置用中継電磁誘導回路１２の２次側共振用容量Ｃ２を含んでいることである。この送電コイルＬ３と送電共振用容量Ｃ３で構成した送電共振回路１３が交流電源回路１１の周波数ｆで共振する。
【００４７】
（送電装置用中継電磁誘導回路１２）
送電装置１０の送電装置用中継電磁誘導回路１２は、交流電源回路１１に直列に接続した１次側共振回路を有する。１次側共振回路は、１次側共振用容量Ｃ１と１次側中継コイルＬ１で構成し、交流電源回路１１周波数ｆで共振する。送電装置用中継電磁誘導回路１２の１次側中継コイルＬ１が、送電共振回路１３の送電コイルＬ３に相互インダクタンスＭ１で電磁誘導する。送電共振回路１３の送電コイルＬ３には、更に、受電共振回路２１の受電コイルＬ４が相互インダクタンスＭで電磁誘導する。
【００４８】
（送電装置用相互インダクタンス可変手段１２ａ）
送電装置用相互インダクタンス可変手段１２ａは、図４の平面図の様に、送電装置用中継電磁誘導回路１２の１次側中継コイルＬ１と送電共振回路１３の送電コイルＬ３の重なる面積を自由に変える送電装置用相互インダクタンス可変手段１２ａを用いることで、両コイル間の相互インダクタンスＭ１を自由に調整できるようにする。また、送電装置用相互インダクタンス可変手段１２ａは、送電装置用中継電磁誘導回路１２の１次側中継コイルＬ１と送電共振回路１３の送電コイルＬ３を対向させる間隔を自由に変える構成の送電装置用相互インダクタンス可変手段１２ａを用いることもできる。
【００４９】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態は、第１の実施形態と同様に、送電装置１０と受電装置２０から成り、送電装置１０が送電装置用中継電磁誘導回路１２を持つ。ここで、送電装置１０の送電共振回路１３の送電コイルＬ３と受電装置２０の受電共振回路２１の受電コイルＬ４が相互インダクタンスＭで結合して一体回路になって共振し、その一体回路の共振周波数は、送電共振回路１３の単独での共振周波数や受電共振回路２１の単独での共振周波数と異なる共振周波数を持つ。
【００５０】
第３の実施形態が第１及び第２の実施形態と相違する点は、この送電共振回路１３の送電コイルＬ３と受電共振回路２１の受電コイルＬ４が電磁結合した一体回路の共振周波数と、送電装置用中継電磁誘導回路１２の共振周波数と交流電源回路１１の周波数ｆを同じ周波数にして電力を送電する点である。また、送電共振回路１３の単独での共振周波数及び受電共振回路２１の単独での共振周波数が、交流電源回路１１の周波数ｆと異なる事が第１及び第２の実施形態と相違する。
【００５１】
（２次側共振電流制限機能）
第３の実施形態においても、定電圧の交流電源回路１１に接続した送電装置用中継電磁誘導回路１２の送電装置用相互インダクタンス可変手段１２ａを固定することで１次側中継コイルＬ１と２次側中継コイルＬ２の相互インダクタンスＭ１を一定にすると、２次側共振回路と送電共振回路１３の送電コイルＬ３に流す共振電流ｉ２が式１であらわされる一定値に維持される、２次側共振電流制限効果がある。第３の実施形態では、一体回路の送電コイルＬ３に流す共振電流ｉ２にリンクして、受電コイルＬ４に流れる共振電流ｉ３が共振電流ｉ２と同程度の一定値に維持される効果がある。
【００５２】
受電コイルＬ４に流れる共振電流ｉ３の送電コイルＬ３に流れる共振電流ｉ２に対する比は、送電コイルＬ３と受電コイルＬ４の自己インダクタンスにかかわる一定値になる。そのため、第３の実施形態では、共振電流ｉ３の値を一定にするには、送電装置用相互インダクタンス可変手段１２ａを固定して送電装置用中継電磁誘導回路１２の１次側中継コイルＬ１と２次側中継コイルＬ２の相互インダクタンスＭ１を一定値にするだけで良い。
