(57)【要約】【課題】表皮効果および近接効果の影響を抑えて、送電コイルと受電コイルとの伝送距離を大きくした場合や、送電コイルと受電コイルとに軸ずれがある場合でも、電力伝送効率が大きく低下することがないようにする。【解決手段】絶縁層が被膜される第１の絶縁電線８２および第２の絶縁電線８３を有する集合電線５１において、第１の絶縁電線は、当該集合電線の長さ方向に対して正負いずれか一方の方向に角度をなす第１の巻き角ａ１でらせん状に巻回され、第２の絶縁電線は、当該集合電線の長さ方向に対して正負いずれか他方の方向に角度をなす第２の巻き角ａ２で第１の絶縁電線の外側をらせん状に巻回されるものとする。特に、第１の絶縁電線が第１の巻き角で巻回される芯線８１をさらに備えたものとする。さらに、第２の絶縁電線の断面積は第１の絶縁電線の断面積よりも大きいものとする。【選択図】図６
2013207907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層が被膜される第１の絶縁電線および第２の絶縁電線を有する集合電線であって、
前記第１の絶縁電線は、当該集合電線の長さ方向に対して正負いずれか一方の方向に角度をなす第１の巻き角でらせん状に巻回され、
前記第２の絶縁電線は、当該集合電線の長さ方向に対して正負いずれか他方の方向に角度をなす第２の巻き角で前記第１の絶縁電線の外側をらせん状に巻回されることを特徴とする集合電線。
【請求項２】
前記第１の絶縁電線が前記第１の巻き角で巻回される芯線をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の集合電線。
【請求項３】
前記第２の絶縁電線の断面積は前記第１の絶縁電線の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の集合電線。
【請求項４】
前記第２の絶縁電線は、前記第１の絶縁電線よりも巻回数が少なくなるように巻回されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の集合電線。
【請求項５】
前記第１の絶縁電線は、第１の隙間を有するように巻回され、
前記第２の絶縁電線は、前記第１の隙間よりも大きい前記第２の隙間を有するように巻回されることを特徴とする請求項４に記載の集合電線。
【請求項６】
前記第２の隙間に設けられるスペーサをさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の集合電線。
【請求項７】
前記第２の絶縁電線の絶縁層の断面積は、前記第１の絶縁電線の絶縁層の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の集合電線。
【請求項８】
前記第２の巻き角は、前記第１の巻き角よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の集合電線。
【請求項９】
前記第２の絶縁電線の一部は、当該集合電線の長さ方向と同一方向であることを特徴とする請求項４に記載の集合電線。
【請求項１０】
前記第２の絶縁電線の一部は、前記第２の巻き角よりも小さい巻き角で巻回されることを特徴とする請求項４に記載の集合電線。
【請求項１１】
前記第１の巻き角または前記第２の巻き角の絶対値が３０度から７０度の範囲にあることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の集合電線。
【請求項１２】
前記第１の巻き角および前記第２の巻き角の絶対値の和が６０度から１４０度の範囲にあることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の集合電線。
【請求項１３】
前記第２の絶縁電線は、複数本撚り合わされて撚り線を構成することを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記載の集合電線。
【請求項１４】
電磁誘導により電子機器にワイヤレスで電力伝送を行う送電装置であって、
請求項１から請求項１３のいずれかに記載の集合電線を巻回して形成された送電コイルを備えたことを特徴とする送電装置。
【請求項１５】
所定の間隙をおいて前記送電コイルと略同心状に配置された無給電コイルと、
この無給電コイルの両端に接続された共振コンデンサと、をさらに備えたことを特徴とする請求項１４に記載の送電装置。
【請求項１６】
電磁誘導により送電装置からワイヤレスで電力伝送が行われる電子機器であって、
請求項１から請求項１３のいずれかに記載の集合電線を巻回して形成された受電コイルを備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項１７】
所定の間隙をおいて前記受電コイルと略同心状に配置された無給電コイルと、
この無給電コイルの両端に接続された共振コンデンサと、をさらに備えたことを特徴とする請求項１６に記載の電子機器。
【請求項１８】
送電装置から電子機器にワイヤレスで電力伝送を行うワイヤレス電力伝送システムであって、
前記送電装置は、送電コイルを備え、
前記電子機器は、受電コイルを備え、
前記送電コイルおよび前記受電コイルの少なくとも一方は、絶縁層を被膜された第１の絶縁電線および第２の絶縁電線を有する集合電線によって形成され、
前記第１の絶縁電線は、前記集合電線の長さ方向に対して正負いずれか一方の方向に角度をなす第１の巻き角でらせん状に巻回され、
前記第２の絶縁電線は、前記集合電線の長さ方向に対して正負いずれか他方の方向に角度をなす第２の巻き角で前記第１の絶縁電線の外側をらせん状に巻回されることを特徴とする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、電子機器に搭載された２次電池を充電するなどの用途で、送電装置から電子機器にワイヤレスで電力伝送を行うワイヤレス電力伝送に用いられる集合電線、これを用いた送電装置および電子機器、ならびにワイヤレス電力伝送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話などの２次電池を備えた電子機器では、２次電池の充電を行うために、電子機器と充電器とを各々の端子を介して電気的に接続して、充電器から電子機器に電力を供給するようにしたものが一般的であるが、送電装置と電子機器とにそれぞれ送電用と受電用のコイルを設けて、電磁誘導方式により送電装置から電子機器にワイヤレスで電力伝送を行う技術が知られている（特許文献１〜３）。これによると、電気的な接続のための端子が露出しないため、防水性の確保が容易であり、また、接触不良や劣化の問題に配慮する必要がなく、また、送電装置と電子機器の着脱を容易に行うことができるなどの利点が得られる。
【０００３】
また、電磁装置（スイッチングトランス）に用いられる電線に関して、中心線に対する素線の相対位置が変化するように素線を編んだ編組線の技術が知られている（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４２５１９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６２３５号公報
【特許文献３】特開２００８−１７２８７３号公報
【特許文献４】特開平７−２７２９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、ワイヤレス電力伝送システムでは、コイルの小型化を図るため、高周波電流（数十〜数百ｋＨｚ）が用いられるが、このような高周波電流を導体に流す場合、電流密度が導体の表面で高くなり、表面から離れるほど低くなる、いわゆる表皮効果の影響により、実効抵抗が増大して電力損失が大きくなり、電力伝送効率が低下するという問題が生じる。
【０００６】
このような問題に対して、従来は、前記の特許文献１〜３にも開示されているように、絶縁電線を複数本撚り合わせた集合電線、いわゆるリッツ線を巻回してコイルを形成するようにしている。このようなリッツ線では、導体の総表面積が大きくなるため、高周波領域での実効抵抗の増大を抑制して、電力伝送効率を高めることができる。
