(57)【要約】【課題】間欠的にエネルギーを付与された場合であっても継続的に電力を発生させ得る電力伝送素子を提供することにある。【解決手段】電力伝送素子２１は、電気−磁気変換素子１１と共に、電力伝送装置１を構成する電力伝送素子である。電力伝送素子２１は、振動体２３と、圧電素子２４とを備えている。圧電素子２４は、振動体２３の上に取り付けられている。振動体２３の少なくとも一部は、磁性体からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気―磁気変換素子と共に、電力伝送装置を構成する電力伝送素子であって、
振動体と、
前記振動体の上に取り付けられた圧電素子とを備え、
前記振動体の少なくとも一部は、磁性体からなる、電力伝送素子。
【請求項２】
前記電気―磁気変換素子から供給された電磁エネルギーにより前記振動体が振動することによって、前記圧電素子において電力を発生させる受電素子である、請求項１に記載の電力伝送素子。
【請求項３】
前記圧電素子が振動することにより、前記振動体が振動し、前記電気―磁気変換素子に電磁エネルギーを供給する給電素子である、請求項１に記載の電力伝送素子。
【請求項４】
前記振動体は、第１及び第２の主面を有し、前記圧電素子が前記第１の主面の上に取り付けられている振動体本体と、前記振動体本体の前記第２の主面の前記圧電素子と対向する部分の上に取り付けられている磁性部材とを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力伝送素子。
【請求項５】
電気―磁気変換素子を有する第１の電力伝送素子と、
前記第１の電力伝送素子との間で電力の伝送を行う第２の電力伝送素子とを備え、
前記第２の電力伝送素子は、
振動体と、
前記振動体の上に取り付けられた圧電素子とを備え、
前記振動体の少なくとも一部は、磁性体からなり、
電力伝送時において、前記電気―磁気変換素子と、前記振動体の磁性体からなる少なくとも一部とは、前記電気―磁気変換素子と前記振動体の磁性体からなる少なくとも一部とが電磁結合するように配置される、電力伝送装置。
【請求項６】
前記電気―磁気変換素子と、前記第２の電力伝送素子とは、離間して配置されている、請求項５に記載の電力伝送装置。
【請求項７】
前記電気―磁気変換素子または前記圧電素子に間欠的に電力を供給する制御部をさらに備える、請求項５または６に記載の電力伝送装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記電気―磁気変換素子に間欠的に電力を供給するものであり、
前記制御部は、前記電気―磁気変換素子への電力供給周期が、前記第１の電力伝送素子の共振周波数の逆数よりも長くなるように前記電気―磁気変換素子に電力を供給する、請求項７に記載の電力伝送装置。
【請求項９】
前記第１の電力伝送素子の振動または前記圧電素子における発電電圧を検出する検出部とをさらに備え、
前記制御部は、前記電気―磁気変換素子に間欠的に電力を供給するものであり、
前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記第１の電力伝送素子の振動効率が向上するように前記電気―磁気変換素子への電力供給周期を調整する、請求項７に記載の電力伝送装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記電気―磁気変換素子に電力を供給する周期を変化させながら、前記検出部により前記第１の電力伝送素子の振動または前記圧電素子における発電電圧を検出させることにより、前記第１の電力伝送素子の振動の振幅または前記圧電素子における発電電圧が最大となる、前記電気―磁気変換素子への電力供給周期を検出し、当該電力供給周期で前記電気―磁気変換素子への電力供給を行う、請求項９に記載の電力伝送装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記圧電素子に電力を印加することにより前記振動体を振動させる、請求項７〜１０に記載の電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力伝送素子及びそれを備える電力伝送装置に関する。特に、本発明は、圧電素子を用いた電力伝送素子及びそれを備える電力伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記の特許文献１〜３などにおいて、電気的に直接接続することなく、電力の伝送を行う電力伝送装置が提案されている。
【０００３】