【００５３】
＜第４の実施形態＞
図５と図６を参照して本発明の第４の実施形態を説明する。第４の実施形態が以上の実施形態と相違する点は、送電共振回路１３と送電装置用中継電磁誘導回路１２の２次側共振回路を、共振用容量を介して並列に接続する点である。すなわち、送電装置用中継電磁誘導回路１２の２次側中継コイルＬ２に並列に共振用容量Ｃ５と送電コイルＬ３を接続した回路を構成し、交流電源回路１１の周波数ｆで共振させる。
【００５４】
第４の実施形態は、第１の実施形態と同様に、送電装置１０と受電装置２０から成る。送電装置１０は、周波数ｆの交流電源回路１１と、その周波数ｆで共振する送電装置用中継電磁誘導回路１２と送電共振回路１３で構成する。その送電共振回路１３の送電コイルＬ３に受電装置２０の受電コイルＬ４を相互インダクタンスＭで電磁誘導させて、交流電源回路１１が供給する交流電力を、送電コイルＬ３から空間を隔てた受電コイルＬ４まで無線で電力を伝送させる。受電装置２０の受電共振回路２１には負荷回路３０を接続し、その負荷回路３０で電力を消費させる。
【００５５】
（送電装置用中継電磁誘導回路１２）
送電装置１０の交流電源回路１１は、送電装置用中継電磁誘導回路１２の１次側共振回路に直列に接続して、交流電源回路１１の出力電流ｉ１を流す。
【００５６】
送電装置用中継電磁誘導回路１２の２次側中継コイルＬ２を共振用容量Ｃ５に接続し、その共振用容量Ｃ５に並列に送電共振回路１３の送電コイルＬ３を接続することで、共振用容量Ｃ５を送電装置用中継電磁誘導回路１２の２次側共振回路と送電共振回路１３に共用させる。送電装置用中継電磁誘導回路１２の１次側共振回路の１次側中継コイルＬ１と２次側中継コイルＬ２を相互インダクタンスＭ１で電磁誘導させる。１次側共振回路と２次側共振回路と送電共振回路１３を交流電源回路１１の出力電流ｉ１の周波数ｆで共振させる。
【００５７】
（送電装置用相互インダクタンス可変手段１２ａ）
図６の平面図の様な送電装置用相互インダクタンス可変手段１２ａを用いて、１次側中継コイルＬ１と２次側中継コイルＬ２の相対的位置を可変にすることで、１次側中継コイルＬ１と２次側中継コイルＬ２の電磁誘導の相互インダクタンスＭ１を可変にする。
【００５８】
（電流制限機能）
交流電源回路１１を１次側共振回路に直列に接続して交流電源回路１１の出力電流ｉ１を流す。２次側共振回路の２次側中継コイルＬ２と送電共振回路１３の送電コイルＬ３を並列に共振用容量Ｃ５に接続する。２次側中継コイルＬ２には共振電流ｉ２を流す。送電共振回路１３の送電コイルＬ３には共振電流ｉ４を流す。このとき、２次側中継コイルＬ２に流れる共振電流ｉ２は式１で計算できる。
【００５９】
共振用容量Ｃ５に並列に２次側中継コイルＬ２と送電コイルＬ３が接続し、１次側中継コイルＬ１と２次側中継コイルＬ２が相互インダクタンスＭ１で電磁結合している場合に、回路シミュレーションにより、送電コイルＬ３の電圧Ｅ５を解析した結果、近似的に成り立つ次の式４を得た。
（式４）  Ｅ５＝Ｅ／ｋ１
すなわち、送電コイルＬ３の電圧Ｅ５が、交流電源回路１１の出力電圧Ｅを結合係数ｋ１＝（Ｍ１／Ｌ２）で割り算した値になる。
【００６０】
また送電コイルＬ３に流れる共振電流ｉ４については、次の近似式５を得た。
（式５）  ｉ４＝Ｅ５／（ｊωＬ３）＝Ｅ／（ｊωＬ３×ｋ１）
【００６１】
