(57)【要約】      （修正有）【課題】変動磁界によって誘導結合するワイヤレス電力伝送装置を安価に提供する。【解決手段】ワイヤレス電力伝送装置１０１は、商用周波数を含む任意の周波数の交流電源から、直接あるいはトランス３３を介して給電手段のコイル１１ａを駆動し、少なくとも、給電手段のコイルと受電手段のコイル１２ａとの両方に、非共振状態のコイルを用い、かつ簡易な調整・制御手段を用い、高効率にワイヤレス電力伝送する。【選択図】図１
2016123187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変動磁界によって誘導結合するワイヤレス電力伝送装置において、
前記ワイヤレス電力伝送装置が、少なくとも、給電手段と、受電手段と、調整・制御手段とから構成され、
前記給電手段が、少なくとも、変動磁界を放射するための非共振状態のコイルを有し、
前記受電手段が、少なくとも、前記変動磁界から起電力を誘起するための非共振状態のコイルを有し、
前記給電手段のコイルと受電手段のコイルとが、垂直方向に対向し、水平方向に対向し、任意の角度で対向し、あるいはこれらの組合せで対向し、
前記給電手段のコイルに、数Ｈｚから数１０ＭＨｚ超までの周波数である、任意の周波数あるいは任意の周波数帯の交流電源を、直接駈動し、トランスを介して駆動し、進相コンデンサを介して駈動し、周波数を変換して駆動し、あるいはこれらの組合せで駆動して変動磁界を放射させ、
前記変動磁界によって前記受電手段のコイルに誘起する起電力を、直接出力し、トランスを介して出力し、進相コンデンサを介して出力し、周波数を変換して出力し、あるいはこれらの組合せで出力し、
前記調整・制御手段が、少なくとも、前記給電手段のコイルのパラメータ、前記受電手段のコイルのパラメータ、前記進相コンデンサのパラメタ、前記給電手段のコイルと前記受電手段のコイルとの間の位置関係、前記受電手段からの出力電圧、前記受電手段からの出力電流、前記電力伝送の起動・停止、あるいはこれらの組合せを調整・制御することを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項２】
前記請求項第１項において、前記給電手段のコイルの駈動電流を許容値まで大きくするために、前記給電手段のコイルの駈動電圧を許容値まで低くし、前記給電手段のコイルの巻き数を許容値まで少なくし、前記給電手段のコイルのインダクタンスを許容値まで小さくし、あるいはこれらを組合せることを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項３】
前記請求項第１項において、少なくとも前記給電手段のコイルと受電手段のコイルとが非共振状態を維持する範囲内において、前記給電手段に供給する交流電源の入力端子、前記給電手段のコイルの入力端子、前記受電手段のコイルの出力端子、前記受電手段の出力端子、あるいはこれらの組合せに、直列、並列、あるいはこれらの組合せで、前記進相コンデンサを付加することを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項４】
前記請求項第１項から第３項のいずれかにおいて、前記給電手段のコイルの誘導性リアクタンスの絶対値と、前記給電手段のコイルと並列に接続した前記進相コンデンサの容量性リアクタンスの絶対値とを近似させることによって、前記給電手段の負荷力率が１００％に近づき、かつ前記給電手段のコイルに無効電流を駈動して変動磁界を効率よく放射し、電磁波信号の放射を抑制することを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項５】
前記請求項第１項から第３項のいずれかにおいて、少なくとも、前記受電手段の進相コンデンサの容量性リアクタンスの絶対値が、前記受電手段のコイルの誘導性リアクタンスの絶対値の０％から９５％であり、前記受電手段の交流負荷抵抗が、前記受電手段のコイルの誘導性リアクタンスの絶対値の１％以上であり、あるいはこれらの組合せであることを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項６】
前記請求項第１項から第５項のいずれかにおいて、少なくとも、前記受電手段のコイルと前記受電手段の進相コンデンサとが、商用周波数５０Hzにおいて非共振状態であり、商用周波数６０Hzにおいて非共振状態であり、商用周波数５５Hzにおいて共振状態であり、あるいはこれらの組合せであることを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項７】
前記請求項第１項から第６項のいずれかにおいて、前記給電手段に供給する交流電源が３相以上の交流電源であり、前記給電手段のコイルから３相以上の回転変動磁界を放射することを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項８】
前記請求項第１項から第７項のいずれかにおいて、前記給電手段のコイルに、商用周波数の交流電源を、直接駆動し、トランスを介して駆動し、進相コンデンサを介して駈動し、周波数を変換せずに駆動し、あるいはこれらと類似手段を含めた組合せで駆動して、商用周波数の変動磁界を放射させることを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項９】
前記請求項第８項において、前記給電手段のコイルが、前記トランスの２次巻線であり、前記2次巻線が外部に引き出されており、前記２次巻線がエリア周辺あるいはエリア内に引き回されており、前記２次巻線が進相コンデンサを介して引き回されており、あるいはこれらの組合せであることを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項１０】
前記請求項第１項から第９項のいずれかにおいて、前記受電手段のコイルに誘起する起電力を測定するセンサーを有し、前記センサーによって測定したデータをもとに、前記給電手段のコイルと前記受電手段のコイルとの間の位置関係、前記受電手段のコイルのパラメータ、前記受電手段からの出力電圧、出力電流、出力電力、あるいはこれらと類似項目を含めた組合せを調整・制御することを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項１１】
前記請求項第１項から第９項のいずれかにおいて、前記給電手段の負荷力率、負荷電流、負荷電圧、負荷電力、あるいはこれらの組合せを測定するセンサーを有し、前記センサーによって測定したデータをもとに、前記給電手段のコイルと前記受電手段のコイルとの間の位置関係、進相コンデンサのパラメータ、前記トランスのパラメータ、前記給電手段のコイルのパラメータ、あるいはこれらと類似項目を含めた組合せを調整・制御することを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項１２】
前記請求項第１項から第９項のいずれかにおいて、前記受電手段が、交流電源の出力電圧を調整・制御し、交流電源の出力電流を調整・制御し、負荷の短絡から回路を保護し、交流電源の出力状態を表示し、あるいはこれらの組合せを行うことを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項１３】
前記請求項第１項から第１２項のいずれかにおいて、前記給電手段のコイルの磁性体を前記受電手段のコイルが共有した状態を保持し、前記給電手段のコイルの磁性体と前記受電手段のコイルの磁性体とが近接した状態を保持し、あるいはこれらと類似の状態を含めた組合せを保持して電力を伝送することを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項１４】