【０００７】
しかしながら、リッツ線は、単に複数本の絶縁電線を撚り合わせただけであるため、各絶縁電線を流れる電流が略同一の方向となる。このため、近接する絶縁電線を流れる電流で発生する磁場が相互に影響し合うことで電流を阻害する、いわゆる近接効果が現れやすくなる傾向にある。この近接効果は、電力損失を増大して電力伝送効率を低下させる要因となり、特に約１０Ｗ以上の高出力のワイヤレス電力伝送では、送電コイルと受電コイルとの伝送距離が大きくなる場合や、送電コイルおよび受電コイルとに軸ずれがある場合に、電力伝送効率が大幅に低下するという問題があった。
【０００８】
また、前記の特許文献４に開示されているように、中心線に対する素線の相対位置が変化するように素線を編んだ構成では、素線が交差した部分が生じ、各素線を流れる電流の向きが異なるため、近接効果の影響を抑制する効果は得られるものの、各素線が略平行に接する部分が多く、各素線を流れる電流の向きが大きく異なるものではないため、近接効果の影響を十分に抑制することができないという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、表皮効果および近接効果の影響を十分に抑えて、送電コイルと受電コイルとの伝送距離を大きくした場合や、送電コイルと受電コイルとに軸ずれがある場合でも、電力伝送効率が大きく低下することがないように構成された集合電線、これを用いた送電装置および電子機器、ならびに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】
【００１０】
本発明の集合電線は、絶縁層が被膜される第１の絶縁電線および第２の絶縁電線を有する集合電線であって、前記第１の絶縁電線は、当該集合電線の長さ方向に対して正負いずれか一方の方向に角度をなす第１の巻き角でらせん状に巻回され、前記第２の絶縁電線は、当該集合電線の長さ方向に対して正負いずれか他方の方向に角度をなす第２の巻き角で前記第１の絶縁電線の外側をらせん状に巻回される構成とする。
【００１１】
また、本発明の送電装置は、電磁誘導により電子機器にワイヤレスで電力伝送を行う送電装置であって、前記の集合電線を巻回して形成された送電コイルを備えた構成とする。
【００１２】
また、本発明の電子機器は、電磁誘導により送電装置からワイヤレスで電力伝送が行われる電子機器であって、前記の集合電線を巻回して形成された受電コイルを備えた構成とする。
【００１３】
また、本発明のワイヤレス電力伝送システムは、送電装置から電子機器にワイヤレスで電力伝送を行うワイヤレス電力伝送システムであって、前記送電装置は、送電コイルを備え、前記電子機器は、受電コイルを備え、前記送電コイルおよび前記受電コイルの少なくとも一方は、絶縁層を被膜された第１の絶縁電線および第２の絶縁電線を有する集合電線によって形成され、前記第１の絶縁電線は、前記集合電線の長さ方向に対して正負いずれか一方の方向に角度をなす第１の巻き角でらせん状に巻回され、前記第２の絶縁電線は、前記集合電線の長さ方向に対して正負いずれか他方の方向に角度をなす第２の巻き角で前記第１の絶縁電線の外側をらせん状に巻回される構成とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、絶縁電線を複数本集合させたため、表皮効果の影響を抑制することができ、さらに、各絶縁電線を流れる電流の向きが大きく異なるようになるため、近接効果の影響を抑制することができる。これにより、電力損失を抑えて電力伝送効率を高めることができ、送電コイルと受電コイルとの伝送距離を大きくした場合や、送電コイルと受電コイルとに軸ずれがある場合でも、電力伝送効率が大きく低下することを避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの全体構成図
【図２】送電装置１の送電コイル５を示す平面図
【図３】図２に示したコイル構成が適用された送電装置１および電子機器２の断面図
【図４】送電装置１の別のコイル構成を示す平面図
【図５】図４に示したコイル構成が適用された送電装置１および電子機器２の断面図
【図６】集合電線５１を一部切除して示す模式的な側面図
【図７】集合電線５１の変形例を示す模式的な側面図
【図８】集合電線５１の変形例を示す模式的な側面図
【図９】集合電線５１の変形例を示す模式的な側面図
【図１０】集合電線５１の製造方法を説明する模式的な側面図
【図１１】第１および第２の層８４，８５をそれぞれ形成する撚り線（素線８２，８３）の一例を示す側面図
【図１２】図１１（Ｂ）に示した撚り線（素線８２，８３）の製造方法を説明する正面図
【図１３】集合電線５１に関する実施例１〜５の各構成を示す説明図
【図１４】送電コイル５および受電コイル６に関する実施例６〜１３の構成と電力伝送効率を示す説明図
【図１５】電力伝送効率の評価で用いられた計測装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
前記課題を解決するためになされた第１の発明は、絶縁層が被膜される第１の絶縁電線および第２の絶縁電線を有する集合電線であって、前記第１の絶縁電線は、当該集合電線の長さ方向に対して正負いずれか一方の方向に角度をなす第１の巻き角でらせん状に巻回され、前記第２の絶縁電線は、当該集合電線の長さ方向に対して正負いずれか他方の方向に角度をなす第２の巻き角で前記第１の絶縁電線の外側をらせん状に巻回される構成とする。
【００１７】
これによると、絶縁電線を複数本集合させたため、表皮効果の影響を抑制することができ、さらに、各絶縁電線を流れる電流の向きが大きく異なるようになるため、近接効果の影響を抑制することができる。これにより、電力損失を抑えて電力伝送効率を高めることができ、送電コイルと受電コイルとの伝送距離を大きくした場合や、送電コイルと受電コイルとに軸ずれがある場合でも、電力伝送効率が大きく低下することを避けることができる。
【００１８】
また、第２の発明は、前記第１の絶縁電線が前記第１の巻き角で巻回される芯線をさらに備える構成とする。
【００１９】
これによると、芯線の周囲に絶縁電線を順次巻回すればよいため、製造が容易になる。また、集合電線全体の強度を高めることができる。なお、芯線は、絶縁電線などの導体で構成するとよいが、非導体で構成することも可能である。
【００２０】
また、第３の発明は、前記第２の絶縁電線の断面積は前記第１の絶縁電線の断面積よりも大きい構成とする。
【００２１】
これによると、集合電線全体の強度を高めることができる。また、集合電線の外周側を流れる電流量を多くすることができるため、コイルから発生する磁束を増大することができる。
【００２２】
また、第４の発明は、前記第２の絶縁電線は、前記第１の絶縁電線よりも巻回数が少なくなるように巻回される構成とする。
【００２３】
これによると、外側の第２の絶縁電線の全長を短くして、第２の絶縁電線の全長を内側の第１の絶縁電線の全長に近づけることができ、これにより内外の絶縁電線同士で生じるインダクタンスの差が小さくなるため、電力伝送効率をより一層高めることができる。
【００２４】
また、第５の発明は、前記第１の絶縁電線は、第１の隙間を有するように巻回され、前記第２の絶縁電線は、前記第１の隙間よりも大きい前記第２の隙間を有するように巻回される構成とする。
【００２５】
これによると、第２の絶縁電線の巻回数を第１の絶縁電線の巻回数より少なくして、第２の絶縁電線の全長を第１の絶縁電線の全長に近づけることができる。
することができる。
【００２６】
また、第６の発明は、前記第２の隙間に設けられるスペーサをさらに備える構成とする。
【００２７】
これによると、第２の絶縁電線の間隔がスペーサにより保持され、また、第２の絶縁電線の巻回も容易になる。
【００２８】
また、第７の発明は、前記第２の絶縁電線の絶縁層の断面積は、前記第１の絶縁電線の絶縁層の断面積よりも大きい構成とする。
【００２９】
これによると、第２の絶縁電線の巻回数を第１の絶縁電線の巻回数より少なくして、第２の絶縁電線の全長を第１の絶縁電線の全長に近づけることができる。
【００３０】
また、第８の発明は、前記第２の巻き角は、前記第１の巻き角よりも小さい構成とする。