第４の実施形態も第１の実施形態と同様に、定電圧の交流電源回路１１に接続した送電装置用中継電磁誘導回路１２の送電装置用相互インダクタンス可変手段１２ａを固定することで１次側中継コイルＬ１と２次側中継コイルＬ２の相互インダクタンスＭ１を一定にすると、送電コイルＬ３に流す共振電流ｉ４を式５の値以下に制限する電流制限効果がある。すなわち、定電圧の交流電源回路１１に接続した送電装置用中継電磁誘導回路１２は、送電コイルＬ３と受電コイルＬ４の相互インダクタンスＭに影響されずに、送電コイルＬ３に流す共振電流ｉ４を一定値以下に制限することができる。
【００６２】
（受電装置２０等）
第４の実施形態の受電装置２０、及び、送電装置１０の出力電力安定化制御手段４０は第１の実施形態と同様に構成する。
【００６３】
送電コイルＬ３に流れる共振電流ｉ２が式５で表されるので、送電コイルＬ３との間で相互インダクタンスＭを持つ受電コイルＬ４に発生する誘導起電力Ｅ４が次の近似式６で表され、この誘導起電力Ｅ４が負荷回路３０に加わる。
（式６）  Ｅ４＝ｊωＭ×ｉ４＝（ｋ／ｋ１）Ｅ
【００６４】
この式６は、負荷回路３０に加わる誘導起電力Ｅ４が、送電コイルＬ３と受電コイルＬ４の結合係数ｋ＝（Ｍ／Ｌ３）を送電装置用中継電磁誘導回路１２の１次側中継コイルＬ１と２次側中継コイルＬ２の結合係数ｋ１＝（Ｍ１／Ｌ２）で割り算した値に比例することを意味する。
【００６５】
一方、交流電源回路１１の出力電流ｉ１は、負荷回路３０と受電コイルＬ４に流れる共振電流ｉ３に関して次の式７で表される。
（式７）  ｉ１＝（ｋ／ｋ１）ｉ３
【００６６】
式７は、負荷回路３０に共振電流ｉ３が流れる場合には、交流電源回路１１から式７で表される出力電流ｉ１が流れ出ることを意味している。そのことは、交流電源回路１１の出力端子の位置での影像インピーダンスが負荷回路３０の入力インピーダンスの（ｋ１／ｋ）の二乗倍であることを意味する。そのため、送電コイルＬ３と受電コイルＬ４の結合係数ｋ（あるいは相互インダクタンスＭ）が小さくなると、交流電源回路１１の出力端子の位置での影像インピーダンスは大きくなり、交流電源回路１１の出力電流ｉ１が小さくなることを意味する。
【００６７】
送電装置１０の送電コイルＬ３と受電装置２０の受電コイルＬ４の間の距離が変動し送電コイルＬ３と受電コイルＬ４の相互インダクタンスＭが変動する場合に、出力電力安定化制御手段４０の電源電流測定手段４１が交流電源回路１１の出力電流ｉ１を検出することでその変動を検出する。
【００６８】
そして、出力電力制御演算手段４２が送電装置用中継電磁誘導回路１２の送電装置用相互インダクタンス可変手段１２ａを制御して、１次側中継コイルＬ１と２次側中継コイルＬ２の相互インダクタンスＭ１を相互インダクタンスＭに比例させて変える。この制御により、受電共振回路２１の受電コイルＬ４に誘導する誘導起電力Ｅ４を一定値に維持して負荷回路３０へ加えることができ、負荷回路３０へ安定した電力供給を行なえる効果がある。
【００６９】
＜第５の実施形態＞
図７を参照して本発明の第５の実施形態を説明する。第５の実施形態が以上の実施形態と相違する点は、受電装置２０の受電共振回路２１と負荷回路３０の間に受電装置用中継電磁誘導回路２２を設置することである。
【００７０】
第５の実施形態も、第１の実施形態と同様に、送電装置１０の送電コイルＬ３と、受電装置２０の受電共振回路２１の受電コイルＬ４を相互インダクタンスＭで電磁誘導させて、送電コイルＬ３から空間を隔てた受電コイルＬ４に無線電力を伝送させる。
【００７１】
（送電装置１０）
第５の実施形態の送電装置１０には、送電装置用中継電磁誘導回路１２を持たない従来の送電装置１０を用いることができる。あるいは、送電装置１０に、本発明の第１の実施形態から第４の実施形態の何れかの回路の送電装置を用いることもできる。その送電装置１０の送電コイルＬ３に共振電流ｉ５を流す。
