(57)【要約】【課題】１つの送電アンプから複数の受電共振コイルに対して所望の電力を安定的に給電することができるワイヤレス給電装置およびワイヤレス給電方法の提供を図る。【解決手段】送電ユニット１から受電ユニット２に対して無線により電力を供給するワイヤレス給電装置であって、前記送電ユニットは、送電アンプ１４と、前記送電アンプに有線で接続された送電駆動コイル１１と、前記送電駆動コイルからの電力を受け取る複数の送電共振コイル１３(13-1〜13-n)と、を含み、前記受電ユニットは、それぞれの前記送電共振コイルから、磁界共鳴を利用して電力を受け取る複数の受電共振コイル２１(21-1〜21-n)を含む。【選択図】図４
2017208889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電ユニットから受電ユニットに対して無線により電力を供給するワイヤレス給電装置であって、
前記送電ユニットは、
送電アンプと、
前記送電アンプに有線で接続された送電駆動コイルと、
前記送電駆動コイルからの電力を受け取る複数の送電共振コイルと、を含み、
前記受電ユニットは、
それぞれの前記送電共振コイルから、磁界共鳴を利用して電力を受け取る複数の受電共振コイルを含む、
ことを特徴とするワイヤレス給電装置。
【請求項２】
前記送電アンプの数は、前記送電共振コイルの数よりも少ない、
ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス給電装置。
【請求項３】
前記受電共振コイルは、それぞれの前記送電共振コイルの位置に対向して設けられる、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワイヤレス給電装置。
【請求項４】
前記送電ユニットは、さらに、
それぞれの前記送電共振コイルの共振特性および前記送電アンプの出力設定を制御する送電制御器を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のワイヤレス給電装置。
【請求項５】
前記送電制御器は、
前記送電ユニットと前記受電ユニット間の通信を介して得られた情報に基づき、テーブル参照または演算処理を行って、それぞれの前記送電共振コイルの共振特性および前記送電アンプの出力設定を制御する、
ことを特徴とする請求項４に記載のワイヤレス給電装置。
【請求項６】
それぞれの前記受電共振コイルは、ラックにマウントされた複数の回路ボードのそれぞれに対して電力を供給する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のワイヤレス給電装置。
【請求項７】
送電ユニットから受電ユニットに対して無線により電力を供給するワイヤレス給電方法であって、
前記送電ユニットは、送電アンプに有線で接続された送電駆動コイルからの電力を受け取る複数の送電共振コイルを介して送電し、
前記受電ユニットは、それぞれの前記送電共振コイルから、磁界共鳴を利用して複数の受電共振コイルにより電力を受け取る、
ことを特徴とするワイヤレス給電方法。
【請求項８】
前記送電アンプの数は、前記送電共振コイルの数よりも少なく、
前記送電共振コイルの数は、前記受電共振コイルの数に等しく、
前記受電共振コイルは、それぞれの前記送電共振コイルの位置に対向して設けられる、
ことを特徴とする請求項７に記載のワイヤレス給電方法。
【請求項９】
前記送電ユニットは、前記受電ユニットとの通信を介して得られた情報に基づき、テーブル参照または演算処理を行って、それぞれの前記送電共振コイルの共振特性および前記送電アンプの出力設定を制御する、
ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のワイヤレス給電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願で言及する実施例は、ワイヤレス給電装置およびワイヤレス給電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電源供給や充電を行うために、無線で電力を伝送する無線電力伝送(ワイヤレス電力伝送：Wireless Power Transfer)技術が注目されている。例えば、携帯端末やノートパソコンを始めとした様々な電子機器や家電機器、或いは、自動車等の電力インフラ機器に対して、無線で電力伝送を行うワイヤレス給電装置が研究・開発されている。
【０００３】
このようなワイヤレス給電装置としては、従来、電磁誘導を利用した技術や電波を利用した技術が適用されているが、近年、送電器と受電器の距離をある程度離しつつ無線による電力伝送が可能な磁界共鳴(磁界共振)を利用するものが有望視されている。
【０００４】