【００３１】
これによると、第２の絶縁電線の巻回数を第１の絶縁電線の巻回数より少なくして、第２の絶縁電線の全長を第１の絶縁電線の全長に近づけることができる。
【００３２】
また、第９の発明は、前記第２の絶縁電線の一部は、当該集合電線の長さ方向と同一方向である構成とする。
【００３３】
これによると、第２の絶縁電線の巻回数を第１の絶縁電線の巻回数より少なくして、第２の絶縁電線の全長を第１の絶縁電線の全長に近づけることができる。
【００３４】
また、第１０の発明は、前記第２の絶縁電線の一部は、前記第２の巻き角よりも小さい巻き角で巻回される構成とする。
【００３５】
これによると、第２の絶縁電線の巻回数を第１の絶縁電線の巻回数より少なくして、第２の絶縁電線の全長を第１の絶縁電線の全長に近づけることができる。
【００３６】
また、第１１の発明は、前記第１の巻き角または前記第２の巻き角の絶対値が３０度から７０度の範囲にある構成とする。
【００３７】
これによると、近接効果の影響をより一層抑えることができる。
【００３８】
また、第１２の発明は、前記第１の巻き角および前記第２の巻き角の絶対値の和が６０度から１４０度の範囲にある構成とする。
【００３９】
これによると、近接効果の影響をより一層抑えることができる。
【００４０】
また、第１３の発明は、前記第２の絶縁電線は、複数本撚り合わされて撚り線を構成する構成とする。
【００４１】
これによると、撚り線を構成する絶縁電線同士で電流の方向が異なるため、近接効果の影響をより一層抑制することができ、また、絶縁電線の本数が増えるため、表皮効果の影響をより一層抑制することができ、これにより電力伝送効率をより一層高めることができる。
【００４２】
また、第１４の発明は、電磁誘導により電子機器にワイヤレスで電力伝送を行う送電装置であって、前記の集合電線を巻回して形成された送電コイルを備えた構成とする。
【００４３】
これによると、送電コイルが、絶縁電線を複数本集合させた集合電線で形成されるため、表皮効果の影響を抑制することができ、さらに、各絶縁電線を流れる電流の向きが大きく異なるようになるため、近接効果の影響を十分に抑制することができる。これにより、電力損失を抑えて電力伝送効率を高めることができ、送電コイルと受電コイルとの伝送距離を大きくした場合や、送電コイルと受電コイルとに軸ずれがある場合でも、電力伝送効率が大きく低下することを避けることができる。
【００４４】
また、第１５の発明は、所定の間隙をおいて前記送電コイルと略同心状に配置された無給電コイルと、この無給電コイルの両端に接続された共振コンデンサと、をさらに備えた構成とする。
【００４５】
これによると、送電コイルと受電コイルとの間に無給電コイルを介在させることで、回路インピーダンスの影響によりＱ値が低下することを抑えることができ、さらに電力の反射も抑えることができる。また、無給電コイルと送電コイルとが略同心状に配置されるため、無給電コイルと送電コイルとが効率よく磁気結合して、電力伝送効率をより一層高めることができる。なお、無給電コイルも、送電コイルと同様に、前記構成の集合電線を用いるとよい。
【００４６】
この場合、送電コイルの巻き数を無給電コイルの巻き数より小さくする、例えば無給電コイルを複数回巻きとする一方で、送電コイルを１回巻きとした構成とするとよい。これにより、電力伝送効率をより一層高めることができる。
【００４７】
また、第１６の発明は、電磁誘導により送電装置からワイヤレスで電力伝送が行われる電子機器であって、前記の集合電線を巻回して形成された受電コイルを備えた構成とする。
【００４８】
これによると、受電コイルが、絶縁電線を複数本集合させた集合電線で形成されるため、表皮効果の影響を抑制することができ、さらに、各絶縁電線を流れる電流の向きが大きく異なるようになるため、近接効果の影響を十分に抑制することができる。これにより、電力損失を抑えて電力伝送効率を高めることができ、送電コイルと受電コイルとの伝送距離を大きくした場合や、送電コイルと受電コイルとに軸ずれがある場合でも、電力伝送効率が大きく低下することを避けることができる。
【００４９】
また、第１７の発明は、所定の間隙をおいて前記受電コイルと略同心状に配置された無給電コイルと、この無給電コイルの両端に接続された共振コンデンサと、をさらに備えた構成とする。
【００５０】
これによると、送電コイルと受電コイルとの間に無給電コイルを介在させることで、回路インピーダンスの影響によりＱ値が低下することを抑えることができ、さらに電力の反射も抑えることができる。また、無給電コイルと受電コイルとが略同心状に配置されるため、無給電コイルと受電コイルとが効率よく磁気結合して、電力伝送効率をより一層高めることができる。なお、無給電コイルも、受電コイルと同様に、前記構成の集合電線を用いるとよい。
【００５１】
この場合、受電コイルの巻き数を無給電コイルの巻き数より小さくする、例えば無給電コイルを複数回巻きとする一方で、受電コイルを１回巻きとした構成とするとよい。これにより、電力伝送効率をより一層高めることができる。
【００５２】
また、第１８の発明は、送電装置から電子機器にワイヤレスで電力伝送を行うワイヤレス電力伝送システムであって、前記送電装置は、送電コイルを備え、前記電子機器は、受電コイルを備え、前記送電コイルおよび前記受電コイルの少なくとも一方は、絶縁層を被膜された第１の絶縁電線および第２の絶縁電線を有する集合電線によって形成され、前記第１の絶縁電線は、前記集合電線の長さ方向に対して正負いずれか一方の方向に角度をなす第１の巻き角でらせん状に巻回され、前記第２の絶縁電線は、前記集合電線の長さ方向に対して正負いずれか他方の方向に角度をなす第２の巻き角で前記第１の絶縁電線の外側をらせん状に巻回される構成とする。
【００５３】
これによると、送電コイルや受電コイルが、絶縁電線を複数本集合させた集合電線で形成されるため、表皮効果の影響を抑制することができ、さらに、各絶縁電線を流れる電流の向きが大きく異なるようになるため、近接効果の影響を十分に抑制することができる。これにより、電力損失を抑えて電力伝送効率を高めることができ、送電コイルと受電コイルとの伝送距離を大きくした場合や、送電コイルと受電コイルとに軸ずれがある場合でも、電力伝送効率が大きく低下することを避けることができる。
【００５４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００５５】
図１は、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの全体構成図である。このワイヤレス電力伝送システムは、送電装置１から携帯電話などの電子機器２にワイヤレス（無接点）で電力伝送を行うものであり、電子機器２は、搭載された図示しない部品を動作させるための電力を供給する２次電池３を備え、送電装置１から送られる電力で２次電池３の充電が行われる。
【００５６】
このワイヤレス電力伝送システムでは、電磁誘導により電力伝送を行うために、送電装置１が送電コイル５を備え、電子機器２が受電コイル６を備えている。送電装置１の送電コイル５に交流電力が供給されると、この送電コイル５が電子機器２の受電コイル６と磁気結合して、受電コイル６に交流電圧が誘起され、これにより交流電力が送電コイル５から受電コイル６に伝送される。
【００５７】
送電装置１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１と、送電制御部１２と、送電回路部１３と、を有している。ＡＣ／ＤＣコンバータ１１では、電源（商用電源）８から供給される交流電力を直流電力に変換する。送電制御部１２は、送電回路部１３の動作を制御する。送電回路部１３は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１から送電制御部１２を介して送られる直流電力を所定の周波数の交流電圧に変換して送電コイル５に供給する。
【００５８】