【００７２】
（受電装置２０）
受電装置２０は、受電コイルＬ４と受電共振用容量Ｃ４で構成した受電共振回路２１と、負荷回路３０の間に受電装置用中継電磁誘導回路２２を設置する。
【００７３】
（受電装置用中継電磁誘導回路２２）
受電装置２０の受電装置用中継電磁誘導回路２２は、１次側中継コイルＬ６を含む１次側共振回路と、２次側中継コイルＬ７を含む２次側共振回路と、１次側中継コイルＬ６と２次側中継コイルＬ７の相互インダクタンスＭ２を可変にする受電装置用相互インダクタンス可変手段２２ａを有する。
【００７４】
１次側共振回路は、１次側共振用容量Ｃ６と１次側中継コイルＬ６で構成し、２次側共振回路は、２次側共振用容量Ｃ７と２次側中継コイルＬ７で構成する。１次側共振回路の１次側中継コイルＬ６と２次側共振回路の２次側中継コイルＬ７を相互インダクタンスＭ２で電磁誘導させる。
【００７５】
本実施形態では、１次側共振回路を受電共振回路２１に直列に接続し、１次側共振回路に受電共振回路２１の共振電流ｉ３を流し、２次側共振回路とそれに直列に接続した負荷回路３０に共振電流ｉ６を流す。
【００７６】
直列に接続した受電共振回路２１と１次側共振回路全体を共振周波数ｆで共振させる。その共振周波数ｆと２次側共振回路の共振周波数ｆを一致させる。また、送電装置１０の送電コイルＬ３には、その周波数ｆの交流を流す。
【００７７】
（受電装置用相互インダクタンス可変手段２２ａ）
受電装置用相互インダクタンス可変手段２２ａを用いて、１次側中継コイルＬ６と２次側中継コイルＬ７の電磁誘導の相互インダクタンスＭ２を可変にし、自由に調整できるようにする。この受電装置用相互インダクタンス可変手段２２ａは、第１の実施形態の送電装置用相互インダクタンス可変手段１２ａと同様に構成し、受電装置用中継電磁誘導回路２２の１次側中継コイルＬ６又は２次側中継コイルコイルＬ７を機械的に動かして１次側中継コイルＬ６と２次側中継コイルコイルＬ７の相対位置を変えて相互インダクタンスＭ２を変える手段を用いることができる。
【００７８】
（負荷回路３０）
受電装置用中継電磁誘導回路２２の２次側共振回路に直列に負荷回路３０を接続し、その負荷回路３０で電力を消費させる。負荷回路３０は、２次側共振回路に接続した整流回路３１と、蓄電装置３２と、負荷３３で構成する。整流回路３１は、２次側共振回路の共振電流ｉ６を直流に整流する。その整流回路３１の出力する直流の電力を、コンデンサや２次電池で構成する蓄電装置３２に蓄電しつつ、発光素子やモータ等の負荷３３で消費させる。この負荷回路３０に流し込む共振電流ｉ６は、受電装置用相互インダクタンス可変手段２２ａを調整することで可変にできる。
【００７９】
（２次側共振電流調整機能）
回路シミュレーションにより、受電装置用相互インダクタンス可変手段２２ａを用いて１次側中継コイルＬ６と２次側中継コイルＬ７の電磁誘導の相互インダクタンスＭ２を調整する場合の、２次側中継コイルＬ７とそれに直列に接続した負荷回路３０に流れる共振電流ｉ６を解析した結果、次の近似式８の関係があった。
（式８）  ｉ６＝（Ｍ／Ｍ２）ｉ５
【００８０】
この式８は、送電コイルＬ３の共振電流ｉ５が一定の場合に、負荷回路３０に流れる共振電流ｉ６が、負荷回路３０の入力インピーダンスに影響されずに式８の値の電流が流れることを意味する。その共振電流ｉ６は、受電装置用中継電磁誘導回路２２の１次側中継コイルＬ６と２次側中継コイルＬ７の相互インダクタンスＭ２に反比例する。
【００８１】
