(57)【要約】【課題】本発明は、需要電力の領域的な偏り又は変更に応じて使用者が簡便に給電領域を変更できる磁界共鳴式非接触給電装置を提供する。【解決手段】磁界共鳴式非接触給電装置１０Ａにおいて、一の給電側コイルが他の給電側コイルと異なる給電領域１５，１６，１７を有する複数の給電側コイルコイル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃと、これら複数の給電側コイル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの中から一又は複数の給電側コイルを選択して通電する切換えスイッチ１２とを備えていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界共鳴式非接触給電装置において、
一の給電側コイルが他の給電側コイルと異なる給電領域を有する複数の給電側コイルと、
これら複数の給電側コイルの中から一又は複数の給電側コイルを選択して通電する切換えスイッチとを備えていることを特徴とする磁界共鳴式非接触給電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の磁界共鳴式非接触給電装置において、
前記複数の給電側コイルのうち前記一の給電側コイルは、前記他の給電側コイルと上下方向に間隔をおいて配置され、該他の給電側コイルと少なくとも上下方向に異なる給電領域を有していること特徴とする磁界共鳴式非接触給電装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の磁界共鳴式非接触給電装置において、
前記複数の給電側コイルのうち前記一の給電側コイルは、前記他の給電側コイルと水平方向に異なる給電領域を有していること特徴とする磁界共鳴式非接触給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界共鳴式非接触給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、外部電源との接続無くワイヤレスで電気機器に給電できる非接触給電装置が開発されている。
非接触給電システムには、電磁誘導方式、電波方式、磁界共鳴方式が知られているが、例えば住宅の室内等にある電気機器にワイヤレスで給電する場合には、給電側の機器の設置位置を気にせずフリーアクセスで給電できることが望ましい。したがって、電力の供給時に給電部と受電部とを１対１で対向させて正確に軸合わせする必要のある点や、給電距離が短い点等を考慮すると、電磁誘導又は電波方式を用いた装置よりも、一定の空間内にある電気機器に給電が可能な磁界共鳴を用いた装置が好適であると考えられる。
但し、室内等においては、給電が不要な家具が固定的に設置されることがある等、給電が必要となる位置及び電力量が室内等において一様ではない。したがって、磁界共鳴を利用した装置の場合、需要電力の領域的な偏り、変更に応じて効率的に給電できることが課題となると考えられる。
【０００３】
非接触給電システムの給電側コイルに関する技術としては、例えば下記特許文献１に記載されたものが知られている。
図４に示すように、特許文献１において開示された誘導電力給電システム１は、縦横４７ｍｍとなるよう巻回された送信コイル２Ａの内側に、縦横１３ｍｍとなるよう巻回された追加ループ２Ｂを並列に設けた送信アンテナ２と、同様の構成を有する受信コイル３とにより構成されている。なお、送信コイル２及び受信コイル３の縦横４７ｍｍの外側コイル２Ａ，３Ａは、該コイル配線の両端を開放し、該コイル配線の中間点に電源回路（不図示）又は負荷回路（不図示）を接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３１２３５７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、上記誘導電力給電システム１は、そもそも数十ｍｍ四方の送受信アンテナ２，３において、インピーダンスを考慮して効率的に電力の伝送をすることを課題として発明されたものであり、室内等の広い空間において需要電力の領域的な偏り又は変更に対応できるものではなかった。また、外側コイル２Ａ，３Ａの内側に追加ループ２Ｂ，３Ｂを設けたのも、追加ループ２Ｂ，３Ｂによって送信アンテナ２及び受信アンテナ３間で最大の効率でエネルギーを送受信する整合インピーダンスを自由に調整できるようにするためであり、需要電力の領域的な偏り又は変更に応じて効率的に給電するという課題に対応できるものではなかった。
【０００６】
そこで、上記事情に鑑み、本発明は、需要電力の領域的な偏り又は変更に応じて使用者が簡便に給電領域を変更できる磁界共鳴式非接触給電装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、磁界共鳴式非接触給電装置において、一の給電側コイルが他の給電側コイルと異なる給電領域を有する複数の給電側コイルと、これら複数の給電側コイルの中から一又は複数の給電側コイルを選択して通電する切換えスイッチとを備えていることを特徴とする。
本発明では、複数の給電側コイルの中から一又は複数の給電側コイルを選択して通電する切換えスイッチを備えているため、使用者が需用電力の領域的な偏り又は変更に応じて簡便に給電領域を切り替えることができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の磁界共鳴式非接触給電装置において、前記複数の給電側コイルのうち前記一の給電側コイルは、前記他の給電側コイルと上下方向に間隔をおいて配置され、該他の給電側コイルと少なくとも上下方向に異なる給電領域を有していること特徴とする。