前記請求項第１項から第１３項のいずれかにおいて、前記受電手段のコイルから誘起する起電力を整流して直流電源を出力し、前記直流電源の出力電圧を調整・制御し、前記直流電源の出力電流を調整・制御し、負荷の短絡から回路を保護し、直流電源の出力状態を表示し、あるいはこれらと類似手段を含めた組合せを行うことを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項１５】
前記請求項第１項から第１４項のいずれかにおいて、前記給電手段のコイルと前記受電手段のコイルとの位置関係を調整・制御するために、両コイル間に、スペーサを設け、ホルダを設け、半固定式のフックを設け、昇降式構造を設け、移動式構造を設け、あるいはこれらと類似の手段を含めた組合せを設けることを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項１６】
前記請求項第１項から第１５項のいずれかにおいて、前記受電手段のコイルと磁性体との位置関係を変化させ、前記磁性体の透磁率を変化させ、あるいはこれらの組合せによって、前記受電手段のコイルのパラメータを調整・制御することを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項１７】
前記請求項第１項から第１６項のいずれかにおいて、前記給電手段のコイルの磁性体、前記受電手段のコイルの磁性体、あるいはこれらの両方の磁性体が、開放型のドラム形状であり、開放型のポット形状であり、前記給電手段のコイルの磁性体と前記受電手段のコイルの磁性体とが対向する面積が、前記給電手段のコイルと前記受電手段のコイルとが対向する面積より広い形状であり、あるいはこれらと類似の形状を含めた組合せであることを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項１８】
前記請求項第１項から第１７項のいずれかにおいて、前記給電手段のコイルがエリアを囲って配置され、前記給電手段のコイルがエリアの中心線に沿って配置され、前記給電手段のコイルが空心のループコイルであり、前記給電手段のコイルが非磁性体の金属構造物の外部に設けられ、前記受電手段のコイルが高透磁率の磁性体の周辺に設けられ、前記受電手段のコイルが空心で複数巻のループコイルであり、前記受電手段のコイルが複数組でありかつ近接して設けられ、前記受電手段のコイルが非磁性体の金属構造物の外部に設けられ、前記受電手段のコイルがエリア内を移動し、前記受電手段のコイルがエリア内に仮設され、前記給電手段のコイルと前記受電手段のコイルとが水平方向に対向し、前記給電手段のコイルと受電手段のコイルとが垂直方向に対向し、前記給電手段のコイルと受電手段のコイルとが幅広の板状であり、あるいはこれらの組合せであることを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項１９】
前記請求項第１８項において、前記給電手段のコイルが、前記給電手段のコイルが、商用周波数の交流電源によって駈動され、商用周波数の交流電源からより低い周波数の交流電源に変換して駈動され、誘導性リアクタンスを直列に接続して駈動され、無効電流を調節・制御して駈動され、あるいはこれらの組合せで駈動され、前記給電手段のコイルから商用周波数の変動磁界を放射することを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項２０】
前記請求項第１８項から第１９項のいずれかにおいて、前記給電手段のコイルが走行車線あるいは走行軌道を囲って設置され、前記給電手段のコイルが走行車線あるいは走行軌道の中心部に沿って設置され、前記受電手段のコイルが走行車両に搭載され、前記受電手段のコイルが移動体に搭載され、あるいはこれらの組合せであることを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項２１】
前記請求項第１８項から第２０項のいずれかにおいて、前記給電手段のコイルがループコイルであり、前記給電手段のコイルが規定の間隔でクロスされており、前記給電手段のコイルがメッシュ状に配置され、前記給電手段のコイルから離れたエリアへの変動磁界の放射を抑制し、前記受電手段がクロスされた地点を検知して距離を計測し、前記受電手段が前記給電手段のコイルの中心部を逸脱するのを検知して走行方向の制御を行い、あるいはこれらの組合せであることを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項２２】
前記請求項第１８項から第２１項のいずれかにおいて、前記給電手段のコイルが送配電線あるいは屋内配線を兼ねており、前記受電手段が、前記給電手段のコイルから直接電力伝送を受け、前記給電手段のコイルからトランスを介して電力伝送を受け、前記給電手段のコイルからワイヤレス電力伝送を受け、あるいはこれらの組合せを受けることを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項２３】
前記請求項第１項から第２２項のいずれかにおいて、前記給電手段のコイルと前記受電手段のコイルとを介して相互間でデータ交換を行い、電力伝送要求の発受信を行い、伝送の起動・停止を行い、伝送を受けた電力の課金を行い、相互間で連携して自動運転制御を行い、あるいはこれらの組合せを行うことを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、数Ｈｚから数１０ＭＨｚ超までの周波数であり、商用周波数を含む任意の周波数の交流電源から、直接あるいはトランスを介して駆動され、少なくとも、給電手段のコイルと受電手段のコイルとの両方が、非共振状態のコイルによって構成されており、変動磁界によって誘導結合するワイヤレス電力伝送装置を実現するためのものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、交流電源から駈動され、非共振状態のコイルを用いるワイヤレス電力伝送システムが提案されている。（例えば、特許文献１〜２）
【特許文献１】特開２０１２−１８２９７５号
【特許文献２】特開２０１１−２３４６０５号
【０００３】
特許文献１に記載されている従来の「ワイヤレス給電装置およびワイヤレス電力伝送システム」によれば、「請求項９  前記送電制御回路は、給電側の回路要素とは実質的に非共振の状態の前記給電コイルから、前記受電コイルに前記交流電力を給電させることを特徴とする。」とされている。
しかしながら、従来の方法では、給電コイルのみが非共振状態であるが、受電コイルは共振状態であり、共振状態を維持するために、複雑な制御手段を必要とし、共振状態であるため電磁波信号を放射して伝送効率を低下させ、妨害電波を放射するなどの問題点がある。
【０００４】
一方、特許文献２に記載されている従来の「ワイヤレス給電装置およびワイヤレス電力伝送システム」によれば、「請求項８  前記電源回路は、給電側の回路要素とは実質的に非共振の状態の前記給電コイルから、前記受電コイルに前記交流電力を給電させることを特徴とする。」とされており、また、「請求項６  前記入力信号は、商用周波数帯の正弦波信号であることを特徴とする。」とされている。
【０００５】