送電制御部１２は、制御回路１４と、電圧監視部１５と、温度監視部１６と、を有している。制御回路１４は、送電回路部１３の動作を制御する。電圧監視部１５は、送電回路部１３から送電コイル５に供給される交流電力の電圧を監視する。温度監視部１６は、送電コイル５の温度を監視する。この電圧監視部１５および温度監視部１６で電圧および温度の異常が検知されると、送電コイル５への給電が停止される。
【００５９】
送電回路部１３は、ドライバ１７と、共振回路１８と、を有している。ドライバ１７は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１から送電制御部１２を介して送られる直流電力を所定の周波数の交流電圧に変換する。共振回路１８は、内部のコンデンサと送電コイル５とにより共振回路を構成し、ドライバ１７から印加される交流電圧に応じて所定の共振周波数で送電コイル５を発振させる。
【００６０】
電子機器２は、受電回路部２１と、受電制御部２２と、充電制御回路２３と、を有している。受電回路部２１は、送電装置１の送電コイル５との間での電磁誘導により受電コイル６に誘起された交流電流を所定の電圧の直流電力に変換する。受電制御部２２は、受電回路部２１の動作を制御する。充電制御回路２３は、受電回路部２１から受電制御部２２を介して送られる電力を２次電池３に供給して２次電池３の充電を行う。
【００６１】
受電回路部２１は、整流回路２４と、レギュレータ２５と、を有している。整流回路２４は、受電コイル６に誘起された交流電力を直流電力に変換する。レギュレータ２５は、整流回路２４から送られる直流電力を、２次電池３の充電に適合する所定の電圧に変換する。
【００６２】
受電制御部２２は、制御回路２６と、電圧監視部２７と、を有している。制御回路２６は、受電回路部２１の動作を制御する。制御回路２６は、受電回路部２１の動作を制御する。電圧監視部２７は、受電コイル６に誘起される交流電力の電圧を監視する。この他、受電制御部２２は、電子機器２に搭載された機器の状態、例えば、受電コイル６の温度や、２次電池３の充電状態等を監視し、異常が検知されると、受電動作を停止する。
【００６３】
また、本実施形態では、送電装置１に、その電子機器載置面上に電子機器２が載置されたことを検知する電子機器検知部３１が設けられている。この電子機器検知部３１の検知結果に基づいて、送電装置１の送電動作が制御される。すなわち、電子機器載置面上に電子機器２が載置されると、送電コイル５への交流電力の供給を開始し、電子機器２が送電装置１から離れると、送電コイル５への交流電力の供給を停止する。
【００６４】
この電子機器検知部３１では、電子機器２の受電コイル６が送電装置１の送電コイル５に近接することで負荷インピーダンスが変化することにより送電コイル５に生じる電圧値（または電流値）の変動に基づいて、電子機器２が電子機器載置面上に載置されたことを検知する。このとき、送電コイル５の電圧値（または電流値）の変動量を予め設定されたしきい値と比較して、電子機器２が電子機器載置面上に載置されたか否かの判定を行えばよい。
【００６５】
また、本実施形態では、電子機器２にも、自身が送電装置１の電子機器載置面上に載置されたことを検知する送電装置検知部４１が設けられている。この送電装置検知部４１の検知結果に基づいて、電子機器２の受電動作が制御される。
【００６６】
この送電装置検知部４１では、電子機器２の受電コイル６が送電装置１の送電コイル５に近接することで負荷インピーダンスが変化することにより受電コイル６に生じる電圧値（または電流値）の変動に基づいて、電子機器２が電子機器載置面上に載置されたことを検知する。このとき、受電コイル６の電圧値（または電流値）の変動量を予め設定されたしきい値と比較して、電子機器２が電子機器載置面上に載置されたか否かの判定を行えばよい。
【００６７】
また、本実施形態では、送電装置１および電子機器２がそれぞれ情報送受信部３２，４２を備えており、送電装置１と電子機器２との間で送電コイル５および受電コイル６を介して所要の情報を送受信する情報伝送ができるようになっている。なお、この情報伝送は、単純なビット通信でもあってもよいし、コード化通信であってもよい。
【００６８】
送電装置１および電子機器２の各情報送受信部３２，４２はそれぞれ、情報を含む信号の変復調を行う変復調回路３３，４３を有している。この変復調回路３３，４３では、送信元の変復調回路３３，４３で生成した変調信号が、送電コイル５および受電コイル６を介して送信先に送られ、送信先では、送電コイル５または受電コイル６の出力から取り出された変調信号を変復調回路３３，４３で復調して送信情報を取得する。
【００６９】
ここで、送電装置１から電子機器２に情報を送信する場合、情報送受信部３２から出力される変調信号を送電回路部１３で電力伝送用の交流信号に重畳することで、電力伝送と同時に情報送信を行うことができる。また、電力伝送が行われていないときに情報伝送を行うようにしてもよい。なお、電子機器２の受電回路部２１は、図示しない情報伝送用のドライバおよび共振回路を備えており、これらを駆動して情報送受信部４２から出力される変調信号を送電装置１に向けて送信する。
【００７０】
ここで送電装置１と電子機器２との間でやりとりされる情報としては、送電装置１および電子機器２の各々の状態に関する状態情報である。状態情報として、例えば２次電池３の充電中に、２次電池３の充電状態に関する情報を電子機器２から送電装置１に送信し、２次電池３の充電が必要な場合は電力伝送を継続し、２次電池３の充電が完了すると電力伝送を停止する。また、状態情報として、温度や電圧などの情報を送電装置１と電子機器２との間でやりとりし、状態情報が異常を示しているときにも電力伝送を停止する制御を行う。
【００７１】
また、本実施形態では、送電装置１および電子機器２がそれぞれ認証部３４，４４を備えており、送電装置１と電子機器２との間で相互認証が行われる。送電装置１および電子機器２では、各々が備える情報送受信部３２，４２により、相互認証に用いられる送電装置１および電子機器２の各識別情報などの認証情報がやりとりされ、この認証情報に基づいて認証部３４，４４において互いに相手方の認証を行う。
【００７２】
この相互認証は、送電装置１から電子機器２への電力伝送を開始する際に行われる。すなわち、送電装置１および電子機器２がそれぞれ、送電装置１の電子機器載置面上に電子機器２が載置されたことを検知すると、送電装置１と電子機器２と間で識別情報をやりとりして、互いに相手方の認証を行う。この相互認証が成功すると、送電装置１から電子機器２への電力伝送が開始される。相互認証が失敗したときは電力伝送が行われない。
【００７３】
次に、送電装置１の送電コイル５および電子機器２の受電コイル６について説明する。図２は、送電装置１の送電コイル５を示す平面図である。図３は、図２に示したコイル構成が適用された送電装置１および電子機器２の断面図である。
【００７４】
図２に示すように、送電コイル５は、線状導体に絶縁層を被覆してなる絶縁電線を複数本集合させた集合電線５１を略円形の渦巻状に巻回して形成された平面コイルである。送電コイル５の両端の端子５２は送電回路部１３（図１参照）に接続される。
【００７５】
図３に示すように、送電コイル５は、送電装置１のハウジング５３の内面に接するように配置され、送電コイル５におけるハウジング５３に接する面と相反する側には送電コイル５の全面を覆うように磁性シート５４が設けられている。
【００７６】
電子機器２の受電コイル６は、図２に示した送電コイル５と同様に、線状導体に絶縁層を被覆してなる絶縁電線を複数本集合させた集合電線５１を略円形の渦巻状に巻回して形成された平面コイルである。受電コイル６の両端は受電回路部２１（図１参照）に電気的に接続される。この受電コイル６は、電子機器２のハウジング５５の内面に接するように配置され、受電コイル６におけるハウジング５５に接する面と相反する側には受電コイル６の全面を覆うように磁性シート５６が設けられている。
【００７７】
このような構成では、送電装置１のハウジング５３に設けられた電子機器載置面５７に電子機器２を載置することで、送電コイル５と受電コイル６とがハウジング５３，５５を介して近接するため、送電コイル５から発生する磁束が受電コイル６に鎖交し、送電コイル５と受電コイル６とが磁気結合して、交流電力が送電コイル５から受電コイル６に伝送される。