具体的には、特許文献１，２においては、給電側圧電素子の振動を、受電側圧電素子において電力に変換することにより、給電側から受電側への電力の伝送を行う電力伝送装置が提案されている。
【０００４】
また、特許文献３では、給電側コイルと、受電側コイルとが電磁結合することにより、受電側コイルに電力が誘起し、給電側から受電側へ電力の伝送が行われる電力伝送装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ００／３８２９６号公報
【特許文献２】特開２００２−８４６８８号公報
【特許文献３】特開平８−７９９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１，２に記載された圧電素子を利用した電力伝送装置では、給電側圧電素子の振動が受電側圧電素子に伝搬しているときにのみ受電側圧電素子において電力が発生する。このため、受電側圧電素子において継続的に電力を発生させるためには、給電側圧電素子への電力供給を継続的に行う必要がある。
【０００７】
なお、給電側圧電素子と受電側圧電素子とを離間して配置した場合には、理論的には、間欠的なエネルギー付与により電力伝送を継続的に行い得ることとなる。しかしながら、それは、以下の理由により実質的に不可能である。すなわち、固体振動が空気伝搬することにより、別の固体振動を励起しようとしても、空気と固体とでは音響インピーダンスが大きく異なるため、固体−空気間のエネルギー伝達効率は非常に低い。従って、特許文献１，２に記載された圧電素子を利用した電力伝送装置では、給電側圧電素子と受電側圧電素子とを確実に接触させる必要がある。例えば、給電側圧電素子と受電側圧電素子とを、空間を介して配置した場合は、実質的にエネルギー伝送が行われないこととなる。よって、給電側圧電素子と受電側圧電素子とを離間して配置することはできない。従って、特許文献１，２の電力伝送装置では、間欠的なエネルギー付与により電力伝送を継続的に行い得ない。
【０００８】
また、特許文献３に記載された電磁コイルを利用した電力伝送装置では、受電側コイルと給電側コイルとが電磁結合しているときにのみ受電側コイルにおいて電力が発生する。このため、受電側コイルにおいて継続的に電力を発生させるためには、給電側コイルへの電力供給を継続的に行う必要がある。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、間欠的にエネルギーが付与された場合であっても継続的に電力を発生させ得る電力伝送素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る電力伝送素子は、電気-磁気変換素子と共に、電力伝送装置を構成する電力伝送素子である。本発明に係る電力伝送素子は、振動体と、圧電素子とを備えている。圧電素子は、振動体の上に取り付けられている。振動体の少なくとも一部は、磁性体からなる。
【００１１】
本発明に係る電力伝送素子のある特定の局面では、電力伝送素子は、電気-磁気変換素子から供給された電磁エネルギーにより振動体が振動することによって、圧電素子において電力を発生させる受電素子である。
【００１２】
本発明に係る電力伝送素子の他の特定の局面では、電力伝送素子は、圧電素子が振動することにより、振動体が振動し、電気-磁気変換素子に電磁エネルギーを供給する給電素子である。
【００１３】
本発明に係る電力伝送素子の別の特定の局面では、振動体は、振動体本体と、磁性部材とを有する。振動体本体は、第１及び第２の主面を有する。振動体本体の第１の主面の上に圧電素子が取り付けられている。磁性部材は、振動体本体の第２の主面の圧電素子と対向する部分の上に取り付けられている。
【００１４】
本発明に係る電力伝送装置は、第１の電力伝送素子と、第２の電力伝送素子とを備えている。第１の電力伝送素子は、電気-磁気変換素子を有する。第２の電力伝送素子は、第１の電力伝送素子との間で電力の伝送を行う。第２の電力伝送素子は、振動体と、圧電素子とを備えている。圧電素子は、振動体の上に取り付けられている。振動体の少なくとも一部は、磁性体からなる。電力伝送時において、電気-磁気変換素子と、振動体の磁性体からなる少なくとも一部とは、電気-磁気変換素子と振動体の磁性体からなる少なくとも一部とが電磁結合するように配置される。
【００１５】
本発明に係る電力伝送装置のある特定の局面では、電気-磁気変換素子と、第２の電力伝送素子とは、離間して配置されている。
【００１６】