磁界共鳴を用いたワイヤレス給電装置は、例えば、数Ｗ以上の電力を数ｃｍ〜数十ｃｍ離れた場所に伝送することができるため、電子機器や家電機器、或いは、電力インフラ機器等に対して適用することが可能である。
【０００５】
従来、磁界共鳴を用いてワイヤレス給電を行うものとしては、様々な提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１９９９７５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】庄木 裕樹他(SHOKI Hiroki, et al.), 「ワイヤレス電力伝送技術に関する最新の標準化動向」, 電子情報通信学会技術研究報告(信学技報), WPT2011-19, December 2011.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、従来、複数の回路ボードをラックに搭載したラックマウント型のサーバ，ストレージ(記憶装置)，ルータおよびハブといった様々な電子機器が利用されている。これらラックマウント型の電子機器は、例えば、ケーブルを使用して、外部との間で信号(データ信号および制御信号)の遣り取りを行うと共に、外部から電力の供給を受けている。そのため、信号および電力ケーブルの配線の煩雑性、並びに、信号および電力ケーブルの引き回しや接続端子の破損といった様々な問題を生じる要因になっている。
【０００９】
そこで、近年、光通信やワイヤレス通信(例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）)、或いは、高速有線通信(例えば、イーサネット（登録商標）)を利用することで、信号ケーブルの低減または除去を図るようになってきている。しかしながら、電力ケーブルに関しては、依然として有線(配線)を使用して電力を供給するようになっており、電力のワイヤレス給電は、未だ一般的な普及に至っていないのが実情である。
【００１０】
上述した信号および電力ケーブルの配線の煩雑性、並びに、信号および電力ケーブルの引き回しや接続端子の破損といった問題は、例えば、複数の回路ボードを搭載するラック装置の試験等においては、大きな問題になっている。なお、このような問題は、ラック装置の試験、或いは、サーバやストレージ等のラックマウント型の電子機器に限られるものではなく、例えば、複数の回路ブロックや受電器に対して一括して電力を給電することが求められる様々な装置でも同様である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一実施形態によれば、送電ユニットから受電ユニットに対して無線により電力を供給するワイヤレス給電装置が提供される。
【００１２】
前記送電ユニットは、送電アンプと、前記送電アンプに有線で接続された送電駆動コイルと、前記送電駆動コイルからの電力を受け取る複数の送電共振コイルと、を含む。前記受電ユニットは、それぞれの前記送電共振コイルから、磁界共鳴を利用して電力を受け取る複数の受電共振コイルを含む。
【発明の効果】
【００１３】
開示のワイヤレス給電装置およびワイヤレス給電方法は、１つの送電アンプから複数の受電共振コイルに対して所望の電力を安定的に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】
【００１４】
【図１】図１は、ラックマウント型のサーバの一例を模式的に示す図である。
【図２】図２は、関連技術としてのワイヤレス給電装置の一例を説明するための図である。
【図３】図３は、本実施形態のワイヤレス給電装置におけるエネルギーの流れを説明するための図である。
【図４】図４は、図３に示すワイヤレス給電装置の第１実施例を説明するための図である。
【図５】図５は、図３に示すワイヤレス給電装置の第２実施例を説明するための図である。
【図６】図６は、図５に示すワイヤレス給電装置における給電処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図７】図７は、関連技術のワイヤレス給電装置と、第２実施例のワイヤレス給電装置を比較して示す図である。
【図８】図８は、関連技術，第１および第２実施例のワイヤレス給電装置による給電結果を比較して示す図である。
【図９】図９は、第３実施例のワイヤレス給電装置および第３実施例のワイヤレス給電装置による給電結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず、ワイヤレス給電装置およびワイヤレス給電方法の実施例を詳述する前に、ワイヤレス給電装置の一例およびその課題を、図１および図２を参照して説明する。図１は、ラックマウント型のサーバの一例を模式的に示す図である。図１において、参照符合ＣＢは回路ブロック(回路ボード)，ＳＲＫはサブラック，ＲＫはラック(フレーム)，ＳＣは信号ケーブル，そして，ＰＣは電力ケーブルを示す。