【００７８】
図４は、送電装置１の別のコイル構成を示す平面図である。図５は、図４に示したコイル構成が適用された送電装置１および電子機器２の断面図である。
【００７９】
ここでは、図４に示すように、所定の間隙をおいて送電コイル６１と無給電コイル６２とが同心状に配置されており、特にここでは送電コイル６１が無給電コイル６２を取り囲むように配置されている。
【００８０】
無給電コイル６２は、図２に示した送電コイル５と同様に、集合電線５１を略円形の渦巻状に複数回巻きして形成された平面コイルである。送電コイル６１も、集合電線５１を略円形状に巻回して形成された平面コイルであるが、送電コイル６１の巻き数を無給電コイル６２の巻き数より小さくしており、特にここでは送電コイル６１を１回巻きの構成としている。
【００８１】
送電コイル６１および無給電コイル６２は、基板６３上に配置されており、接着剤などの適宜な固定手段で基板６３に固定される。送電コイル６１の両端の端子６４は送電回路部１３（図１参照）に接続される。無給電コイル６２の両端は共振コンデンサ６５と接続されている。
【００８２】
図５に示すように、送電コイル６１および無給電コイル６２は、基板６３と相反する側を送電装置１のハウジング５３の内面に接するように配置され、基板６３における送電コイル６１および無給電コイル６２と相反する側には送電コイル６１および無給電コイル６２の全面を覆うように磁性シート６６が設けられている。
【００８３】
電子機器２側のコイル構成も、図４に示した送電装置１側のコイル構成と同様であり、受電コイル６７が所定の間隙をおいて無給電コイル６８と同心状に配置されており、特にここでは受電コイル６７が無給電コイル６８を取り囲むように配置されている。
【００８４】
無給電コイル６８は、図４に示した送電装置１側の無給電コイル６２と同様に、集合電線５１を略円形の渦巻状に複数回巻きして形成された平面コイルである。受電コイル６７も、集合電線５１を略円形状に巻回して形成された平面コイルであるが、受電コイル６７の巻き数を無給電コイル６８の巻き数より小さくしており、特にここでは受電コイル６７を１回巻きの構成としている。
【００８５】
受電コイル６７および無給電コイル６８は、基板６９上に配置されており、接着剤などの適宜な固定手段で基板６９に固定される。無給電コイル６８の両端は図示しない共振コンデンサと接続される。受電コイル６７の両端は受電回路部２１（図１参照）に接続される。
【００８６】
また、受電コイル６７および無給電コイル６８は、基板６９と相反する側を電子機器２のハウジング５５の内面に接するように配置され、基板６９における受電コイル６７および無給電コイル６８と相反する側には受電コイル６７および無給電コイル６８の全面を覆うように磁性シート７０が設けられている。
【００８７】
このような構成では、送電装置１の送電コイル６１に交流電圧が印加されると、送電コイル６１から発生する磁束により無給電コイル６２が共振する。そして、無給電コイル６２から発生する磁束が電子機器２側の無給電コイル６８に鎖交して無給電コイル６２と無給電コイル６８とが磁気結合し、無給電コイル６８が共振する。そして、無給電コイル６８から発生する磁束により受電コイル６７が励振される。これにより、交流電力が送電装置１側の送電コイル６１から無給電コイル６２および電子機器２側の無給電コイル６８を介して受電コイル６７に伝送される。
【００８８】
このように送電コイル６１と受電コイル６７との間に無給電コイル６２，６８を介在させることで、回路インピーダンスの影響によりＱ値が低下することを抑えることができ、さらに電力の反射も抑えることができ、Ｑ値が高く維持されるように、無給電コイル６２，６８のインピーダンスが適切な値に設定される。また、送電コイル６１と無給電コイル６２，６８との結合係数および無給電コイル６２，６８と受電コイル６７との結合係数を大きく確保することで、高い電力伝送効率を実現することができる。
【００８９】
また、送電装置１では、送電コイル６１と同心状に無給電コイル６２を配置すると、送電コイル６１と無給電コイル６２とでは電流の向きが逆方向となるので、送電コイル６１から発生する磁束が無給電コイル６２から発生する磁束を弱めるように作用するが、ここでは、送電コイル６１の巻き数を無給電コイル６２の巻き数より小さくしているため、無給電コイル６２の磁束が弱められることを抑制することができ、これにより消費電力を低く抑えることができる。また、このような作用は電子機器２の受電コイル６７および無給電コイル６８においても同様である。
【００９０】
次に、図３に示した送電コイル５および受電コイル６や図５に示した送電コイル６１および無給電コイル６２ならびに受電コイル６７および無給電コイル６８を構成する集合電線５１について説明する。図６は、集合電線５１を一部切除して示す模式的な側面図である。
【００９１】
図６（Ａ）に示す例では、集合電線５１が、中心部に配される芯線８１と、この芯線８１の周囲に、素線８２，８３を所定の巻き角（素線８２，８３の中心線が位置する円柱面上で集合電線５１の中心線と平行となる線と素線８２，８３の中心線とのなす角度）ａ１，ａ２でらせん状に巻回させて形成された第１および第２の層８４，８５とを有しており、第１の層８４と第２の層８５とでは素線８２，８３の巻回方向が互いに逆となっている。
【００９２】
また、換言すると、集合電線５１の長さ方向（集合電線５１の中心線）と素線８２の巻き方向とがなす角度（第１の巻き角ａ１）は、集合電線５１の長さ方向に対して負方向の角度であり、集合電線５１の長さ方向と素線８３の巻き方向とがなす角度（第２の巻き角ａ２）は、集合電線５１の長さ方向に対して正方向の角度である。すなわち、集合電線５１の長さ方向を基準にして、巻き角ａ１は巻き角ａ２の正負方向に対して逆（反対）方向である。つまり、素線８２（または素線８３）の巻き方向が集合電線５１の長さ方向と一致するときの角度を０度とすると、−９０度＜巻き角ａ１＜０度、０度＜巻き角ａ２＜９０度の関係を満たす。なお、巻き角ａ１が正方向の角度（０＜巻き角ａ１＜９０）であり、巻き角ａ２が負方向の角度（−９０度＜巻き角ａ２＜０度）であってもよい。
【００９３】
また、集合電線５１の長さ方向とこの長さ方向に垂直な直線とで第１〜第４象限を形成する場合、素線８２の巻き方向は第４の象限（または、第２の象限）に位置し、すなわち、第２象限および第４象限を貫く直線である。また、素線８３の巻き方向は第１象限（または第３象限）に位置し、すなわち、第１の象限および第３象限を貫く直線である。
【００９４】
芯線８１は、１本の絶縁電線で構成される。内側の第１の層８４は、素線８２（ここでは１本の絶縁電線（第１の絶縁電線））を芯線８１の周囲に巻回して形成される。外側の第２の層８５は、素線８３（ここでは１本の絶縁電線（第２の絶縁電線））を第１の層８４の周囲に巻回して形成される。
【００９５】
図６（Ｂ）に示す例では、集合電線５１が、図６（Ａ）に示した例と同様に、中心部に配される芯線８１と、この芯線８１の周囲に形成された第１の層８４と、この第１の層８４の周囲に形成された第２の層８５と、を有しているが、ここでは、第２の層８５の素線８３に、複数の絶縁電線（第２の絶縁電線）を撚り合わせた撚り線（片撚り線）が用いられている。その他の構成は図６（Ａ）に示した例と同様であり、芯線８１には絶縁電線の単線が用いられ、また、第１の層８４の素線８２にも絶縁電線の単線（第１の絶縁電線）が用いられており、第１の層８４と第２の層８５とで素線８２，８３の巻回方向が互いに逆となっている。
【００９６】
図６（Ｃ）に示す例では、集合電線５１が、図６（Ａ）に示した例と同様に、中心部に配される芯線８１と、この芯線８１の周囲に形成された第１の層８４と、この第１の層８４の周囲に形成された第２の層８５と、を有しているが、ここでは、第１の層８４の素線８２および第２の層８５の素線８３に、複数の絶縁電線（第１の絶縁電線および第２の絶縁電線）を撚り合わせた撚り線（片撚り線）が用いられている。その他の構成は図６（Ａ）に示した例と同様であり、芯線８１には絶縁電線の単線が用いられており、第１の層８４と第２の層８５とで素線８２，８３の巻回方向が互いに逆となっている。