ここで、負荷回路３０の入力インピーダンスが大きい場合に、負荷回路３０に加わる電圧Ｅ４が大きくなる。その場合には、受電コイルＬ４に流れる共振電流ｉ３が大きくなる。その大きな共振電流ｉ３が１次側中継コイルＬ６に流れて電磁誘導することで大きな誘導起電力Ｅ４を２次側中継コイルＬ７に誘起し、その誘導起電力Ｅ４が負荷回路３０に加わる。
【００８２】
一方で、受電コイルＬ４が送電コイルＬ３から受電する電力は、送電コイルＬ３から電磁誘導で受電コイルＬ４に発生する誘導起電力と、受電コイルＬ４に流れる共振電流ｉ３の積になり大きな電力になる。そのため、負荷回路３０の入力インピーダンスが大きい場合には、大きな電力が送電コイルＬ３から受電コイルＬ４と１次側中継コイルＬ６と２次側中継コイルＬ７を経由して負荷回路３０に伝送されて消費される。
【００８３】
受電装置用中継電磁誘導回路２２の１次側中継コイルＬ６と２次側中継コイルＬ７の相互インダクタンスＭ２を一定値に固定すると、送電コイルＬ３と受電コイルＬ４の相互インダクタンスＭが小さくなるのに伴い、２次側中継コイルＬ７に流れる共振電流ｉ６が小さくなる。受電装置用相互インダクタンス可変手段２２ａを用いて受電装置用中継電磁誘導回路２２の相互インダクタンスＭ２を送電コイルＬ３と受電コイルＬ４の相互インダクタンスＭに比例させて変化させることで、２次側中継コイルＬ７に流れる共振電流ｉ６を一定値に安定化させることができる。
【００８４】
（受電電力安定化制御手段５０）
受電電力安定化制御手段５０は、負荷回路３０に流れる共振電流ｉ６あるいは負荷３３に流れる電流を測定する負荷電流測定手段５１と、受電電力制御演算手段５２で構成する。受電電力安定化制御手段５０の受電電力制御演算手段５２は、負荷電流測定手段５１の測定する電流値を一定値にするべく受電装置用相互インダクタンス可変手段２２ａを制御して、送電コイルＬ３から電力を安定的に受電する。
【００８５】
送電装置１０の送電コイルＬ３と受電装置２０の受電コイルＬ４の間の距離が変動すると、送電コイルＬ３と受電コイルＬ４の電磁誘導の相互インダクタンスＭが変動する。その場合に、受電電力安定化制御手段５０の負荷電流測定手段５１が負荷回路３０に流れる共振電流ｉ６の変動を測定し、その測定結果に基づき、受電装置用相互インダクタンス可変手段２２ａを動作させて、１次側中継コイルＬ６と２次側中継コイルＬ７の相互インダクタンスＭ２を相互インダクタンスＭに比例させて変動させる。その制御により、負荷回路３０に流し込む共振電流ｉ６を一定に安定化できる効果がある。
【００８６】
また、受電電力制御演算手段５２は、受電装置２０が、送電装置１０から離れている位置から送電装置１０に近づく際に、送電装置１０の送電コイルＬ３を負荷電流測定手段５１を用いて探索する。すなわち、負荷電流測定手段５１が負荷回路３０に流れる共振電流ｉ６の増加を測定することで、送電コイルＬ３への受電コイルＬ４の接近を検知する。ここで、送電コイルＬ３の検出の感度を高くするために、受電電力制御演算手段５２が間欠的に相互インダクタンスＭ２を小さくして負荷回路３０に流れる共振電流ｉ６を大きくする制御を行なう。
【００８７】
なお、送電装置１０が、第１の実施形態の様に出力電力安定化制御手段４０を備えている場合は、送電装置１０の出力電力安定化制御手段４０と、受電装置２０の受電電力安定化制御手段５０が競合することになる。その場合は、送電装置１０の出力電力安定化制御手段４０と受電装置２０の受電電力安定化制御手段５０が無線通信することで、どちらの電力安定化制御手段を用いて無線電力の送電を安定化させるかを決定して制御する事が望ましい。
【００８８】
（変形例１）