しかしながら、従来の方法では、給電コイルのみが非共振状態であるが、受電コイルは共振状態であるために、共振状態を維持するために複雑な制御手段を必要とし、電力の伝送効率が低下し、妨害電波が放射され、また、「前記入力信号が商用周波数帯の正弦波信号である」との記述はあるが、交流電源１０２が商用周波数帯の正弦波信号である旨の記述がないことから、商用周波数をより高い周波数に変換するための周波数変換手段を必要とするなどの問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、商用周波数を含む任意の周波数の交流電源から直接あるいはトランスを介して給電手段のコイルを駆動し、少なくとも、給電手段のコイルと受電手段のコイルとの両方を、非共振状態のコイルによって構成することにより、共振状態を維持するための複雑な制御手段を必要とせず、負荷力率が高く、電力の伝送効率が高く、妨害電波の放射が抑制され、広帯域の変動磁界によって誘導結合する、ワイヤレス電力伝送装置を安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係わるワイヤレス電力伝送装置は、数Ｈｚから数１０ＭＨｚ超までの周波数であり、商用周波数を含む任意の周波数あるいは任意の周波数帯の交流電源から、直接あるいはトランスを介して給電手段のコイルを駆動し、少なくとも、給電手段のコイルと受電手段のコイルとの両方に、非共振状態のコイルを用いることによって、共振状態を維持するための複雑な制御手段を必要とせず、高効率であり、妨害電波の放射を抑制した、ワイヤレス電力伝送を実現するためのものである。
【０００８】
ここで、前記ワイヤレス電力伝送装置は、前記交流電源から直接あるいはトランスを介して交流電源を受電し、周波数を変換することなく、直接あるいはトランスを介して前記給電手段の非共振状態のコイルを駆動し、前記給電手段の非共振状態のコイルから広帯域の変動磁界を効率よく放射し、前記受電手段の非共振状態のコイルに誘導結合して誘起する起電力を、周波数を変換することなく、直接あるいはトランスを介して負荷回路に交流電源を出力することによって、高効率であるワイヤレス電力伝送を実現する。
【０００９】
なお、負荷力率が０％から９５％であり、かつ高効率である、ワイヤレス電力伝送を実現するために、前記給電手段のコイルと前記受電手段のコイルとの位置関係、前記給電手段のコイルのパラメータ、前記受電手段のコイルのパラメータ、進相コンデンサのパラメータ、あるいはこれらの組合せを、調整し制御するための、調整・制御手段を設けるものとする。
また、前記調整・制御を確実にするために、前記給電手段、前記受電手段、あるいはこれらの両方に、電圧検出センサー、電流検出センサー、力率検出センサー、電力検出センサー、コイル間の位置関係検出センサー、あるいはこれらの組合せを必要に応じて設けるものとする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のワイヤレス電力伝送装置は、高力率であり、高効率であるワイヤレス電力伝送を安価に実現できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるワイヤレス電力伝送装置の構成図
【図２】本発明の第１の実施形態におけるワイヤレス電力伝送装置の他の構成図
【図３】本発明の第１の実施形態におけるワイヤレス電力伝送装置の他の構成図
【図４】本発明の第１の実施形態におけるワイヤレス電力伝送装置の他の構成図
【図５】本発明の第１の実施形態における調整・制御手段の一例を示す概念図
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態におけるワイヤレス電力伝送装置の構成図であり、１０１はワイヤレス電力伝送装置、１１ａは給電手段のコイル、１１ｂは給電手段のコイルの磁性体、１２ａは受電手段のコイル、１２ｂは受電手段のコイルの磁性体、２１ａ、２１ｂは給電手段のコイルの入力端子、２２ａ、２２ｂは受電手段のコイルの出力端子、３１は交流電源、３２は進相コンデンサ、３３はトランス、３４は交流負荷、３５は進相コンデンサ、３６はトランス、４０は調整・制御手段（図示せず）、５１は給電手段のコイルと受電手段のコイルとの間隔である。
【００１３】
ここで、前記給電手段のコイル１１ａは、高透磁率の磁性体１１ｂの周辺に、前記受電手段のコイル１２ａは、高透磁率の磁性体１２ｂの周辺に、各々設けられ、共に非共振状態でり、お互いに間隔５１を隔て、水平方向に対向しているものとする。
あるいは、前記給電手段のコイルを駆動する交流電源の周波数が比較的に高い周波数の場合には、空心のコイルを用いる必要がある。
【００１４】
図１において、交流電源３１は、数Ｈｚから数１０ＭＨｚ超までの周波数であり、商用周波数を含む任意の周波数あるいは任意の周波数帯の交流電源であり、必要に応じて、進相コンデンサ３２を介し、直接あるいはトランス３３を介し、あるいはこれらの組合せで入力端子２１ａ、２１ｂに接続され、一方、交流負荷３４は、交流電源によって動作する負荷であり、進相コンデンサ３５を介し、直接あるいはトランス３６を介し、あるいはこれらの組合せを介して出力端子２２ａ、２２ｂに接続され、全体としてワイヤレス電力伝送装置１０１を構成する。
【００１５】
ここで、前記交流電源３１の電源電圧をEin*Sin(ωt)とし、前記給電手段のコイル１１ａのインダクタンスをL1とし、ω=2πf=角周波数とすると、入力端子２１ａ、２１ｂに駈動される電流Iinは、Iin=(Ein/ωL1)Sin(ωt-π/2)となり、無効電流となるので、入力端子側に進相コンデンサ３２を接続して負荷力率を０％から９５％までに収めるものとする。
また、交流電源が商用電源（５０Hzあるいは６０Hz)などの周波数が低い場合、トランス３３は、例えば、入力電圧が１００Vの場合、出力電圧が数Ｖの降圧トランスとし、前記給電手段のコイルの巻き数を少なくして小型化するとともに、インダクタンスL1を低くしてコイルに大きな無効電流を駆動するものとする。
【００１６】
また、前記給電手段のコイル１１ａの巻き数をN1とし、前記給電手段のコイルの面積をS1とし、前記給電手段のコイルの磁性体の比透磁率をμe1とすると、前記Iinによって、前記給電手段のコイル１１ａからD(m)隔てられた地点での変動磁束（dB/dt)は、
(dB/dt)=(Ein/L)(μ0*μe1*N1*S1)/(2πD^3)]Cos(ωt-π/2)  −−（１）となる。
【００１７】
また、前記受電手段のコイル１２ａの巻き数をN2とし、前記受電手段のコイルの面積をS2とし、前記受電手段のコイルの磁性体の比透磁率をμe2とすると、前記受電手段のコイルから出力される起電力Eoutは、
Eout=[μ0*(Ein/L)(μe1*N1*S1*μe2*N2*S2)/2π*D^3]Cos(ωt-π/2)−−（２）
となる。
【００１８】
また、前記（２）式に、ヘリカルコイルのインダクタンスの計算式、L1=A*μe1*N1^2*S1を代入すると、
Eout=[(μ0/A)(Ein/N1)(μe2*N2*S2)/2π*D^3]Cos(ωt-π/2)−−（３）
となり、μ0=4π*10^-7、A=1.89*10^-6から、
Eout≒[(1/10)(Ein/N1)(μe2*N2*S2)/D^3]Cos(ωt-π/2) −−（４）
となる。
【００１９】
ここで、前記交流負荷の抵抗値をRとし、前記受電手段のコイル１２ａの誘導性リアクタンスを(ωL2)とし、直列に接続した前記進相コンデンサ３５の容量性リアクタンスを(1/ωC2)とし、R>>abs(ωL2-1/ωc2)とすると、出力電力Poは、
Po≒[(1/10)(Ein/N1)(μe2*N2*S2)/D^3]^2/R   −−（５）
となり、交流電源の周波数の項目を含まないことから、広帯域の電力伝送が可能なことが分かる。
【００２０】
ただし、abs(ωL2-1/ωc2)=0になると、前記受電手段のコイル１２ａが共振状態となり、電磁波信号が放射されて、実効電力の伝送効率が低下するので、前記進相コンデンサ３５の容量性リアクタンスの絶対値を、前記受電手段のコイル１１ｂの誘導性リアクタンスの絶対値の０％〜９５％の範囲内に制限することで、前記受電手段のコイル１２ａを非共振状態とする。
あるいは、abs(ωL2-1/ωc2)≒0の場合でも、QL＝(ωL2/R)を100程度以下に抑えれば、電磁波信号の再放射を許容限度内に抑制できる。