【００９７】
このように第１の層８４の素線８２や第２の層８５の素線８３に、複数の絶縁電線を撚り合わせた撚り線を用いると、層８４，８５内の絶縁電線同士で電流の方向が異なるため、近接効果の影響をより一層抑制することができ、また、各層８４，８５で絶縁電線の本数が増えるため、表皮効果の影響をより一層抑制することができ、これにより電力伝送効率をより一層高めることができる。特に、最も外側に位置する層、ここでは第２の層８５の素線８３に撚り線を用いると、この素線８３は、一部露出して他の絶縁電線に接しない部分が多くなるため、近接効果の影響を抑制する上で効果的である。
【００９８】
なお、図示する例では、第１の層８４を形成する素線８２を右方向に巻回（Ｚ巻き）し、第２の層８５を形成する素線８３を左方向に巻回（Ｓ巻き）しているが、この巻回方向を逆としてもよい。
【００９９】
このような構成の集合電線５１を送電コイル５や受電コイル６に用いると、素線８２，８３を複数本集合させたため、表皮効果の影響を抑制することができ、さらに、各素線８２，８３を流れる電流の向きが大きく異なるようになるため、近接効果の影響を抑制することができる。これにより、電力損失を抑えて電力伝送効率を高めることができ、特に高出力のワイヤレス電力伝送において、送電コイル５と受電コイル６との伝送距離を大きくした場合や、送電コイル５と受電コイル６とに軸ずれがある場合でも、電力伝送効率が大きく低下することを避けることができる。
【０１００】
ここで、芯線８１と第１の層８４の素線８２と第２の層８５の素線８３とは、外側に位置するものほど断面積が大きくなる、すなわち、芯線８１の断面積をＡ１、第１の層８４の素線８２の断面積をＡ２、第２の層８５の素線８３の断面積をＡ３とすると、Ａ１≦Ａ２≦Ａ３の関係を満たすようにするとよい。特に、式１〜式３に示すように、好ましくは、外側に位置するものに対するその内側直近に位置するものの断面積の比率（増大率）が、１．１倍から３倍の範囲（式１参照）、より好ましくは１．２倍から２．５倍の範囲（式２参照）、さらに好ましくは１．４倍から２倍の範囲（式３参照）である。
Ａ１×１．１≦Ａ２≦Ａ１×３、Ａ２×１．１≦Ａ３≦Ａ２×３  （式１）
Ａ１×１．２≦Ａ２≦Ａ１×２．５、Ａ２×１．２≦Ａ３≦Ａ２×２．５  （式２）
Ａ１×１．４≦Ａ２≦Ａ１×２、Ａ２×１．４≦Ａ３≦Ａ２×２  （式３）
【０１０１】
このように芯線８１と第１の層８４の素線８２と第２の層８５の素線８３とを、外側に位置するものほど断面積が大きくなるようにすると、集合電線５１全体の強度を高めることができる。また、集合電線５１の外周側を流れる電流量を多くすることができるため、送電コイル５から発生する磁束を増大することができる。
【０１０２】
また、集合電線５１の中心線に対する素線８２，８３の巻き角ａ１，ａ２が３０度から７０度の範囲にあるようにするとよい。この巻き角ａ１，ａ２は、好ましくは３５度から６５度の範囲、より好ましくは、４０度から６０度の範囲である。なお、素線８２，８３の巻き角ａ１，ａ２は、素線８２，８３上の位置に応じて多少のばらつきが現れる場合があるので、複数箇所（１０〜２０箇所）の巻き角ａ１，ａ２を平均して評価するとよい。
【０１０３】
また、互いに逆向きに巻回された２本の素線８２，８３の交角、すなわち２本の素線８２，８３の各巻き角ａ１，ａ２を加算した角度が、６０度から１４０度の範囲にあるようにするとよい。この素線８２，８３の交角は、好ましくは７０度から１３０度の範囲、より好ましくは８０度から１２０度の範囲である。
【０１０４】
素線８２，８３の巻き角ａ１，ａ２を前記のような範囲に収め、また２本の素線８２，８３の交角を前記のような範囲に収めるようにすると、近接する素線８２，８３を流れる電流の方向を大きくずらすことができるため、より一層確実に近接効果を抑制することができる。
【０１０５】
また、芯線８１、第１の層８４の素線８２および第２の層８５の素線８３の直径は、送電コイル５および受電コイル６の大きさによって異なるものの、概ね０．０５ｍｍから０．２ｍｍの範囲とすることが好ましい。
【０１０６】
ところで、集合電線５１は、前記のように、素線８２，８３を巻回してなる層８４，８５が積層された多層構造をなすが、このような構成では、外側に位置する層８５の素線８３の方が全長が長くなり、内外の素線８２，８３同士でインダクタンスに差が生じる。
【０１０７】
したがって、素線８３の全長を短くするために（素線８３の全長を素線８２の全長に近づけるために）、素線８３は素線８２よりも巻回数が少なくなるように巻回される方が好ましい。以下にその例を示す。なお、ここでの巻回数とは、素線８２，８３が芯線８１（または集合電線５１の中心線）を周回する回数である。
【０１０８】
図７、図８、図９は、集合電線５１の変形例を示す模式的な側面図である。
【０１０９】
図７は、外側に位置する層８５の素線８３が巻き密度が低くなるように巻回される例である。図７（Ａ）に示す例では、巻き密度を低くするために、素線８３が所定の隙間を有するように巻回されている。図７（Ｂ）に示す例では、素線８２も所定の隙間（第１の隙間）を有して巻回され、素線８３の隙間（第２の隙間）は素線８２の隙間よりも大きくしている。
【０１１０】
図７（Ｃ）に示す例では、素線８３の隙間（第２の隙間）にスペーサ８６が設けられている。これにより、素線８３の間隔がスペーサ８６により保持され、また、素線８３の巻回も容易になる。なお、ここでは、スペーサ８６が素線８３に沿ってらせん状に巻回されているが、このスペーサは素線８３の間隔を保持するものであれば良く、このような形態のものに限定されない。
【０１１１】
図８は、素線８３の全長を短くするために、素線８３に用いられる絶縁電線の被覆（絶縁層）８３ｂの厚さを大きくした例である。すなわち、素線８３の絶縁層８３ｂの断面積は素線８２の絶縁層８２ｂの断面積よりも大きくなる。換言すると、素線８３の線状導体８３ａの外周面と素線８３（の絶縁層８３ｂ）の外周面との距離ｄ２は、素線８２の線状導体８２ａの外周面と素線８２（の絶縁層８２ｂ）の外周面との距離ｄ１よりも大きくなる。なお、素線８２，８３の絶縁層８２ｂ，８３ｂは複数の層から形成されてもよい。
【０１１２】
また、素線８３の全長を短くするために、図６に示したように、素線８３を素線８２よりも太くしてもよい。すなわち、素線８３の断面積は素線８２の断面積よりも大きくなる。
【０１１３】
図９は、素線８３の全長を短くするために、素線８３の巻き方を変えた例である。図９（Ａ）に示す例では、素線８３の巻き角（第２の巻き角）ａ２を素線８２の巻き角（第１の巻き角）ａ１よりも小さくしている。ここでの巻き角ａ１，ａ２の大小は巻き角ａ１，ａ２の絶対値で判断することは言うまでもない。例えば、巻き角ａ１を−４５度にし、巻き角ａ２を３０度にする。
【０１１４】
図９（Ｂ）に示す例では、素線８３の全長を短くするために、素線８３の一部を巻回しないようにしている。すなわち、素線８３の一部は集合電線５１の長さ方向と同一（略平行）の方向となる。図９（Ｃ）に示す例では、素線８３の一部が巻き角ａ２（例えば４５度）よりも小さい巻き角ａ２’（例えば４０度）で巻回されている。
【０１１５】
以上のように素線８２，８２が巻回されることにより、素線８３の巻き数が少なくなり、素線８３の全長を短くすることができる。すなわち、素線８３の全長を素線８２の全長に近づけることができる。したがって、内外の素線８２，８３同士で生じるインダクタンスの差が小さくなり、電力伝送効率をより一層高めることができる。なお、上述した素線８３の巻き数を少なくするためのいくつかの巻回方法は適宜組み合わされても良い。
【０１１６】
なお、本実施形態では、集合電線５１を、芯線８１と第１の層８４と第２の層８５とを有する３層構造としたが、４層以上の構造とすることも可能である。このように層数を増やすと、集合電線５１全体の断面積を大きくして、コイルから発生する磁力の強度を高めることができる。この場合、巻回方向が互いに逆となる第１の層８４と第２の層８５とを交互に形成するとよい。また、上記した素線８２，８３の角度（巻き角ａ１，ａ２と交角）および断面積の関係は、すべての層で満足されるように構成することが好ましいが、少なくとも、最も外側に位置する層とこれに隣接する内側の層とで上記した素線の角度および断面積の関係が満足されるように構成するとよい。これにより、素線が交差する構成がより多くなり、近接効果抑制の効果をより確実なものとすることができる。