本発明では、上下方向に需要電力の領域的な偏り又は変更がある場合に、複数の給電側コイルの中から一又は複数の給電側コイルを選択することにより使用者が電力の供給が必要な領域に応じて簡便に給電領域を切り替えることができる。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の磁界共鳴式非接触給電装置において、前記複数の給電側コイルのうち前記一の給電側コイルは、前記他の給電側コイルと水平方向に異なる給電領域を有していること特徴とする。
本発明では、水平方向に需要電力の領域的な偏り又は変更がある場合に、複数の給電側コイルの中から一又は複数の給電側コイルを選択することにより使用者が電力の供給が必要な領域に応じて簡便に給電領域を切り替えることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る非接触給電装置によれば、複数の給電側コイルの中から一又は複数の給電側コイルを選択して通電する切換えスイッチを備えていることによって、使用者が需用電力の領域的な偏り又は変更に応じて簡便に給電領域を切り替えることができ、効率よく給電することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】は、本発明の第１の実施形態の磁界共鳴式非接触給電装置を模式的に示した図である。
【図２】は、本発明の第１の実施形態の磁界共鳴式非接触給電装置の一部を拡大して示した平面図である。
【図３】は、本発明の第２の実施形態の磁界共鳴式非接触給電装置を模式的に示した図である。
【図４】は、従来の誘導電力給電システムの送信アンテナと受信アンテナをそれぞれ拡大して示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図を参照して本発明の実施形態について、磁界共鳴式非接触給電装置（以下単に「非接触給電装置」という）を建築物の室内に適用した場合を例として説明する。
図１，図２は、本発明の第１の実施形態の非接触給電装置１０Ａの平面図である。
これらの図１，図２に示すように、第１の実施形態の非接触給電装置１０Ａは、高周波発生装置１１、切り替えスイッチ１２、複数の給電側コイル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを備えている。
【００１３】
高周波発生装置１１としては、可変周波数発生器に電力増幅器を付加して構成されている。周波数は、用途により変わるが、例えば５０ｋＨｚ〜６０ＭＨｚの範囲である。可変周波数発生器としては、コルピッツ型発振回路やハートレー型発振回路や水晶発振回路などにより構成される。
なお、比較的低周波で給電する場合は、エネルギー効率に優れるスイッチング電源を使用してもよい。
【００１４】
図２に示すように、切換えスイッチ１２は、対になって連動するスライド接点Ｍ１，Ｍ２を有しており、このスライド接点Ｍ１，Ｍ２を摺動させて給電側コイル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを切換え、図１に示す給電領域１５，１６，１７を変更できるようになっている。
【００１５】
切換えスイッチ１２のスライド接点Ｍ１，Ｍ２は、不図示のバネ方式で接点ａ１〜ａ３及び接点ｂ１〜ｂ３に確実に接触しているが、摺動時には１０Ｎ以下の低応力でスムースに動くようになっている。
なお、切換えスイッチ１２における絶縁抵抗値としては、ＤＣ５００Vにて、１００ＭΩ以上であることが望ましい。また、耐電圧としては、ＡＣ１０００Vに耐えるものが好ましい。
【００１６】
図１，図２に示すように、給電側コイル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、それぞれ上下（鉛直）方向に所定の間隔をおいて床面，側壁，及び天井に配され、これら給電側コイル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃに囲まれる給電領域１５，１６，１７が互いに略平行となるよう設置されており、更に一方の接点ｂ１〜ｂ３側にコンデンサＳを付加させている。
【００１７】
また、給電側コイル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの接点ａ１，ａ２，ａ３及び接点ｂ１，ｂ２，ｂ３が切換えスイッチ１２に固定され、スライド接点Ｍ１，Ｍ２の摺動により該スライド接点Ｍ１，Ｍ２と接続できるようになっている。
【００１８】
これら給電側コイル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃに用いる導線としては、通常、抵抗の小さい銅または銀の素材が用いられる。また、抵抗を小さくするために、直径は、０．５ｍｍ以上の太い導線を用いる方が好ましい。また、周波数が高くなり表皮効果が大きい場合には、多数の細いエナメルを撚ることで太くしたリッツ線を用いても良い。
また、給電側コイル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの共振周波数は、全て同周波数であり、導線の巻回数と用いるコンデンサの容量により所望の周波数に調整が可能となっている。