本発明に係る電力伝送装置の他の特定の局面では、電力伝送装置は、電気-磁気変換素子または圧電素子に間欠的に電力を供給する制御部をさらに備えている。この構成によれば、圧電素子に間欠的に電力を供給することにより、連続的に電力伝送を行い続け得る。従って、高いエネルギー効率で電力伝送を行うことができる。
【００１７】
本発明に係る電力伝送装置の別の特定の局面では、制御部は、電気-磁気変換素子に間欠的に電力を供給するものである。制御部は、電気-磁気変換素子への電力供給周期が、第１の電力伝送素子の共振周波数の逆数よりも長くなるように電気-磁気変換素子に電力を供給する。
【００１８】
本発明に係る電力伝送装置のさらに他の特定の局面では、電力伝送装置は、第１の電力伝送素子の振動または圧電素子における発電電圧を検出する検出部とをさらに備えている。制御部は、電気-磁気変換素子に間欠的に電力を供給する。制御部は、検出部の検出結果に基づいて、第１の電力伝送素子の振動効率が向上するように電気-磁気変換素子への電力供給周期を調整する。この構成によれば、電力伝送のエネルギー効率をより高めることができる。
【００１９】
本発明に係る電力伝送装置のさらに別の特定の局面では、制御部は、電気-磁気変換素子に電力を供給する周期を変化させながら、検出部により第１の電力伝送素子の振動または圧電素子における発電電圧を検出させることにより、第１の電力伝送素子の振動の振幅または圧電素子における発電電圧が最大となる、電気-磁気変換素子への電力供給周期を検出し、当該電力供給周期で電気-磁気変換素子への電力供給を行う。この構成によれば、電力伝送のエネルギー効率をさらに高めることができる。
【００２０】
本発明に係る電力伝送装置のさらにまた他の特定の局面では、制御部は、圧電素子に電力を印加することにより振動体を振動させる。この構成によれば、例えば、電力伝送が行われていないときに、圧電素子をバイブレーターやスピーカーとして利用することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、電気-磁気変換素子と、磁性体からなる振動体の少なくとも一部との電磁結合により電力伝送が行われる。例えば、電気-磁気変換素子を給電側とした場合は、電気-磁気変換素子との電磁結合により振動体が振動する。その結果、圧電素子において電力が発生する。この場合、振動体が振動している間は、圧電素子において電力が発生し続けるため、電気-磁気変換素子への電力供給が間欠的に行われ、電気-磁気変換素子への電力供給が行われない期間があったとしても、当該期間のうち、振動体が振動し続けている期間においては、圧電素子による発電が行われることとなる。
【００２２】
また、例えば、電気-磁気変換素子を受電側とした場合は、圧電素子に電力が供給され、圧電素子及び振動体が振動することにより、電気-磁気変換素子において電力が発生する。この場合、振動体が振動している間は、電気-磁気変換素子において電力が発生し続けるため、圧電素子への電力供給が間欠的に行われ、圧電素子への電力供給が行われない期間があったとしても、当該期間のうち、振動体が振動し続けている期間においては、電気-磁気変換素子による発電が行われることとなる。
【００２３】
従って、本発明では、間欠的にエネルギーを付与された場合であっても継続的に電力を発生させ得る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施形態に係る電力伝送装置の構成を表す模式図である。
【図２】第１の実施形態における第１の電力伝送モードにおける電磁コイルに印加するパルス電圧と、受電素子の振動とのタイムチャートである。
【図３】第１の実施形態における第２の電力伝送モードにおける電磁コイルに印加するバルス電圧と、受電素子の振動とのタイムチャートである。
【図４】第２の実施形態に係る電力伝送装置の構成を表す模式図である。
【図５】第３の実施形態に係る電力伝送装置の構成を表す模式図である。
【図６】第４の実施形態に係る電力伝送装置の構成を表す模式図である。
【図７】第１の変形例における受電装置の要部を表す略図的側面図である。
【図８】図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける略図的断面図である。
【図９】第２の変形例における受電装置の要部を表す略図的斜視図である。
【図１０】第２の変形例における受電装置の一部分を拡大した略図的斜視図である。
【図１１】第３の変形例における受電装置の要部を表す略図的側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施した好ましい形態について、図１及び図４に示す電力伝送装置１，２を例に挙げて説明する。但し、電力伝送装置１，２は単なる例示である。本発明は、これら電力伝送装置１，２に何ら限定されない。