【００２１】
一方、前記給電手段のコイル１１ａの誘導性リアクタンスを(ωL1)とし、並列に接続した前記進相コンデンサ３２の容量性リアクタンスを(1/ωC1)とし、abs(ωL1-1/ωc1)≒0とすると、前記給電手段の負荷力率が１００％に近づき、かつ前記給電手段のコイルに無効電力を駈動して磁界変動を放射し、電磁波信号の放射を抑制できることになる。
【００２２】
なお、実効電力の伝送効率は、巻線により生じる銅損、磁性体によって生じる鉄損、あるいはこれらの組合せによっても低下するので、高透磁率の磁性体を用いることで巻線の長さを短縮して銅損を減少させ、低損失の磁性体を用いることで鉄損を減少させ、Fe(鉄)基軟磁性材料(μe≒400,000)などを使用し、空心のコイルを使用し、あるいはこれらの組合せで伝送効率を改善する。
【００２３】
また、前記給電手段のコイルと前記受電手段のコイルとを非共振状態とすることで、電磁波信号の放射を抑制し、システムを構成する部品の特性変化の影響は受けないなどの利点があるが、交流電源３１、および交流負荷３４に対して力率を下げ、伝送電力の出力を低下させるので、少なくとも非共振状態を維持する範囲内で、前記進相コンデンサ３２、３５の何れかあるいは両方を付加する必要がある。
【００２４】
また、前記給電手段のコイルと前記受電手段のコイルとの間隔の変化によって、前記受電手段のコイルの起電力が変化するので、センサーを設けて起電力を測定し、かつ調整・制御手段を設けて調整し、起電力を一定に保つ必要がある。
また、前記給電手段のコイルの磁性体、前記受電手段のコイルの磁性体、あるいはこれらの両方が、円柱形状、角柱形状、ドラム形状、ポット形状、あるいはこれらと類似の形状を含む組合せであり、任意の開放型の形状でも同様な効果が得られる。
【００２５】
また、前記進相コンデンサの接続位置は、前記交流電源の受電盤、前記給電手段のコイルの接続端子、前記トランスの接続端子、あるいはこれらの組合せに対して、並列に接続し、直列に接続し、非共振状態を維持して接続し、負荷力率を改善するよう接続し、電力の伝送効率を改善するよう接続し、あるいはこれらの組合せで接続する。
【００２６】
また、上記（５）式において、間隔(D)を一定とし、出力電力(Po)を増大させるためには、前記給電手段のコイルの駈動電流(Ein/N1)を許容値まで増大させる必要があり、そのためには、単純に電源電圧(Ein)を増大させるだけでなく、むしろ前記電源電圧(Ein)を前記トランス３３を介して降圧し、前記給電手段のコイルの駈動電圧を許容値まで低くし、前記給電手段のコイルの巻き数（N1)を許容値まで少なくし、前記給電手段のコイルのインダクタンスを許容値まで小さくし、あるいはこれらを組合せることによって、駆動する無効電流を許容値まで増大させる。
【００２７】
また、前記給電手段のコイルの磁性体が、前記受電手段のコイルの磁性体と対向している反対側に、非磁性体の金属板を配置すると、金属板に生じる渦電流のために、前記給電手段のコイルから放射される変動磁界を、前記受電手段のコイルの方向に向けて増大させることができる。
また、前記給電手段と受電手段とを個別の防水・防塵ケースに収納し、耐圧・耐震・耐衝撃構造のケースに収納し、あるいはこれらの組合せのケースに収納する。
【００２８】
図２は、本発明の第１の実施形態におけるワイヤレス電力伝送装置の他の構成図であり、１０２はワイヤレス電力伝送装置、１１ａは給電手段のコイル、１１ｂは給電手段のコイルの磁性体、１２ａは受電手段のコイル、１２ｂは受電手段のコイルの磁性体、２１ａ、２１ｂは給電手段のコイルの入力端子、２２ａ、２２ｂは受電手段のコイルの出力端子、３１は交流電源、３２は進相コンデンサ、３３はトランス（図示せず）、３４は交流負荷、３５は進相コンデンサ、３６はトランス（図示せず）、４０は調整・制御手段（図示せず）、５１は給電手段のコイルと受電手段のコイルとの間隔である。
【００２９】
ここで、前記給電手段のコイル１１ａは、高透磁率の磁性体１１ｂの周辺に設けられ、前記受電手段のコイル１２ａは、高透磁率の磁性体１２ｂの周辺に設けられ、ともに非共振状態でり、お互いに間隔５１を隔て、垂直方向に対向しているものとする。
【００３０】
図２において、交流電源３１は、商用周波数を含む任意の周波数の交流電源であり、進相コンデンサ３２を介し、直接、トランス３３（図示せず）を介し、あるいはこれらの組合せで、前記給電手段のコイルの入力端子２１ａ、２１ｂに接続され、一方、交流負荷３４は、交流電源によって動作する負荷であり、進相コンデンサ３５を介し、直接、トランス３６（図示せず）を介し、あるいはこれらの組む合わせで、受電手段のコイルの出力端子２２ａ、２２ｂに接続され、全体としてワイヤレス電力伝送装置１０２を構成する。
【００３１】
前記給電手段のコイルと前記受電手段のコイルとが垂直方向に対向している場合、前記交流負荷の抵抗値をRとし、前記受電手段のコイル１２ａの誘導性リアクタンスを(ωL2)とし、直列に接続した前記進相コンデンサ３５の容量性リアクタンスを(1/ωC2)とし、R>>abs(ωL2-1/ωc2)とすると、前記受電手段のコイルから出力される電力Poは、
Po=[(1/10)(Ein/N1)(μe2*N2*S2)/D^2]^2/R   −−（６）
となり、前記給電手段のコイルと前記受電手段のコイルとの間隔の変化による出力される電力への影響度合が、図１に示す水平方向に対向する場合の間隔の六乗から、図２に示す垂直方向に対向する場合には間隔の四乗へと緩和されるメリットが得られる。
【００３２】
なお、前記給電手段のコイルの磁性体と前記受電手段のコイルの磁性体とは、対向する面に対して平坦であり、対向する面積を広くとることが望ましい。
また、前記給電手段のコイルの磁性体が、前記受電手段のコイルの磁性体と対向している反対側に、非磁性体の金属板を配置すると、金属板に生じる渦電流のために、前記給電手段のコイルから放射される変動磁界を、前記受電手段のコイルの方向に向けて増大できる。
【００３３】
また、図１から図５、および請求項１に示すように、変動磁界によって誘導結合するワイヤレス電力伝送装置において、前記ワイヤレス電力伝送装置が、少なくとも、給電手段と、受電手段と、調整・制御手段とから構成され、前記給電手段が、少なくとも、変動磁界を放射するための非共振状態のコイルを有し、前記受電手段が、少なくとも、前記変動磁界から起電力を誘起するための非共振状態のコイルを有し、
【００３４】
前記給電手段のコイルと受電手段のコイルとが、垂直方向に対向し、水平方向に対向し、任意の角度で対向し、あるいはこれらの組合せで対向し、前記給電手段のコイルに、数Ｈｚから数１０ＭＨｚ超までの周波数である、任意の周波数あるいは任意の周波数帯の交流電源を、直接駈動し、トランスを介して駆動し、進相コンデンサを介して駈動し、周波数を変換して駆動し、あるいはこれらの組合せで駆動して変動磁界を放射させ、
【００３５】
前記変動磁界によって前記受電手段のコイルに誘起する起電力を、直接出力し、トランスを介して出力し、進相コンデンサを介して出力し、周波数を変換して出力し、あるいはこれらの組合せで出力し、前記調整・制御手段が、少なくとも、前記給電手段のコイルのパラメータ、前記受電手段のコイルのパラメータ、前記進相コンデンサのパラメタ、前記給電手段のコイルと前記受電手段のコイルとの間の位置関係、前記受電手段からの出力電圧、前記受電手段からの出力電流、前記電力伝送の起動・停止、あるいはこれらの組合せを調整・制御する。
【００３６】
また、請求項２に示すように、前記給電手段のコイルの駈動電流を許容値まで大きくするために、前記給電手段のコイルの駈動電圧を許容値まで低くし、前記給電手段のコイルの巻き数を許容値まで少なくし、前記給電手段のコイルのインダクタンスを許容値まで小さくし、あるいはこれらを組合せる。
【００３７】