第５の実施形態の受電共振回路２１は、第２の実施形態の送電共振回路１３と同様に、受電共振回路２１に受電装置用中継電磁誘導回路２２の１次側共振回路を兼ねさせた回路を構成できる。すなわち、受電共振回路２１の受電コイルＬ４に、受電装置用中継電磁誘導回路２２の１次側中継コイルＬ６を含ませ、受電共振回路２１の受電共振用容量Ｃ４に、送電装置用中継電磁誘導回路１２の１次側共振用容量Ｃ６を含ませることができる。この受電共振回路２１の受電コイルＬ４と受電共振用容量Ｃ４を交流電源回路１１の周波数ｆで共振させることで、上記と同様にして、交流電源回路１１から、送電コイルＬ３と空間を隔てた受電コイルＬ４を介して負荷回路３０に電力を伝送することができる。
【００８９】
＜第６の実施形態＞
図８を参照して本発明の第６の実施形態を説明する。第６の実施形態は、第５の実施形態と同様に、送電コイルＬ３に共振電流ｉ５を流し、受電装置２０の受電共振回路２１と負荷回路３０の間に受電装置用中継電磁誘導回路２２を設置する。第６の実施形態が第５の実施形態と相違する点は、受電共振回路２１と受電装置用中継電磁誘導回路２２の１次側共振回路を、共振用容量を介して並列に接続する点である。すなわち、受電コイルＬ４に並列に共振用容量Ｃ８と受電装置用中継電磁誘導回路２２の１次側中継コイルＬ６を接続した回路にすることで受電共振回路２１と１次側共振回路を共振用容量Ｃ８を介して並列に接続し、その回路全体を交流電源回路１１の周波数ｆで共振させる。
【００９０】
すなわち、共振用容量Ｃ８に並列に、受電共振回路２１の受電コイルＬ４と、受電装置用中継電磁誘導回路２２の１次側共振回路の１次側中継コイルＬ６を接続することで、共振用容量Ｃ８を受電共振回路２１と受電装置用中継電磁誘導回路２２の１次側共振回路に共用させる。
【００９１】
共振用容量Ｃ８に並列に接続した受電コイルＬ４に共振電流ｉ３を流し、１次側中継コイルＬ６に共振電流ｉ７を流す。受電装置用中継電磁誘導回路２２では、１次側中継コイルＬ６と２次側中継コイルＬ７を相互インダクタンスＭ２で電磁誘導させる。２次側共振回路の２次側中継コイルＬ７に直列に負荷回路３０を接続し、共振電流ｉ６を流す。そして、受電共振回路２１と１次側共振回路と２次側共振回路を交流電源回路１１の周波数ｆで共振させる。
【００９２】
回路シミュレーションにより、受電装置用相互インダクタンス可変手段２２ａを用いて１次側中継コイルＬ６と２次側中継コイルＬ７の電磁誘導の相互インダクタンスＭ２を調整する場合の、２次側中継コイルＬ７とそれに直列に接続した負荷回路３０に流れる共振電流ｉ６を解析した結果、次の近似式９の関係があった。
（式９）  ｉ６＝（Ｍ／Ｍ２）（Ｌ６／Ｌ４）ｉ５＝（ｋ／ｋ２）ｉ５
【００９３】
この式９は、送電コイルＬ３の共振電流ｉ５が一定の場合に、負荷回路３０に流れる共振電流ｉ６が、負荷回路３０の入力インピーダンスに影響されずに式９の値の電流が流れることを意味する。その共振電流ｉ６は、受電装置用中継電磁誘導回路２２の１次側中継コイルＬ６と２次側中継コイルＬ７の結合係数ｋ２＝（Ｍ２／Ｌ６）に反比例する。
【００９４】
受電装置用中継電磁誘導回路２２の１次側中継コイルＬ６と２次側中継コイルＬ７の電磁誘導の相互インダクタンスＭ２及び結合係数ｋ２を一定値に固定した場合に、送電コイルＬ３と受電コイルＬ４の相互インダクタンスＭが小さくなると２次側中継コイルＬ７に流れる共振電流ｉ６が小さくなる。受電装置用相互インダクタンス可変手段２２ａを使って、受電装置用中継電磁誘導回路２２の相互インダクタンスＭ２を、送電コイルＬ３と受電コイルＬ４の相互インダクタンスＭに追従させて変化させることで、２次側中継コイルＬ７に流れる共振電流ｉ６を一定値に安定化させることができる。