【００２６】
（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１の構成を表す模式図である。
【００２７】
図１に示す電力伝送装置１は、例えば、携帯電話の充電など、電気的に直接接続されていない状態で電力伝送を行う場合に使用される装置である。電力伝送装置１は、給電装置１０と、受電装置２０とを備えている。
【００２８】
給電装置１０と受電装置２０とは、分離可能である。例えば、電力伝送装置１が携帯電話の充電システムに適用される場合は、給電装置１０が充電器内に設けられ、受電装置２０が携帯電話内に設けられる。携帯電話を充電するときには、給電装置１０と受電装置２０とが電磁結合可能な程度に近接して配置される。なお、給電装置１０と受電装置２０との相対位置を一時的に固定可能な保持部材を用いて、給電装置１０と受電装置２０とが電磁結合可能な程度に近接した状態で固定してもよい。携帯電話を充電していないときには、給電装置１０と受電装置２０が近接して配置されている必要は必ずしもない。
【００２９】
もっとも、給電装置１０と受電装置２０との両方が、一体不可分である一つの装置内に収納されていてもよい。
【００３０】
給電装置１０は、受電装置２０にエネルギーを付与するための装置である。具体的には、本実施形態では、給電装置１０は、受電装置２０に電磁エネルギーを付与するための装置である。給電装置１０は、給電素子としての電磁コイル１１と、受電素子２１の振動または圧電素子２４における発電電圧を検出する検出機構１２と、制御部１３とを備えている。なお、検出機構１２は、例えば、電磁コイル、ホール素子、磁気抵抗素子などにより構成することができる。
【００３１】
一方、受電装置２０は、給電装置１０により付与されたエネルギー（具体的には、電磁エネルギー）を電力に変換する装置である。受電装置２０は、筐体２２により支持された受電素子２１と、制御部２９とを備えている。
【００３２】
電力伝送時において、受電素子２１は、給電素子としての電磁コイル１１から離間するように配置されている。受電素子２１は、振動体２３を備えている。本実施形態では、振動体２３は、板状の振動板により構成されている。もっとも、本発明において、振動体の形状は、振動板に限定されない。
【００３３】
振動体２３は、弾性を有し、振動可能なものであれば特に限定されない。振動体２３は、例えば、金属、セラミックス、樹脂などにより形成することができる。
【００３４】
振動体２３は、振動体本体２３ａと、振動体本体２３ａを支持している支持部２３ｂと、磁性部材２３ｃとを有する。平面視において、振動体本体２３ａのうち、支持部２３ｂの内側に位置しており、振動する振動部２３ａ１の一方側の表面の上には、圧電素子２４が取り付けられている。圧電素子２４は、圧電基板２６と、第１及び第２の電極２５，２７とを有する。
【００３５】
圧電基板２６は、適宜の圧電体により形成することができる。圧電基板２６は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）系セラミックスなどの圧電セラミックスにより形成することができる。
【００３６】
第１及び第２の電極２５，２７は、圧電基板２６を挟持している。圧電基板２６において生じた起電力は、この第１及び第２の電極２５，２７から取り出される。第１及び第２の電極２５，２７は、適宜の導電材料により形成することができる。第１及び第２の電極２５，２７は、例えば、鉄、銅、アルミニウムなどの金属、ステンレスやジュラルミンなどの合金により形成することができる。
【００３７】
磁性部材２３ｃは、振動部２３ａ１の圧電素子２４とは反対側の表面の上に取り付けられている。磁性部材２３ｃは、平面視において、振動部２３ａ１の略中央に設けられている。磁性部材２３ｃは、振動部２３ａ１を介して圧電素子２４と対向している。磁性部材２３ｃは、電力伝送時において、給電素子としての電磁コイル１１と電磁結合するように設けられている。
【００３８】
磁性部材２３ｃは、適宜の磁性体により形成することができる。磁性部材２３ｃは、例えば、鉄やニッケルなどの金属、鉄やニッケルなどを含む合金により形成することができる。
【００３９】
次に、本実施形態の電力伝送装置１における電力伝送の概略について説明する。
【００４０】