また、請求項３に示すように、少なくとも前記給電手段のコイルと受電手段のコイルとが非共振状態を維持する範囲内において、前記給電手段に供給する交流電源の入力端子、前記給電手段のコイルの入力端子、前記受電手段のコイルの出力端子、前記受電手段の出力端子、あるいはこれらの組合せに、直列、並列、あるいはこれらの組合せで、前記進相コンデンサを付加する。
また、請求項４に示すように、前記給電手段のコイルの誘導性リアクタンスの絶対値と、前記給電手段のコイルと並列に接続した前記進相コンデンサの容量性リアクタンスの絶対値とを近似させることによって、前記給電手段の負荷力率が１００％に近づき、かつ前記給電手段のコイルに無効電流を駈動して変動磁界を効率よく放射し、電磁波信号の放射を抑制する。
【００３８】
また、請求項５に示すように、少なくとも、前記受電手段の進相コンデンサの容量性リアクタンスの絶対値が、前記受電手段のコイルの誘導性リアクタンスの絶対値の０％から９５％であり、前記受電手段の交流負荷抵抗が、前記受電手段のコイルの誘導性リアクタンスの絶対値の１％以上であり、あるいはこれらの組合せである。
また、請求項６に示すように、少なくとも、前記受電手段のコイルと前記進相コンデンサとが、商用周波数５０Hzにおいて非共振状態であり、商用周波数６０Hzにおいて非共振状態であり、商用周波数５５Hzにおいて共振状態であり、あるいはこれらの組合せである。
【００３９】
また、請求項７に示すように、前記給電手段に供給する交流電源が３相以上の交流電源であり、前記給電手段のコイルから３相以上の回転変動磁界を放射する。
また、請求項８に示すように、前記給電手段のコイルに、商用周波数の交流電源を、直接駆動し、トランスを介して駆動し、進相コンデンサを介して駈動し、周波数を変換せずに駆動し、あるいはこれらと類似手段を含めた組合せで駆動して、商用周波数の変動磁界を放射させる。
また、請求項９に示すように、前記給電手段のコイルが、前記トランスの２次巻線であり、前記2次巻線が外部に引き出されており、前記２次巻線がエリア周辺あるいはエリア内に引き回されており、前記２次巻線が進相コンデンサを介して引き回されており、あるいはこれらの組合せである。
【００４０】
また、請求項１０に示すように、前記受電手段のコイルに誘起する起電力を測定するセンサーを有し、前記センサーによって測定したデータをもとに、前記給電手段のコイルと前記受電手段のコイルとの間の位置関係、前記受電手段のコイルのパラメータ、前記受電手段からの出力電圧、出力電流、出力電力、あるいはこれらと類似項目を含めた組合せを調整・制御する。
【００４１】
また、請求項１１に示すように、前記給電手段の負荷力率、負荷電流、負荷電圧、負荷電力、あるいはこれらの組合せを測定するセンサーを有し、前記センサーによって測定したデータをもとに、前記給電手段のコイルと前記受電手段のコイルとの間の位置関係、進相コンデンサのパラメータ、前記給電手段のコイルのパラメータ、あるいはこれらと類似項目を含めた組合せを調整・制御する。
【００４２】
また、請求項１２に示すように、前記受電手段が、交流電源の出力電圧を調整・制御し、交流電源の出力電流を調整・制御し、負荷の短絡から回路を保護し、交流電源の出力状態を表示し、あるいはこれらの組合せを行う。
【００４３】
図３は、本発明の第１の実施形態におけるワイヤレス電力伝送装置の他の構成図であり、１０３はワイヤレス電力伝送装置、１１ａは給電手段のコイル、１１ｂは給電手段のコイルの磁性体、１２ａは受電手段のコイル、２１ａ、２１ｂは給電手段のコイルの入力端子、２２ａ、２２ｂは受電手段のコイルの出力端子、３１は交流電源、３２は進相コンデンサ、３３はトランス、３４は交流負荷、３５は進相コンデンサ、３６はトランス、４０は調整・制御手段（図示せず）、６１は受電手段のコイルのボビンである。
【００４４】
ここで、前記給電手段のコイル１１ａは、高透磁率の磁性体１１ｂの周辺に固定して設けられ、非共振状態であり、前記受電手段のコイル１２ａは、前記ボビン６１の周辺に固定して設けられ、非共振状態であり、前記給電手段の磁性体１１ｂが前記ボビン６１の内側に挿入され、磁性体１１ｂを、前記給電手段のコイルと受電手段のコイルとで共有した状態となり、前記状態を保持する機能が作動して電力を伝送するものとする。
また、前記保持する機能としては、機械的なロック構造によるもの、磁性体の残留磁束の吸着力によるもの、直流磁界を付加した吸着力によるもの、あるいはこれらの組合せなどが考えられる。
【００４５】
あるいは、前記給電手段のコイル１１ａと前記受電手段のコイル１２ａとの両方が、各々個別の磁性体の周辺に固定して設けられ、前記給電手段のコイルの磁性体と前記受電手段の磁性体とが直接あるいはスぺーサを介して近接した状態を保持して電力を伝送するものとする。
【００４６】
また、図３、および請求項１３に示すように、前記給電手段のコイルの磁性体を前記受電手段のコイルが共有した状態を保持し、前記給電手段のコイルの磁性体と前記受電手段のコイルの磁性体とが近接した状態を保持し、あるいはこれらと類似の状態を含めた組合せを保持して電力を伝送する。
【００４７】
図４は、本発明の第１の実施形態におけるワイヤレス電力伝送装置の他の構成図であり、１０３はワイヤレス電力伝送装置、１１ａは給電手段のコイル、１１ｂは給電手段のコイルの磁性体、１２ａは受電手段のコイル、１２ｂは受電手段のコイルの磁性体、２１ａ、２１ｂは給電手段のコイルの入力端子、２２ａ、２２ｂは受電手段のコイルの出力端子、３１は交流電源、３２は進相コンデンサ、３３はトランス、３７は直流負荷、３８は整流用のダイオードブリッジ、３９は平滑コンデンサ、４０は調整・制御手段（図示せず）である。
【００４８】
ここで、前記給電手段のコイル１１ａは、高透磁率の磁性体１１ｂの周辺に設けられ、前記受電手段のコイル１２ａは、高透磁率の磁性体１２ｂの周辺に設けられ、ともに非共振状態で接続され、お互いに間隔５１を隔て、垂直方向に対向しているものとする。
また、前記平滑コンデンサ３９の容量性リアクタンスの絶対を、前記受電手段のコイルの誘導性リアクタンスの絶対値の０％から９５％とすることで、前記受電手段のコイルは非共振状態となる。
【００４９】
図４において、交流電源３１は、商用周波数を含む任意の周波数の交流電源であり、進相コンデンサを介し、直接、トランスを介し、あるいはこれらの組合せで前記給電手段のコイルの入力端子２１ａ、２１ｂに接続され、一方、前記受電手段のコイルの出力端子２２ａ、２２ｂから、直接、トランスを介し、前記整流用ダイオードブリッジ３８を介し、平滑コンデンサ３８を介し、あるいはこれらの組合せで、直流出力を直流負荷３７に供給する。
【００５０】
また、前記給電手段のコイルと前記受電手段のコイルとが対向している裏側に、非磁性体の金属板を配置すると、金属板に生じる渦電流のために、前記給電手段のコイルから放射される変動磁界を、前記受電手段のコイルの方向に向けて増大することができる。
【００５１】
また、前記直流負荷への供給電圧を一定に保ち、供給電流を制限し、短絡から保護し、あるいはこれらの組合せのために、低損失・高効率の定電圧回路を用いることも可能である。
また、図４、および請求項１４に示すように、前記受電手段のコイル誘起する起電力を整流して直流電源を出力し、前記直流電源の出力電圧を調整・制御し、前記直流電源の出力電流を調整・制御し、負荷の短絡から回路を保護し、直流電源の出力状態を表示し、あるいはこれらと類似した手段を含めた組合せを行う。
【００５２】
図５は、本発明の第１の実施形態における調整・制御手段の一例を示す概念図であり、４０は調整・制御手段、１２ａは受電手段のコイル、１２ｂは受電手段のコイルの磁性体、６１は受電手段のコイルのボビン、６２は磁性体の移動用シャフト、６３は磁性体の移動用モータ、６４は調整・制御手段の固定手段である。
【００５３】