【実施例】
【００９５】
（実施例１）
本発明の第５の実施形態の回路構成において、回路シミュレーションで、送電装置１０の送電コイルＬ３を１．１μＨにし、その送電コイルＬ３に、周波数ｆが１．７ＭＨｚで振幅が１Ａの共振電流ｉ５を流した。受電装置２０の受電コイルＬ４と１次側中継コイルＬ６と２次側中継コイルＬ７を１．１μＨにし、受電共振用容量Ｃ４と１次側共振用容量Ｃ６と２次側共振用容量Ｃ７を８ｎＦにした。送電コイルＬ３と受電コイルＬ４の相互インダクタンスＭと、１次側中継コイルＬ６と２次側中継コイルＬ７の相互インダクタンスＭ２を０．１μＨにした。【００９６】
ここで、負荷回路３０の入力インピーダンスを１Ωから３２Ωまで変えて回路シミュレーションを行なった結果、負荷回路３０に流れる共振電流ｉ６の振幅は以下の表１のようになった。
（表１）
負荷回路３０の入力インピーダンス，  共振電流ｉ６の振幅
１Ω                                １Ａ
２Ω                                １Ａ
４Ω                                ０．９Ａ
８Ω                                ０．８Ａ
１６Ω                              ０．６Ａ
３２Ω                              ０．３５Ａ【００９７】
すなわち、負荷回路３０の入力インピーダンスが２Ω以下の場合は、式８に従って、共振電流ｉ６の振幅が１Ａになった。それ以上に負荷回路３０の入力インピーダンスが大きくなると共振電流ｉ６が小さくなった。【００９８】
（実施例２）
本発明の第５の実施形態の回路構成において、回路シミュレーションで、送電装置１０の送電コイルＬ３を２．２μＨにし、その送電コイルＬ３に、周波数ｆが１．７ＭＨｚで振幅が１Ａの共振電流ｉ５を流した。受電装置２０の受電コイルＬ４と１次側中継コイルＬ６と２次側中継コイルＬ７を２．２μＨにし、受電共振用容量Ｃ４と１次側共振用容量Ｃ６と２次側共振用容量Ｃ７を４ｎＦにした。送電コイルＬ３と受電コイルＬ４の相互インダクタンスＭと、１次側中継コイルＬ６と２次側中継コイルＬ７の相互インダクタンスＭ２を０．２μＨにした。【００９９】
ここで、負荷回路３０の入力インピーダンスを１Ωから６４Ωまで変えて回路シミュレーションを行なった結果、負荷回路３０に流れる共振電流ｉ６の振幅は以下の表２のようになった。
（表２）
負荷回路３０の入力インピーダンス，  共振電流ｉ６の振幅
１Ω                                １Ａ
２Ω                                １Ａ
４Ω                                １Ａ
８Ω                                ０．９Ａ
１６Ω                              ０．８Ａ
３２Ω                              ０．６Ａ
６４Ω                              ０．３５Ａ【０１００】
すなわち、負荷回路３０の入力インピーダンスが４Ω以下の場合は、式８に従って、共振電流ｉ６の振幅が１Ａになった。それ以上に負荷回路３０の入力インピーダンスが大きくなると共振電流ｉ６が小さくなった。【０１０１】