【０１１７】
次に、集合電線５１の製造方法について説明する。図１０は、集合電線５１の製造方法を説明する模式的な側面図である。ここでは、芯線８１の周囲に素線８２を巻回して第１の層８４を形成する要領を示している。
【０１１８】
素線供給装置９１は、一定量の素線８２を保持するロールなどから構成され、一定速度で素線８２を繰り出すようになっている。この素線供給装置９１は、芯線８１に平行となる方向に移動可能に適宜な支持手段に支持されている。芯線８１は、その両端を図示しない回転装置に保持されて回転（自転）するようになっている。この芯線８１の回転と素線供給装置９１の移動とは互いに同期して行われる。
【０１１９】
素線８２の先端を芯線８１に固定した上で、素線供給装置９１から一定速度で素線８２を繰り出すとともに素線供給装置９１を一定速度で移動させると、芯線８１の周囲に素線８２が巻き付く。このとき、素線供給装置９１から繰り出された素線８２の芯線８１に対する傾斜角ｂ１を一定に保持することで、素線８２の巻き角ａ１（図６参照）を均一にすることができる。また、素線８２同士が重なり合う状態や、素線８２の隙間が大きくなって芯線８１が過度に剥き出しになる状態とならないように、芯線８１の回転速度と素線供給装置９１の移動速度とを調整する。
【０１２０】
また、素線供給装置９１から繰り出された素線８２の芯線８１に対する傾斜角ｂ１は、素線８２の巻き角ａ１（図６参照）を規定するものであり、この巻き角ａ１を調整するには、芯線８１に素線８２を巻回し始める開始時点で、素線８２が芯線８１に巻き付く巻回位置に対する素線供給装置９１の位置を前後させればよい。図１０（Ａ）に示すように、素線供給装置９１を巻回位置に近づけると、素線８２の巻き角ａ１を大きくすることができ、図１０（Ｂ）に示すように、素線供給装置９１を巻回位置から遠ざけると、素線８２の巻き角ａ１を小さくすることができる。
【０１２１】
ここでは、芯線８１の周囲に素線８２を巻回して第１の層８４を形成する要領を説明したが、第１の層８４の周囲に素線８３を巻回して第２の層８５を形成する場合にも、同様の要領で行えばよい。
【０１２２】
図１１は、図６（Ｂ）に示した第２の層８５を形成する素線８３（撚り線）、ならびに図６（Ｃ）に示した第１および第２の層８４，８５をそれぞれ形成する素線８２，８３（撚り線）の一例を示す側面図である。
【０１２３】
図１１（Ａ）に示す例では、２本の絶縁電線１０１を片撚りで撚り合わせている。撚りの向きは右撚りおよび左撚りのいずれでもよい。絶縁電線１０１の撚り角ｃは、３０度から７０度の範囲とするとよく、好ましくは３５度から６５度の範囲、より好ましくは４０度から６０度の範囲である。
【０１２４】
図１１（Ｂ）に示す例では、３本の絶縁電線１０１を片撚りで撚り合わせている。撚りの向きは右撚りおよび左撚りのいずれでもよい。このようすると、各層８４，８５で絶縁電線１０１の本数がより一層増えるため、電力伝送効率をより一層高めることができる。
【０１２５】
次に、図１１（Ｂ）に示した３本の絶縁電線１０１を撚り合わせた撚り線を有する素線８２，８３の製造方法について説明する。図１２は、図１１（Ｂ）に示した撚り線を有する素線８２，８３の製造方法を説明する正面図である。
【０１２６】
絶縁電線１０１を繰り出す３つの絶縁電線供給装置１１１は、一定量の絶縁電線１０１を保持するロールなどから構成され、一定速度で絶縁電線１０１を繰り出すようになっている。この絶縁電線供給装置１１１は、周方向に等間隔（１２０度）をおいて配置され、３本の絶縁電線１０１が絡み合う中心線を中心して回転（公転）するとともに、紙面に直交する方向に移動可能に適宜な支持手段に支持されており、絶縁電線供給装置１１１から一定速度で絶縁電線１０１を繰り出しながら、絶縁電線供給装置１１１を一定速度で同一方向に回転させることで、３本の絶縁電線１０１が撚り合わせられる。
【０１２７】
このとき、各絶縁電線供給装置１１１から引き出された絶縁電線１０１の先端は予め適宜な固定手段に固定される。絶縁電線供給装置１１１の回転時には、中心線に対する絶縁電線１０１の傾斜角ｄ（図１１参照）を一定に保持する。この傾斜角ｄは撚り角ｃを規定するものであり、この撚り角ｃは、開始時点での絶縁電線供給装置１１１の位置で調整することができる。３つの絶縁電線供給装置１１１は、その回転と同期して、相対位置を保持しながら紙面に直交する方向に一定速度で移動させる。ここで、絶縁電線１０１同士が過度に重なったり、絶縁電線１０１同士が離れ過ぎないように、絶縁電線供給装置１１１の回転数と移動速度とを調整する。
【０１２８】
なお、図１１（Ａ）に示したように、２本の絶縁電線１０１を撚り合わせた撚り線を有する素線８２，８３も、これと同様に製造することができ、この場合、絶縁電線１０１を繰り出す２つの絶縁電線供給装置１１１を、２本の絶縁電線１０１が絡み合う中心線を中心して回転させればよい。
【０１２９】
なお、本実施形態では、電子機器２に搭載された２次電池３を充電するために、送電装置１から電子機器２に電力伝送を行う構成について説明し、このような構成は２次電池を備えた携帯電話などの携帯型の電子機器に好適であるが、本発明におけるワイヤレス電力伝送はこのような２次電池の充電に限定されるものではなく、２次電池を備えていない電子機器に動作電力を常時供給するものであってもよい。
【０１３０】
また、本実施形態では、図６に示したように、集合電線５１の中心部に芯線８１を設けた例について説明したが、この芯線８１を設けない構成も可能である。また、芯線８１を設ける場合でも、芯線８１を、絶縁電線などの導体ではなく、合成樹脂などの非導体のみで構成することも可能である。
【実施例】
【０１３１】
以下、本発明の実施例について説明する。
【０１３２】
まず、集合電線５１に関する実施例１〜５について説明する。図１３は、集合電線５１に関する実施例１〜５の各構成を示す説明図である。
【０１３３】
実施例１では、図６（Ａ）に示したように、芯線８１、第１の層８４の素線８２および第２の層８５の素線８３を有する集合電線５１を採用し、芯線８１、第１の層８４の素線８２および第２の層８５の素線８３には共に、直径０．１ｍｍの絶縁電線を用いた。また、第１の層８４の素線８２の巻き角ａ１を３０度、第２の層８５の素線８３の巻き角ａ２を５０度とし、素線８２と素線８３との交角を８０度とした。また、第１の層８４と第２の層８５とを交互に形成し、第１の層８４および第２の層８５の各層数を２０層とした。
【０１３４】
実施例２では、実施例１と同様に、図６（Ａ）に示した構成の集合電線５１を採用し、芯線８１に直径０．０８ｍｍの絶縁電線を、第１の層８４の素線８２に直径０．１ｍｍの絶縁電線を、第２の層８５の素線８３に直径０．１２ｍｍの絶縁電線をそれぞれ用いた。また、第１の層８４の素線８２の巻き角ａ１を３０度、第２の層８５の素線８３の巻き角ａ２を４５度とし、素線８２と素線８３との交角を７５度とした。また、第１の層８４と第２の層８５とを交互に形成し、第１の層８４および第２の層８５の各層数を１６層とした。
【０１３５】
実施例３では、実施例１と同様に、図６（Ａ）に示した構成の集合電線５１を採用し、芯線８１に直径０．０６ｍｍの絶縁電線を、第１の層８４の素線８２に直径０．１ｍｍの絶縁電線を、第２の層８５の素線８３に直径０．１５ｍｍの絶縁電線をそれぞれ用いた。また、第１の層８４の素線８２の巻き角ａ１を４０度、第２の層８５の素線８３の巻き角ａ２を５０度とし、素線８２と素線８３との交角を９０度とした。また、第１の層８４と第２の層８５とを交互に形成し、第１の層８４および第２の層８５の各層数を１２層とした。
【０１３６】