図５において、モータ６３の回転によって、シャフト６２が上下あるいは左右に動き、前記シャフトに固定された磁性体１２ｂが、前記受電手段のコイルのボビン６１の内側を上下あるいは左右に動き、前記受電手段のコイルのインダクタンスを変化させ、前記受電コイルの起電力を調整し、制御することができる。
【００５４】
あるいは、前記磁性体をシャフトに固定する代わりに、受電手段のコイルをシャフトに固定しても同様な効果が得られる。
また、前記起電力を調整し制御する方法には、他に、前記給電手段のコイルと前記受電手段のコイルとの位置関係を調整・制御し、前記受電コイルにタップを設け、巻き数を切替えて調整・制御し、あるいはこれらの組合せを含む多様な手段により調整・制御することができる。
【００５５】
また、図４、および請求項１５に示すように、前記給電手段のコイルと前記受電手段のコイルとの位置関係を調整・制御するために、両コイル間に、スペーサを設け、ホルダを設け、半固定式のフックを設け、昇降式構造を設け、移動式構造を設け、あるいはこれらと類似手段を含めた組合せを設ける。
また、図５、および請求項１６に示すように、前記受電手段のコイルと磁性体との位置関係を変化させ、前記磁性体の透磁率を変化させ、あるいはこれらの組合せによって、前記受電手段のコイルのパラメータを調整・制御する。
【００５６】
また、請求項１７に示すように、前記給電手段のコイルの磁性体、前記受電手段のコイルの磁性体、あるいはこれらの両方の磁性体が、開放型のドラム形状であり、開放型のポット形状であり、前記給電手段のコイルの磁性体と前記受電手段のコイルの磁性体とが対向する面積が、前記給電手段のコイルと前記受電手段のコイルとが対向する面積より広い形状であり、あるいはこれらと類似の形状を含めた組合せである。
【００５７】
以上の説明では、給電手段のコイルと受電手段のコイルとを、磁性体の周辺に配置する場合について述べたが、いずれか一方あるいは両方が、空心のコイルであっても同様な効果が得られることは言うまでもない。
前記（５）式あるいは（６）式によれば、前記受電手段から出力される電力は、前記給電手段のコイルに駈動される無効電流に依存していることになり、前記無効電流が確保できる限り、前記給電手段のコイルの面積には依存しないことになる。
【００５８】
従って、駈動電圧を一定とした場合、交流電源の周波数を低くすることによって、前記給電手段のコイルの誘導性リアクタンスが小さくなり、広い面積のループコイルに対して、大きな無効電流が流せることになる。
例えば、前記給電手段のコイルのパラメータが、μe1=1（空心）、N1=1、S1=2m*500m=1000m^2の場合、商用周波数=60Hz、電圧＝AC100Vとすると、前記ループコイルの誘導性リアクタンスが約0.7Ωであるので、約140Aの無効電流が駈動可能となり、前記進相コンデンサの容量性リアクタンス約0.7Ωを並列に接続することで、前記商用周波数の交流電源に対する負荷力率を100%に近づけられることになる。
【００５９】
そこで、前記給電手段のコイルと距離がD≒1mで対向する受電手段のコイルのパラメータを、μe2=1（空心）、N2=10、S2=1m*1m=1m^2とすると、前記受電手段のコイルに誘起する起電力Eoutは、前記（４）式より、Eout=[(1/10)(Ein/1)(1*10*1)/1^3]Cos(ωt-π/2)=Ein*Cos(ωt-π/2)となり、商用周波数（60Hz)の交流電源の電圧（AC100V)と同じ電圧であり、位相が90°遅れた交流電源が出力される。
【００６０】
一方、前記受電手段のコイルの誘導リアクタンスは、ωL2=6.28*60*1.94*10^-6*10*1=7.3mΩとなり、交流負荷抵抗をR=1Ωとすると、起電力を進相コンデンサ３５を介さず、直接交流負荷に接続しても、R>>ωL2となることから、負荷電流Ioutは、Iout=100V/1Ω=100Aとなり、出力電力Poは、前記（５）式より、Po=100V*100A=10kWとなり、前記給電手段のコイルにΦ3cmのアルミ線を用いると抵抗値は0.04Ωとなるので、伝送効率≒80%程度が期待できる。
【００６１】
なお、前記受電手段が存在しない時には、前記給電手段のコイルに無効電流が流れ、コイルの銅損によって無効な電力を消費するので、前記給電手段のコイルと前記受電手段のコイルとを介して相互間でデータ交換を行い、前記受電手段から電力伝送要求を送信し、前記受電手段の存在を検出して電力伝送を行い、あるいはこれらと類似した手段を組み合わせを行う必要がある。
【００６２】
また、請求項１８に示すように、前記給電手段のコイルがエリアを囲って配置され、前記給電手段のコイルがエリアの中心線に沿って配置され、前記給電手段のコイルが空心のループコイルであり、前記給電手段のコイルが非磁性体の金属構造物の外部に設けられ、前記受電手段のコイルが高誘電率の磁性体の周辺に設けられ、前記受電手段のコイルが空心で複数巻のループコイルであり、前記受電手段のコイルが複数組でありかつ近接して設けられ、前記受電手段のコイルが非磁性体の金属構造物の外部に設けられ、前記受電手段のコイルがエリア内を移動し、前記受電手段のコイルがエリア内に仮設され、前記給電手段のコイルと受電手段のコイルとが水平方向に対向し、前記給電手段のコイルと受電手段のコイルとが垂直方向に対向し、前記給電手段のコイルと受電手段のコイルとが幅広の板状であり、あるいはこれらの組合せである。
【００６３】
また、請求項１９に示すように、前記給電手段のコイルが、前記給電手段のコイルが、商用周波数の交流電源によって駈動され、商用周波数の交流電源からより低い周波数の交流電源に変換して駈動され、誘導性リアクタンスを直列に接続して駈動され、無効電流を調節・制御して駈動され、あるいはこれらの組合せで駈動され、前記給電手段のコイルから商用周波数の変動磁界を放射する。
また、請求項２０に示すように、前記給電手段のコイルが走行車線あるいは走行軌道を囲って設置され、前記給電手段のコイルが走行車線あるいは走行軌道の中心部に沿って設置され、前記受電手段のコイルが走行車両に搭載され、前記受電手段のコイルが移動体に搭載され、あるいはこれらの組合せである。
【００６４】
また、請求項２１に示すように、前記給電手段のコイルがループコイルであり、前記給電手段のコイルが規定の間隔でクロスされており、前記給電手段のコイルがメッシュ状に配置され、前記給電手段のコイルから離れたエリアへの変動磁界の放射を抑制し、前記受電手段がクロスされた地点を検知して距離を計測し、前記受電手段が前記給電手段のコイルの中心部を逸脱するのを検知して走行方向の制御を行い、あるいはこれらの組合せである。
また、請求項２２に示すように、前記給電手段のコイルが送配電線あるいは屋内配線を兼ねており、前記受電手段が、前記給電手段のコイルから直接電力伝送を受け、前記給電手段のコイルからトランスを介して電力伝送を受け、前記給電手段のコイルからワイヤレス電力伝送を受け、あるいはこれらの組合せを受ける。
【００６５】
また、請求項２３に示すように、前記給電手段のコイルと前記受電手段のコイルとを介して相互間でデータ交換を行い、電力伝送要求の発受信を行い、伝送の起動・停止を行い、伝送した電力の課金を行い、相互間で連携して自動運転制御を行い、相互間で連携して調整・制御を行い、あるいはこれらの組合せを行うことができる。
また、前記給電手段に供給する交流電源として、商用周波数を含む任意の周波数の交流電源を用い、ＤＣ−ＡＣインバータを用いて生成した交流電源を用い、広帯域の周波数の交流電源を用い、矩形波の交流電源を用い、あるいはこれらの組合せを用いても同様な効果が得られる。
【００６６】
また、前記給電手段と受電手段との両方に、非共振状態のコイルを採用しているため、周波数が不安定な交流電源にも対応可能である。