実施例１と実施例２で、負荷回路３０の入力インピーダンスが所定の値よりも大きくなると共振電流ｉ６が１Ａよりも小さくなった現象は、共振電流ｉ３の周波数が、回路の最適な共振周波数から僅かにずれていたことが以下の様に影響した現象だと考える。【０１０２】
負荷回路３０の入力インピーダンスを大きくしていくと、受電装置用中継電磁誘導回路２２が負荷回路３０に無線電力を中継できる共振電流ｉ３の最適な共振周波数の許容範囲が狭くなり、最適な共振周波数から僅かにずれていた周波数のずれが許容されなくなったため、共振電流ｉ６の値が最適な共振周波数での値の１Ａよりも小さくなったと考える。【０１０３】
なお、本発明は、以上の実施形態に限定されず、送電装置用相互インダクタンス可変手段１２ａ又は受電装置用相互インダクタンス可変手段２２ａにおいて、１次側中継コイルと２次側中継コイルコイルの相互インダクタンスを変える手段は、機械的に中継電磁誘導回路の１次側中継コイル又は２次側中継コイルコイルを動かして相互インダクタンスを変える手段以外の手段も用いることもできる。【０１０４】
例えば、相互インダクタンスを変える手段として、中継コイルの配線をスイッチで切り替えて相互インダクタンスを切り替える相互インダクタンス可変手段を用いることもできる。【０１０５】
他の相互インダクタンスを変える手段として、異なる相互インダクタンスを有する複数の中継電磁誘導回路をスイッチで切り替えて用いることで相互インダクタンスを切り替える相互インダクタンス可変手段を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明は、電気自動車や飛行体等の移動体へ非接触で電力を給電する用途や、机の上に設置した電子装置に机の板を隔てて電力を給電する用途や、生体内に設置した装置に皮膚を隔てて電力を給電する用途に適用できる。また、半導体集積回路内で集積回路の配線層間で非接触で電力を伝送する用途に適用できる。
【符号の説明】
【０１０７】
１０送電装置、１１交流電源回路、１２送電装置用中継電磁誘導回路、１２ａ送電装置用相互インダクタンス可変手段、１３送電共振回路、２０受電装置、２１受電共振回路、２２受電装置用中継電磁誘導回路、２２ａ受電装置用相互インダクタンス可変手段、３０負荷回路、３１整流回路、３２蓄電装置、３３負荷、４０出力電力安定化制御手段、４１電源電流測定手段、４２出力電力制御演算手段、５０受電電力安定化制御手段、５１負荷電流測定手段、５２受電電力制御演算手段、Ｃ１（送電装置用）１次側共振用容量、Ｃ２（送電装置用）２次側共振用容量、Ｃ３送電共振用容量、Ｃ４受電共振用容量、Ｃ５（送電装置用）共振用容量、Ｃ６（受電装置用）１次側共振用容量、Ｃ７（受電装置用）２次側共振用容量、Ｃ８（受電装置用）共振用容量、Ｅ交流電源回路の出力電圧、Ｅ４負荷回路に加わる電圧、Ｅ５送電コイルの電圧、ｉ１交流電源回路の出力電流、ｉ２、ｉ３、ｉ４、ｉ５、ｉ６、ｉ７共振電流、Ｌ１（送電装置用）１次側中継コイル、Ｌ２（送電装置用）２次側中継コイル、Ｌ３送電コイル、Ｌ４受電コイル、Ｌ６（受電装置用）１次側中継コイル、Ｌ７（受電装置用）２次側中継コイル、Ｍ送電コイルと受電コイルの相互インダクタンス、Ｍ１送電装置用中継電磁誘導回路の相互インダクタンス、Ｍ２受電装置用中継電磁誘導回路の相互インダクタンス
【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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【国際調査報告】
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