電力伝送を行う場合、磁性部材２３ｃと電磁コイル１１とが電磁結合するように、給電装置１０と受電装置２０とが配置される。その状態において、制御部１３は、電磁コイル１１に電力を印加する。これにより、電磁コイル１１と磁性部材２３ｃとが電磁結合する。その結果、磁性部材２３ｃ及び磁性部材２３ｃが取り付けられている振動体２３の可撓性を有する振動部２３ａ１が振動する。振動部２３ａ１が振動による変形に伴い、圧電素子２４も振動する。これにより、圧電素子２４の圧電基板２６に歪みが生じ、圧電素子２４において起電力が生じる。
【００４１】
このように、電力伝送装置１においては、給電装置１０の電磁コイル１１に電力を供給すると、給電装置１０とは電気的に直接接続されていない受電装置２０において電力が発生する。これにより電力が伝送される。なお、本実施形態の電力伝送装置１の詳細な動作については、後に詳述する。
【００４２】
本実施形態の電力伝送装置１においては、電磁コイル１１から供給される電磁エネルギーにより振動体２３が振動することにより圧電素子２４において起電力が生じる。そして、振動体２３が復元力によって振動している期間においては、圧電素子２４において起電力が生じる。このため、電磁コイル１１に間欠的に電力を供給し、電磁コイル１１への電力供給が行われない期間が生じたとしても、その期間のうち、振動体２３が振動し続けている期間においては、圧電素子２４による発電が行われる。従って、振動体２３が振動し続けている間に再度電磁コイル１１へ電力を供給することにより、電磁コイル１１への電力供給を間欠的に行いつつ、電力伝送を連続的に行うことができる。
【００４３】
ところで、例えば、給電側の圧電素子により発生させた振動を受電側の圧電素子により電気エネルギーに変換することにより電力伝送を行う場合は、給電側の圧電素子で発生した振動を受電側の圧電素子に伝搬する必要がある。
【００４４】
例えば、給電側の圧電素子の振動を音波として受電側の圧電素子に伝搬することも考えられるが、その場合は音響インピーダンスを整合させる必要があり、非常に大きな制約が生じる。また、振動を音波として伝搬させた場合は、エネルギーの伝搬効率が低くなるため、電力伝送効率が低下してしまう。このため、振動伝搬を利用して電力伝送を行う場合は、給電側の圧電素子と受電側の圧電素子とを直接接触させる必要がある。
【００４５】
しかしながら、給電側の圧電素子と受電側の圧電素子とを直接接触させた場合は、給電側の圧電素子の振動が停止すると、受電側の圧電素子の振動が給電側圧電素子による質量負荷により減衰しやすい。このため、本実施形態の電力伝送装置１とは異なり、給電側の圧電素子に電力を供給していないときは、実質的に電力伝送が行われない。
【００４６】
また、給電側圧電素子と受電側圧電素子とが接触することにより、これら圧電素子が経時的に劣化しやすい。
【００４７】
それに対して、本実施形態の電力伝送装置１では、給電素子としての電磁コイル１１と受電素子２１とは非接触である。従って、電磁コイル１１及び受電素子２１が損傷しにくく、長い製品寿命を実現することができる。
【００４８】
また、例えば、給電側の圧電素子により発生させた振動を受電側の圧電素子により電気エネルギーに変換することにより電力伝送を行う場合は、給電側圧電素子の接触面の形状と、受電側圧電素子の接触面の形状とが対応している必要がある。このため、例えば、受電装置２０が異なると、電力伝送できなくなる場合がある。
【００４９】
それに対して、本実施形態では、受電装置２０に受電素子２１が存在する限り、受電装置２０の形状等の制約はなく、給電素子としての電磁コイル１１により種々の受電装置２０に電力伝送することができる。
【００５０】
次に、本実施形態の電力伝送装置１における電力伝送の詳細について説明する。
【００５１】
電力伝送装置１では、異なる複数のモードでの電力伝送が可能である。
【００５２】
（第１の電力伝送モード）
図２は、第１の実施形態における第１の電力伝送モードにおける電磁コイルに印加するパルス電圧と、受電素子の振動とのタイムチャートである。
【００５３】
この第１の電力伝送モードは、受電装置２０において生じる電力の大きさが小さくなるものの、電力伝送効率が高くなるモードである。なお、「電力伝送効率」とは、入力した電力に対する出力された電力の比（（出力された電力）／（入力した電力））である。
【００５４】