また、上記説明では、本発明の基本的な構成について述べており、多様な展開が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は上記のように構成されているため、前記給電手段のコイルと受電手段のコイルとの両方が非共振状態であり、かつ、商用電源を含む多様な種類の交流電源から、直接あるいはトランスを介して、前記給電手段のコイルを駈動できることから、安価で実用的価値が高い、ワイヤレス電力伝送装置が実現できる。
【００６８】
また、本発明を利用して、走行中あるいは停車中の車両へのワイヤレス電力伝送を行い、歩行中のロボットへのワイヤレス電力伝送を行い、各種の家電製品へのワイヤレス電力伝送を行い、海水中でのワイヤレス電力伝送を行い、あるいはこれらの組合せを含む広範囲な用途への応用あるいは適用が可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１１ａ                                給電手段のコイル
１１ｂ                                給電手段のコイルの磁性体
１２ａ                                受電手段のコイル
１２ｂ                                受電手段のコイルの磁性体
【００７０】
２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ        接続端子
３１                                  商用周波数を含む任意の周波数の交流電源
３２                                  進相コンデンサ
３３                                  トランス
３４                                  交流負荷
【００７１】
３５                                  進相コンデンサ
３６                                  トランス
３７                                  直流負荷
３８                                  平滑コンデンサ
３９                                  整流用ダイオードブリッジ
【００７２】
４０                                  調整・制御手段
５１                                  給電手段のコイルと受電手段のコイルとの間隔
１０１                                ワイヤレス電力伝送装置の構成図
１０２                                ワイヤレス電力伝送装置の他の構成図
１０３                                ワイヤレス電力伝送装置の他の構成図
１０４                                ワイヤレス電力伝送装置の他の構成図
【図１】
2016123187.tif 000003
【図２】
2016123187.tif 000004
【図３】
2016123187.tif 000005
【図４】
2016123187.tif 000006
【図５】
2016123187.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月23日(2015.3.23)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
変動磁界によって誘導結合するワイヤレス電力伝送装置において、
前記ワイヤレス電力伝送装置が、少なくとも、給電手段と、受電手段と、調整・制御手段とから構成され、
前記給電手段が、少なくとも、変動磁界を放射するための非共振状態のコイルを有し、
前記受電手段が、少なくとも、前記変動磁界から起電力を誘起するための非共振状態のコイルを有し、
前記給電手段のコイルと受電手段のコイルとが、垂直方向に対向し、水平方向に対向し、あるいはこれらの組合せで対向し、
前記給電手段のコイルに、商用周波数の交流電源を、直接駈動し、トランスを介して駆動し、進相手段を介して駈動し、周波数を変換して駆動し、あるいはこれらの組合せで駆動して前記給電手段のコイルから変動磁界を放射させ、
前記変動磁界によって前記受電手段のコイルに誘起する起電力を、直接出力し、トランスを介して出力し、進相手段を介して出力し、周波数を変換して出力し、あるいはこれらの組合せで出力し、
前記調整・制御手段が、少なくとも、前記給電手段のコイルのパラメータ、前記受電手段のコイルのパラメータ、前記進相手段のパラメータ、前記給電手段のコイルと前記受電手段のコイルとの間の位置関係、前記受電手段からの出力電圧、前記受電手段からの出力電流、前記電力伝送の起動・停止、あるいはこれらの組合せを調整・制御することを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2016123187.tif 000008
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるワイヤレス電力伝送装置の構成図
【図２】本発明の第１の実施形態におけるワイヤレス電力伝送装置の他の構成図
【図３】本発明の第１の実施形態におけるワイヤレス電力伝送装置の他の構成図
【図４】本発明の第１の実施形態におけるワイヤレス電力伝送装置の他の構成図
【図５】本発明の第１の実施形態におけるワイヤレス電力伝送装置の他の構成図
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
図５は、本発明の第１の実施形態におけるワイヤレス電力伝送装置の他の構成図であり、１０２はワイヤレス電力伝送装置、１１ａ１、１１ａ２は給電手段のコイル、１１ｂ１、１１ｂ２は給電手段の磁性体、１２ａは受電手段のコイル、１２ｂは受電手段のコイルの磁性体、２１ａ１、２１ａ２、２１ｂ１、２１ｂ２は給電手段のコイルの入力端子、２２ａ、２２ｂは受電手段のコイルの出力端子、３１は交流電源、３２は進相コンデンサあるいは進相手段、３４は交流負荷、３５は進相コンデンサあるいは進相手段、５１は給電手段のコイルと受電手段のコイルとの間隔である。
ここで、前記給電手段のコイル１１ａ１、１１ａ２は、フアインメットなどの高透磁率の磁性体１１ｂ１、１１ｂ２の周辺に設けられ、前記受電手段のコイル１２ａは、フアインメットなどの高透磁率の磁性体１２ｂの周辺に設けられ、ともに非共振状態であり、お互いに間隔５１を隔てて対向しているものとする。
また、交流電源３１が商用周波数の交流電源であり、前記交流電源に、直接あるいはトランスを介し、給電手段のコイル１１ａ１と給電手段のコイル１１ａ２とを直列に接続し、共通の交流電流を駈動する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
また、前記給電手段のコイルが更に多数組であり、かつ直列に接続され、前記交流電源３１によって共通の駈動電流を駈動することができる。
一方、交流負荷３４は、商用周波数の交流電源によって動作する負荷であり、直接あるいはトランスを介し、受電手段のコイルの出力端子２２ａ、２２ｂに接続され、全体としてワイヤレス電力伝送装置１０２を構成する。
なお、前記交流電源に対して負荷力率を低下させる場合には、前記給電手段のコイル、前記受電手段のコイル、あるいはこれらの組合せに、前記進相コンデンサあるいは進相手段を、直列、並列、あるいは直並列に、付加する必要がある。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