【００１９】
次に、磁界共鳴式非接触給電１０Ａの使用方法について説明する。
磁界共鳴式非接触給電１０Ａを用いて、床面付近の給電領域１５にある電気機器に給電したいときには、スライド接点Ｍ１，Ｍ２を摺動させて図２に示す接点ａ１，ｂ１に接触させて、磁場を発生させ、受電側コイルを有する電気機器と共鳴させるようにする。また、天井付近の給電領域１７にある電気機器に給電したい場合には、スライド接点Ｍ１，Ｍ２を接点ａ３，ｂ３のみに接触させて、磁場を発生させ、受電側コイルを有する電気機器と共鳴させるようにする。同様に、給電領域１５側と室内の上下方向中央部の給電領域１６付近に位置する電気機器に給電したい場合には、スライド接点Ｍ１，Ｍ２を摺動させて接点ａ１，ａ２及び接点ｂ１，ｂ２に接触させて、磁場を発生させ、受電側コイルを有する電気機器と共鳴させるようにする。更に、給電領域１７と給電領域１６に位置する電気機器に給電したい場合には、スライド接点Ｍ１，Ｍ２を接点ａ２，ａ３及び接点ｂ２，ｂ３に接触させて、磁場を発生させ、受電側コイルを有する電気機器と共鳴させるようにする。
【００２０】
このように、磁界共鳴式非接触給電１０Ａにおいては、複数の給電側コイル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの中から一又は複数の給電側コイルを選択して通電する切換えスイッチ１２を備えていることによって、使用者が該切換えスイッチ１２を操作することにより給電が必要な上下方向の領域１５，１６，１７に選択的かつ集中的に給電することができるため、室内等の広い空間において電気機器に効率よく給電することができるという効果を奏する。
【００２１】
次に本発明の第２の実施形態の非接触給電装置１０Ｂについて図３を用いて説明する。本実施形態において第１の実施形態の非接触給電装置１０Ａと同様の構成については同一の符号を付しその説明を省略する。
図３に示すように、非接触給電装置１０Ｂは、略同一平面上の異なる領域１９，２０に給電されるよう巻回された給電側コイル２１Ａ〜２１Ｅを敷設している。
給電側コイル２１Ａ〜２１Ｅの切り替えは、接点ａ１〜ａ５に対してスライド接点Ｍ１を摺動させて接触させるとともに、接点ｂ１〜ｂ５に対してスライド接点Ｍ２を摺動させて接触させることに行われ、これらスライド接点Ｍ１，Ｍ２が連動して動作するようになっている。そして、接点ａ１及び接点ｂ１、並びに接点ａ２及び接点ｂ２のいずれか一方又は双方にスライド接点Ｍ１，Ｍ２が接触したときに給電側コイル２１Ａ，２１Ｂに電力が供給されて磁場が発生し、受電側コイルを有する電気機器と共鳴して給電できるようになっている。また、接点ａ３及び接点ｂ３、接点ａ４及び接点ｂ４、又は接点ａ５及び接点ｂ５のいずれか又は複数にスライド接点Ｍ１，Ｍ２を接触させたときに給電側コイル２１Ｃ〜２１Ｅに電力が供給されて磁場が発生し、受電側コイルを有する電気機器と共鳴して給電できるようになっている。
【００２２】
本実施形態の非接触給電装置１０Ｂにおいては、複数の給電側コイル２１Ａ〜２１Ｅの中から一又は複数の給電側コイルを選択して通電する切換えスイッチ１２を備えていることにより、例えば給電領域１９にある電子機器にのみ給電したい場合には、使用者が該切換えスイッチ１２を操作することにより給電側コイル２１Ａ，２１Ｂのいずれか又は双方に通電し、給電領域２０全体にある電子機器に給電したい場合には、使用者が切換えスイッチ１２を操作して給電側コイルを２１Ａ，２１Ｂから給電側コイル２１Ｃ〜２１Ｅに切り替えることができる。
このように、非接触給電１０Ｂによれば、切換えスイッチ１２を操作して簡便に給電が必要な水平方向の領域１９，２０を選択し、電子機器に集中的に給電することができるため、室内等の一定空間において電気機器に効率よく給電することができるという効果を奏する。
【００２３】
なお、本発明は上記に説明した実施形態のものに限定されるものではなく、第１の実施形態と第２の実施形態の非接触給電装置１０Ａ，１０Ｂを組み合わせて、例えば、上下方向及び水平方向に給電領域が異なる給電側コイルを設け、切換えスイッチ１２を操作することによって、所望の空間にある電子機器に選択的かつ集中的に給電できるようにしたものであってもよい。
【００２４】
なお、巻回数が少ない給電側コイルを用いた場合には、発生する磁場が小さくなる。したがって、磁場の強さを補うために、１ＭＨｚ以上の高い周波数を用いて駆動することで、磁場強度を上げる方法を取ることが好ましい。本実施形態においても、給電側コイル２１Ａ，２１Ｂの共振周波数は、コイル長と付加するコンデンサ（不図示）の容量により所望の周波数に調整が可能である。
【００２５】
また、用いる周波数によっては、電力を供給していないコイルやループに、電磁誘導により電流が発生し、直流抵抗により電力損を生じることがあるので、事前に試験を行い、電磁誘導が起こりにくい周波数を選定することが好ましい。
【符号の説明】
【００２６】
１０Ａ，１０Ｂ  磁界共鳴式非接触給電装置
１３Ａ〜１３Ｃ  給電側コイル
２１Ａ〜２１Ｅ  給電側コイル
１２            切換えスイッチ
１５〜１７      給電領域
１９，２０      給電領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2013009466.tif 000006