第１の電力伝送モードでは、制御部１３は、電磁コイル１１に間欠的に電力を供給する。具体的には、図２に示すように、制御部１３は、パルス状の電圧を定期的に電磁コイル１１に印加する。より詳細には、制御部１３は、電磁コイル１１への電力供給周期、すなわち、パルス状電圧の印加周期Ｔ１が、パルス状電圧を印加したときの受電素子２１の１回目の振動の周期、すなわち、受電素子２１の共振周波数の逆数Ｔ２よりもながくなるように、電磁コイル１１に電圧を印加する。また、制御部１３が電磁コイル１１に印加するパルス状電圧の印加周期Ｔ１は、受電素子２１の振動が完全に減衰しきるのに要する時間以下である。すなわち、制御部１３は、受電素子２１の振動が完全に減衰してしまうまでに、次のパルス状電圧を振動を加振する電圧強度、電界方向、印加時間長さ及び印加周期などを制御しながら印加する。このようにすることで、電力供給を間欠的に行いながら、高い電力伝送効率で連続的に電力伝送を行うことができる。
【００５５】
（第２の電力伝送モード）
図３は、第１の実施形態における第２の電力伝送モードにおける電磁コイルに印加するバルス電圧と、受電素子の振動とのタイムチャートである。
【００５６】
この第２の電力伝送モードは、第１の電力伝送モードよりも電力伝送効率は低くなるものの受電装置２０において大きな電力を発生させるときのモードである。
【００５７】
第２の電力伝送モードでは、制御部１３は、パルス状電圧の印加周期Ｔ１が、受電素子２１の共振周波数の逆数Ｔ２の二分の一に正の整数を乗じた値と等しくなるように電磁コイル１１に電力を印加する。さらに、印加周期Ｔ１が逆数Ｔ２に偶数を乗じた値と等しいときは、振動の減衰を防ぐために印加電界の正負の符号を変えなくともよいので制御則および電気回路が簡略になる効果があり、好ましい。このため、受電素子２１は、共振周波数で振動することとなり、このときに受電素子２１において発生する電力の大きさが最大となる。
【００５８】
例えば、給電装置１０の制御部１３が受電装置２０の仕様をメモリしている場合は、パルス状電圧の印加周期Ｔ１を受電素子２１の共振周波数の逆数Ｔ２と等しくすることは容易である。しかしながら、制御部１３が受電装置２０の仕様をメモリしていない場合は、パルス状電圧の印加周期Ｔ１と、受電素子２１の共振周波数の逆数Ｔ２とを直ちに一致させることはできない。
【００５９】
本実施形態においては、制御部１３は、まず、予め定められた周期のパルス状電圧を電磁コイル１１に印加し、その状態で、検出機構１２に、受電素子２１の振動または圧電素子２４における発電電圧を検出させる。そして、制御部１３は、その結果に基づいて、受電素子２１の振動効率が向上するように電磁コイル１１への電力供給周期Ｔ２を調整する。
【００６０】
または、制御部１３は、電磁コイル１１への電力供給周期Ｔ２を変化させながら、検出部に、受電素子２１の振動または圧電素子２４における発電電圧を検出させる。制御部１３は、その検出結果に基づいて、受電素子２１の振動の振幅または圧電素子２４における発電電圧が最大となる電力供給周期Ｔ２を検出する。そして、制御部１３は、その検出した電力供給周期Ｔ２で電磁コイル１１への電力供給を行う。
【００６１】
従って、本実施形態では、給電装置１０の制御部１３が受電装置２０の仕様をメモリしていない場合であっても、高い電力伝送効率で電力伝送を行うことができる。
【００６２】
（電力伝送装置１の電力伝送以外の機能）
また、本実施形態では、電力伝送を行っていないときにおいて、受電装置２０の制御部２９は、圧電素子２４に電力を印加することにより、振動体２３を振動させる。これにより、例えば、受電装置２０に発音させたり、受電装置２０自体を振動させたりすることができる。すなわち、本実施形態の受電装置２０は、発音機能やバイブレーター機能を兼ね備えている。このため、本実施形態の受電装置２０を例えば携帯電話機、スマートフォン、ＰＤＡ、電子書籍端末などの携帯機器に取り付けることにより、携帯機器に発音機能やバイブレーター機能を付与することができる。よって、発音機能やバイブレーター機能を付与するための部品を別途設ける必要がない。従って、携帯機器の部品点数の削減や、小型化を図ることができる。
【００６３】
また、接触式の電力伝送システムとは異なり、非接触式の本実施形態の電力伝送システムでは、電力伝送のための端子等が必要ではない。受電装置２０や給電装置１０を備えた機器同士であれば、受電装置２０と給電装置１０とが電磁結合するように配置することにより、広く一般的に電力を伝送することができる。このため、例えば、電力が不足している携帯電話機に、電力が豊富なＰＤＡから電力を自由に伝送でき、電力不足状態を解消することができる。
【００６４】
上記第１の実施形態では、電磁コイル１１を給電素子として用い、圧電素子２４及び振動体２３からなる素子を受電素子として用いる例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。電磁コイル１１を受電素子として用い、圧電素子２４及び振動体２３からなる素子を給電素子として用いてもよい。その場合は、圧電素子２４に電力が付与され、電磁コイル１１においで電力が生成する。