実施例４では、図６（Ｂ）に示したように、第２の層８５を撚り線（片撚り線）である素線８３で形成した集合電線５１を採用した。芯線８１には直径０．０８ｍｍの絶縁電線を、第１の層８４の素線８２に直径０．０８ｍｍの絶縁電線をそれぞれ用いた。第２の層８５の素線８３には直径０．１ｍｍの絶縁電線を撚り合わせた撚り線を用い、この絶縁電線を４本撚り合わせて撚り線を形成し、撚り角ｃは３５度である。また、第１の層８４の素線８２の巻き角ａ１を４５度、第２の層８５の素線８３（撚り線）の巻き角ａ２を５０度とし、素線８２と素線８３との交角を９５度とした。また、第１の層８４と第２の層８５とを交互に形成し、第１の層８４および第２の層８５の各層数を１５層とした。
【０１３７】
実施例５では、図６（Ｃ）に示したように、第１の層８４および第２の層８５をともに撚り線（片撚り線）である素線８２，８３で形成した集合電線５１を採用した。芯線８１には直径０．０６ｍｍの絶縁電線を用いた。第１の層８４の素線８２および第２の層８５の素線８３には直径０．０６ｍｍの絶縁電線を撚り合わせた撚り線を用い、この絶縁電線を４本撚り合わせて撚り線を形成し、撚り角ｃは３０度である。また、第１の層８４の素線８２（撚り線）の巻き角ａ１を４０度、第２の層８５の素線８３（撚り線）の巻き角ａ２を６０度とし、素線８２と素線８３との交角を１００度とした。また、第１の層８４と第２の層８５とを交互に形成し、第１の層８４および第２の層８５の各層数を１２層とした。
【０１３８】
次に、実施例１〜５の集合電線５１を用いた送電コイル５および受電コイル６に関する実施例６〜１３と、この実施例６〜１３で電力伝送効率を評価した結果について説明する。図１４は、送電コイル５および受電コイル６に関する実施例６〜１３の構成と電力伝送効率を示す説明図である。図１５は、電力伝送効率の評価で用いられた計測装置の概略構成図である。
【０１３９】
電力伝送効率の評価では、図１５に示すように、定電圧電源から送電回路を介して送電コイル５に供給される電力の電流Ｉ１および電圧Ｖ１を計測し、また、受電コイル６に発生する電力により受電回路を介して負荷側に発生する電流Ｉ２および電圧Ｖ２を計測し、電力伝送効率ηを次式により算出した。
η＝Ｖ２×Ｉ２／Ｖ１×Ｉ１
ここで、送電回路のスイッチング周波数を１５０ｋＨｚとし、送電コイル５と受電コイル６との伝送距離（送電コイル５と受電コイル６との軸方向の離間距離）を４０ｍｍとし、送電回路からの送電電力を２０Ｗとした。また、送電コイル５および受電コイル６の互いの中心軸が整合する状態の他、直径に対して１５％ずれた軸ずれがある状態で電力伝送効率を評価した。
【０１４０】
実施例６では、実施例１の集合電線５１を採用し、この集合電線５１の巻き数を４０回とした。コイル構成は、図３に示したものを採用した。この実施例６では、電力伝送効率ηが７３％となり、良好な電力伝送が可能なことが確認された。また、送電コイル５と受電コイル６とに軸ずれがある場合でも、電力伝送効率がほとんど低下しないことが確認された。
【０１４１】
実施例７では、実施例２の集合電線５１を採用し、この集合電線５１の巻き数を４０回とした。コイル構成は、図３に示したもの（無給電コイルなし）を採用した。この実施例７では、電力伝送効率ηが７５％となり、良好な電力伝送が可能なことが確認された。また、送電コイル５と受電コイル６とに軸ずれがある場合でも、電力伝送効率がほとんど低下しないことが確認された。
【０１４２】
実施例８では、実施例３の集合電線５１を採用し、この集合電線５１の巻き数を４０回とした。コイル構成は、図３に示したもの（無給電コイルなし）を採用した。この実施例８では、電力伝送効率ηが７６％となり、良好な電力伝送が可能なことが確認された。また、送電コイル５と受電コイル６とに軸ずれがある場合でも、電力伝送効率がほとんど低下しないことが確認された。
【０１４３】
実施例９では、実施例３の集合電線５１を採用し、この集合電線５１の巻き数を４０回とした。コイル構成は、図５に示したもの（無給電コイルあり）を採用した。この実施例９では、電力伝送効率ηが７８％となり、良好な電力伝送が可能なことが確認された。また、送電コイル５と受電コイル６とに軸ずれがある場合でも、電力伝送効率がほとんど低下しないことが確認された。
【０１４４】
実施例１０では、実施例４の集合電線５１を採用し、この集合電線５１の巻き数を５０回とした。コイル構成は、図３に示したもの（無給電コイルなし）を採用した。この実施例１０では、電力伝送効率ηが８０％となり、良好な電力伝送が可能なことが確認された。また、送電コイル５と受電コイル６とに軸ずれがある場合でも、電力伝送効率がほとんど低下しないことが確認された。
【０１４５】
実施例１１では、実施例４の集合電線５１を採用し、この集合電線５１の巻き数を５０回とした。コイル構成は、図５に示したもの（無給電コイルあり）を採用した。この実施例１１では、電力伝送効率ηが８２％となり、良好な電力伝送が可能なことが確認された。また、送電コイル５と受電コイル６とに軸ずれがある場合でも、電力伝送効率がほとんど低下しないことが確認された。
【０１４６】
実施例１２では、実施例５の集合電線５１を採用し、この集合電線５１の巻き数を６０回とした。コイル構成は、図３に示したもの（無給電コイルなし）を採用した。この実施例１２では、電力伝送効率ηが８２％となり、良好な電力伝送が可能なことが確認された。また、送電コイル５と受電コイル６とに軸ずれがある場合でも、電力伝送効率がほとんど低下しないことが確認された。
【０１４７】
実施例１３では、実施例５の集合電線５１を採用し、この集合電線５１の巻き数を６０回とした。コイル構成は、図５に示したもの（無給電コイルあり）を採用した。この実施例１３では、電力伝送効率ηが８４％となり、良好な電力伝送が可能なことが確認された。また、送電コイル５と受電コイル６とに軸ずれがある場合でも、電力伝送効率がほとんど低下しないことが確認された。
【０１４８】
また、無給電コイルを採用せず、且つ巻き数が同じ実施例６，７，８を比較すると、集合電線５１に関する実施例１，２，３の順で電力伝送効率が高くなっており、芯線８１と第１の層８４の素線８２と第２の層８５の素線８３とを、外側に位置するものほど断面積を大きくすることの有効性が実証された。また、無給電コイルを採用した実施例９，１１，１３が、無給電コイルを採用しない実施例８，１０，１２より良好な結果が得られ、無給電コイルを有するコイル構成の有効性が実証された。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明にかかる集合電線、これを用いた送電装置および電子機器、ならびにワイヤレス電力伝送システムは、表皮効果および近接効果の影響を十分に抑えて、送電コイルと受電コイルとの伝送距離を大きくした場合や、送電コイルと受電コイルとに軸ずれがある場合でも、電力伝送効率が大きく低下することがない効果を有し、電子機器に搭載された２次電池を充電するなどの用途で、送電装置から電子機器にワイヤレスで電力伝送を行うワイヤレス電力伝送に用いられる集合電線、これを用いた送電装置および電子機器、ならびにワイヤレス電力伝送システムなどとして有用である。
【符号の説明】
【０１５０】
１  送電装置
２  電子機器
３  ２次電池
５  送電コイル
６  受電コイル
５１  集合電線
６１  送電コイル
６２  無給電コイル
６５  共振コンデンサ
６７  受電コイル
６８  無給電コイル
８１  芯線
８２，８３  素線
８４  第１の層
８５  第２の層
ａ１，ａ２  巻き角
ｂ１  傾斜角
ｃ  撚り角
ｄ  傾斜角
【図１】
2013207907.tif 000003
【図２】
2013207907.tif 000004
【図３】
2013207907.tif 000005
【図４】
2013207907.tif 000006
【図５】
2013207907.tif 000007
【図６】
2013207907.tif 000008
【図７】
2013207907.tif 000009
【図８】
2013207907.tif 000010
【図９】
2013207907.tif 000011
【図１０】
2013207907.tif 000012
【図１１】
2013207907.tif 000013
【図１２】
2013207907.tif 000014
【図１３】
2013207907.tif 000015
【図１４】
2013207907.tif 000016
【図１５】
2013207907.tif 000017