また、前記給電手段のコイル１１ａ１と前記給電手段のコイル１１ａ２とは、駈動電流の方向が、同一方向であり、逆方向であり、前記交流電源の接続点が近接しており、始点と終点とに隔離されており、あるいはこれらの組合せである。
また、前記複数組の給電手段のコイルの内の、第１の組は走行車線の第1の車線に配置され、第２の組は走行車線の第２の車線に配置され、これらがループ状に直列に接続され、前記交流電源が前記ループ状の始点と終点とに駈動される。
あるいは、前記第１の組と第２の組とを同一の車線に配置し、放射される変動磁界の方向を同一方向とすることで同様な効果が得られる。
、
【手続補正７】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
前記請求項第１項から第７項のいずれかにおいて、前記給電手段のコイルが複数組であり、かつ前記複数組のコイルが直列に接続されており、前記交流電源によって共通の駈動電流が駈動されることを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【手続補正８】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項９】
前記請求項第８項において、前記交流電源によって駈動される共通の駈動電流が、前記直列に接続された複数組の給電手段のコイルの組の数、あるいは、前記複数組の給電手段のコイルの誘導性リアクタンスの合計値によって調整・制御されることを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【手続補正９】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１１】
前記請求項第１項から第９項のいずれかにおいて、前記給電手段の負荷力率、負荷電流、負荷電圧、負荷電力、あるいはこれらの組合せを測定するセンサーを有し、前記センサーによって測定したデータをもとに、前記給電手段のコイルと前記受電手段のコイルとの間の位置関係、進相手段のパラメータ、前記トランスのパラメータ、前記給電手段のコイルのパラメータ、あるいはこれらと類似項目を含めた組合せを調整・制御することを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１８】
前記請求項第１項から第１７項のいずれかにおいて、前記給電手段の複数組のコイルがエリア内に配置され、前記給電手段の複数組のコイルがエリアの中心線に沿って配置され、前記給電手段の複数組のコイルが非磁性体の金属構造物の外側に配置され、あるいはこれらの組合せで配置され、前記受電手段のコイルが前記エリア内を移動しあるいは前記エリアの中心線に沿って移動することを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１９】
前記請求項第１８項において、前記給電手段の複数組のコイルが、交流電源によって駈動され、商用周波数の交流電源によて駈動され、誘導性リアクタンスを直列に接続して駈動され、無効電流を調節・制御して駈動され、あるいはこれらの組合せで駈動され、前記給電手段のコイルから変動磁界を放射することを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２０】
前記請求項第１８項から第１９項のいずれかにおいて、前記給電手段の複数組のコイルが直列に接続され、かつ、走行車線内あるいは走行軌道内に設置され、走行車線あるいは走行軌道の中心部に沿って設置され、あるいはこれらの組合せで設置され、前記受電手段のコイルが走行車両あるいは移動体に搭載されることを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２１】
前記請求項第１８項から第２０項のいずれかにおいて、前記給電手段の複数組のコイルから放射される変動磁界を、前記受電手段のコイルによって検出し、走行車両あるいは移動体の走行方向の調節・制御を行うことを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２２】
前記請求項第１８項から第２１項のいずれかにおいて、前記給電手段の複数組のコイルが、地下埋設された送配電線の一部を構成し、あるいは屋内配線の一部を構成することを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
前記給電手段のコイルと受電手段のコイルとが、垂直方向に対向し、水平方向に対向し、あるいはこれらの組合せで対向し、
前記給電手段のコイルに、商用周波数の交流電源を、直接駈動し、トランスを介して駆動し、進相手段を介して駈動し、周波数を変換して駆動し、あるいはこれらの組合せで駆動して前記給電手段のコイルから変動磁界を放射させ、
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
また、請求項７に示すように、前記給電手段に供給する交流電源が３相以上の交流電源であり、前記給電手段のコイルから３相以上の回転変動磁界を放射する。
また、請求項８に示すように、前記給電手段のコイルが複数組であり、かつ前記複数組のコイルが直列に接続されており、前記交流電源によって共通の駈動電流が駈動される。
また、請求項９に示すように、前記交流電源によって駈動される共通の駈動電流が、前記直列に接続された複数組の給電手段のコイルの組の数、あるいは、前記複数組の給電手段のコイルの誘導性リアクタンスの合計値によって調整・制限される。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
また、請求項１１に示すように、前記給電手段の負荷力率、負荷電流、負荷電圧、負荷電力、あるいはこれらの組合せを測定するセンサーを有し、前記センサーによって測定したデータをもとに、前記給電手段のコイルと前記受電手段のコイルとの間の位置関係、進相手段のパラメータ、前記トランスのパラメータ、前記給電手段のコイルのパラメータ、あるいはこれらと類似項目を含めた組合せを調整・制御する。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
また、請求項１８に示すように、前記給電手段の複数組のコイルがエリア内に配置され、前記給電手段の複数組のコイルがエリアの中心線に沿って配置され、前記給電手段の複数組のコイルが非磁性体の金属構造物の外側に配置され、あるいはこれらの組合せで配置され、前記受電手段のコイルが前記エリア内を移動しあるいは前記エリアの中心線に沿って移動する。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
また、請求項１９に示すように、前記給電手段の複数組のコイルが、交流電源によって駈動され、商用周波数の交流電源によて駈動され、誘導性リアクタンスを直列に接続して駈動され、無効電流を調節・制御して駈動され、あるいはこれらの組合せで駈動され、前記給電手段のコイルから変動磁界を放射する。
また、請求項２０に示すように、前記給電手段の複数組のコイルが直列に接続され、かつ、走行車線内あるいは走行軌道内に設置され、走行車線あるいは走行軌道の中心部に沿って設置され、あるいはこれらの組合せで設置され、前記受電手段のコイルが走行車両あるいは移動体に搭載される。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
また、請求項２１に示すように、前記給電手段の複数組のコイルから放射される変動磁界を、前記受電手段のコイルによって検出し、走行車両あるいは移動体の走行方向の調整・制御を行う。
また、請求項２２に示すように、前記給電手段の複数組のコイルが、地下埋設された送配電線の一部を構成し、あるいは屋内配線の一部を構成する。