【００６５】
また、上記第１の実施形態では、振動体本体２３ａと磁性部材２３ｃとを別個に設ける例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。振動体２３の少なくとも一部が磁性体により形成されていればよい。例えば、図４に示す電力伝送装置２のように、磁性部材２３ｃを設けず、振動体本体２３ａを磁性体により形成してもよい。
【００６６】
なお、本発明において、磁性体には、電気エネルギーを付与することにより磁性体となり得るものも含まれるものとする。すなわち、磁性体は、磁石などにより構成されていてもよいが、例えば電磁コイルなどの磁性発生装置により構成されていてもよい。
【００６７】
（給電装置のバリエーション）
上記第１の実施形態では、電磁コイル１１を備える給電装置１０を用いた例について説明した。但し、給電装置１０は、電気−磁気変換素子を備えるものである限りにおいて、この構成に限定されない。例えば、図５に示すように、給電装置１０は、永久磁石３１が取り付けられた弾性体３２を圧電素子３３により駆動することにより磁界を変化させるものであってもよい。具体的には、図５に示す給電装置１０は、弾性体３２を備えている。弾性体３２の一方の主面の上には、圧電素子３３が取り付けられている。圧電素子３３の構成は、上記第１の実施形態における圧電素子２４と実質的に同じであるため、第１の実施形態の記載を援用し、ここでは詳細な説明を省略するものとする。一方、弾性体３２の他方の主面の上には、永久磁石３１が取り付けられている。圧電素子３３に電圧が印加されることにより、圧電素子３３と共に弾性体３２及び永久磁石３１が振動する。その結果、電力伝送が行われる。
【００６８】
また、図６に示す例では、給電装置１０は、中心軸Ｃを有する円板状部材５２を備えている。円板状部材５２は、アクチュエータ５３に接続されている。このアクチュエータ５３により、円板状部材５２は、中心軸Ｃを中心に回転可能となっている。円板状部材５２の受電装置２０側の表面には、永久磁石５１が偏心した状態で取り付けられている。このため、アクチュエータ５３が駆動されると、永久磁石５１が中心軸Ｃを中心として旋回する。これにより、受電装置２０に付与される磁界が変化する。その結果、電力伝送が行われる。また、永久磁石５１が中心軸Ｃを中心に取り付けられてもよく、この場合は、永久磁石の磁化方向と中心軸Ｃの方向とが互いに傾いて配置されれば、受電装置２０に付与される磁界を変化させることができる。ここで、永久磁石が偏して取り付けられている場合、磁化方向が傾けられる場合のいずれにおいても、受電装置２０の振動部に磁界発生源（永久磁石、電磁コイルなど）が配置されれば、永久磁石５１と磁界発生源との間に、引力だけでなく斥力も作用させることが可能になるため、受電装置２０の振動部を加振する力が大きくなり、発電効率がより高められる。
【００６９】
（振動体のバリエーション）
上記第１の実施形態では、弾性体３２が板状に形成されている例について説明した。但し、本発明において、振動体の形状は、特に限定されない。以下、振動体の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００７０】
図７は、第１の変形例における受電装置の要部を表す略図的側面図である。図８は、図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける略図的断面図である。
【００７１】
図７及び図８に示すように、第１の変形例の受電装置２０は、中心軸Ｃを有する螺旋状圧電体４０を備えている。螺旋状圧電体４０の一方側の端部には、磁性部材２３ｃが取り付けられており、他方側の端部は、筐体に取り付けられている。螺旋状圧電体４０の外側の表面の上には、第１及び第２の電極２５，２７が形成されている。これら第１及び第２の電極２５，２７と螺旋状圧電体４０とにより圧電素子２４が構成されている。
【００７２】
本変形例では、給電装置１０に電力が印加されることにより、磁性部材２３ｃに付与される磁界が変動する。これにより、螺旋状圧電体４０が伸縮し、圧電素子２４により電力が発生する。
【００７３】
本変形例では、螺旋状圧電体４０が、振動体としての機能を兼ね備えている。このように、振動体は、螺旋状に形成されていてもよい。また、振動体は、圧電体と一体に形成されていてもよい。
【００７４】
なお、「螺旋状」とは、円柱座標系（ｒ，θ，ｚ）でｒ＝定数またはｆ（ｚ），ｚ＝ａθで表される形状のことをいう。なお、ｆ（ｚ）は、ｚの関数である。螺旋状圧電体の半径は、ｒとなる。螺旋状圧電体のピッチは、２πａとなる。
【００７５】
図９は、第２の変形例における受電装置の要部を表す略図的斜視図である。図１０は、第２の変形例における受電装置の一部分を拡大した略図的斜視図である。
【００７６】
第２の変形例では、図９及び図１０に示すように、受電装置２０は、渦巻き状に形成された圧電素子２４を備えている。圧電素子２４は、中心から、徐々に拡径しつつ、半径方向と直交する接線方向に向かって螺旋状に延びている。図１０に示すように、圧電素子２４は、第１及び第２の圧電基板２６ａ、２６ｂと、第１〜第３の電極４１〜４３とを備えている。第１の圧電基板２６ａは、第１の電極４１及び第２の電極４２により挟持されている。第２の圧電基板２６ｂは、第２の電極４２及び第３の電極４３により挟持されている。第１の圧電基板２６ａの分極方向と、第２の圧電基板２６ｂの分極方向とは、共に、圧電素子２４の半径方向に沿っている。第１の圧電基板２６ａの分極方向と、第２の圧電基板２６ｂの分極方向とは、互いに逆方向となっている。
【００７７】
図９に示すように、圧電素子２４の中央側の端部は、筐体２２に接続されている。一方、圧電素子２４の外側の端部は、磁性部材２３ｃに接続されている。このため、本変形例においても、本変形例では、給電装置１０に電力が印加されることにより、磁性部材２３ｃに付与される磁界が変動する。これにより、螺旋状圧電体４０が振動し、圧電素子２４により電力が発生する。
【００７８】
なお、本変形例においても、上記第１の変形例と同様に、圧電素子２４が弾性体としての機能を兼ね備えている。換言すれば、弾性体と圧電素子２４とが一体に形成されている。
【００７９】
図１１は、第３の変形例における受電装置の要部を表す略図的側面図である。
【００８０】
図１１に示すように、第３の変形例における受電装置２０は、方向Ｈに沿って相互に間隔をおいて配列された複数の圧電素子６１ａ〜６１ｃを備えている。圧電素子６１ａと圧電素子６１ｂとは、方向ｘのｘ１側部分で接続されている一方、圧電素子６１ｂと圧電素子６１ｃとは、方向ｘのｘ２側部分で接続されている。このため、方向ｘ及び方向Ｈのそれぞれに対して垂直な方向ｙから観たときに、圧電素子６１ａ〜６１ｃは、クランク状に接続されている。本変形例においては、方向Ｈにおいて筐体２２から最も離れた位置に設けられている圧電素子６１ｃに磁性体２３ｃが取り付けられている。
【００８１】
圧電素子６１ａ〜６１ｃのそれぞれは、２つの圧電基板６２ａ、６２ｂを有するバイモルフ型の圧電素子である。なお、図示は省略しているが、圧電素子６１ａ〜６１ｃのそれぞれは、圧電基板６２ａ、６２ｂに電圧を印加する一対の電極を有している。
【００８２】
図１１に示す矢印は、圧電基板６２ａ、６２ｂの分極方向を示している。圧電素子６１ａ〜６１ｃのそれぞれにおいて、圧電基板６２ａと圧電基板６２ｂとは、方向Ｈに平行な方向であって、互いに逆方向に分極されている。また、圧電基板６２ａ、６２ｂのそれぞれの分極方向は、方向ｘのｘ１側とｘ２側とで逆方向となっている。このため、磁性体２３ｃに付与されている磁力が変化し、磁性体２３ｃが方向Ｈに沿って変位すると、圧電基板６２ａ、６２ｂに圧縮応力または引張応力が付与され、発電が行われる。
【００８３】
なお、本変形例においても、上記第１，２の変形例と同様に、圧電素子が弾性体としての機能を兼ね備えている。換言すれば、弾性体と圧電素子とが一体に形成されている。なお、本発明では、外部から加わる振動や衝撃などの外乱によって振動体の振動が励起されて生じる発電を否定しない。
【符号の説明】
【００８４】
１，２…電力伝送装置
１０…給電装置
１１…電磁コイル
１２…検出機構
１３…制御部
２０…受電装置
２１…受電素子
２２…筐体
２３…振動体
２３ａ…振動体本体
２３ａ１…振動部
２３ｂ…支持部
２３ｃ…磁性部材
２４…圧電素子
２５…第１の電極
２６，２６ａ，２６ｂ…圧電基板
２７…第２の電極
２９…制御部
３１…永久磁石
３２…弾性体
３３…圧電素子
４０…螺旋状圧電体
４１…第１の電極
４２…第２の電極
４３…第３の電極
５１…永久磁石
５２…円板状部材
５３…アクチュエータ
６１ａ〜６１ｃ…圧電素子
６２ａ、６２ｂ…圧電基板
【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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