【００１６】
図１に示されるように、サーバは、例えば、複数の回路ブロックＣＢが載置されたサブラックＳＲＫを、ラックＲＫに取り付けることで形成される。各回路ブロックＣＢは、例えば、多数の信号ケーブルＳＣにより、他の回路ブロックＣＢまたは外部との間で信号(データ信号および制御信号)の遣り取りを行う。また、各回路ブロックＣＢは、それぞれ電力ケーブルＰＣにより、外部から電力の供給を受けるようになっている。
【００１７】
そのため、例えば、図１に示されるようなラックマウント型のサーバでは、信号ケーブルＳＣおよび電力ケーブルＰＣの配線の煩雑性、並びに、信号ケーブルＳＣおよび電力ケーブルＰＣの引き回しや接続端子の破損といった様々な問題を生じる要因になっている。
【００１８】
そこで、近年、光通信やワイヤレス通信、或いは、高速有線通信を利用することで、信号ケーブルＳＣの低減または除去を図るようになってきている。しかしながら、電力ケーブルＰＣに関しては、依然として有線を使用して電力を供給しており、電力のワイヤレス給電は、未だ一般的な普及に至っていない。
【００１９】
図２は、関連技術としてのワイヤレス給電装置の一例を説明するための図である。図２において、参照符合１１は送電駆動コイル，１２は送電共振コイル，１４は送電アンプ，２１(21-1〜21-n)は受電共振コイル，２５(25-1〜25-n)は回路ブロック(ＣＢ)を示す。
【００２０】
ここで、図２は、図１に示すようなｎ／２個の回路ブロックＣＢを搭載したサブラックＳＲＫを、高さ方向に２段ラックＲＫに取り付けたものに相当し、ｎ個の回路ブロック25-1〜25-nに対して、磁界共鳴を利用して無線により電力を供給するものを示している。なお、図２では、例えば、各受電共振コイル２１と各回路ブロック２５の間に設けられる受電負荷コイルや整流回路等は省略されている。
【００２１】
図２に示されるように、関連技術のワイヤレス給電装置では、ｎ個の回路ブロック２５(25-1〜25-n)に対してワイヤレス給電を行うために、各回路ブロック２５に対して、それぞれ受電共振コイル２１(21-1〜21-n)を設けるようになっている。例えば、ラックマウント型のサーバを考えた場合、回路ブロック２５(ＣＢ)の数は多数(例えば、ｎが１０以上)になり、その回路ブロック２５の数と同じだけ送電アンプ(１４)を設けると送電側(送電器)が高価になるため好ましくない。
【００２２】
そこで、関連技術のワイヤレス給電装置では、１つの送電アンプ１４を送電駆動コイル１１に接続し、その送電駆動コイル１１により１つの送電共振コイル１２を駆動して、ｎ個の受電共振コイル21-1〜21-nに電力を供給している。
【００２３】
しかしながら、図２に示す関連技術のワイヤレス給電装置のように、１つの送電共振コイル１２によりｎ個の受電共振コイル21-1〜21-nに対して電力を供給する場合、送電共振コイル１２の大型化および巻き数の増加により浮遊容量の影響を受け易くなる。
【００２４】
すなわち、磁界共鳴方式では、送電周波数ｆtと共振コイル(送電共振コイル１２および受電共振コイル21-1〜21-n)の共振周波数ｆr(＝１／｛２π(ＬＣ)1/2｝)を一致(ｆt＝ｆr)させて運用する。そのため、送電共振コイル１２の大型化および巻き数の増加が生じると、送電共振コイル１２の自己インダクタンス(Ｌ)が大きくなるため、容量(Ｃ)を小さくして共振周波数ｆrを調整することになる。
【００２５】
そのため、例えば、予め定められた送電周波数ｆtが与えられ、自己インダクタンスＬが過大な場合、容量Ｃを小さくすることが求められるが、浮遊容量の影響が相対的に大きくなって共振のＱ値が低下する。さらに、送電共振コイル１２が大きくて受電共振コイル２１が小さい場合、全ての受電共振コイル２１に対して受電電力を均一化するには、受電共振コイル２１の巻線パターンの形状や大きさ等が制約され、また、受電共振コイル２１の個別設定が困難になる。すなわち、１つの送電アンプ１４から複数の受電共振コイル２１(21-1〜21-n)に対して所望の電力を安定的に給電することが困難であるといった解決すべき課題がある。
【００２６】
以下、ワイヤレス給電装置およびワイヤレス給電方法の実施例を、添付図面を参照して詳述する。図３は、本実施形態のワイヤレス給電装置におけるエネルギーの流れを説明するための図である。図３において、参照符合１は、送電ユニットを示し、２は、受電ユニットを示す。
【００２７】
図３に示されるように、本実施形態のワイヤレス給電装置において、送電ユニット１は、１個の送電アンプ１４，１個の送電駆動コイル１１およびｎ個の送電共振コイル１３(13-1〜13-n)を含み、受電ユニット２は、ｎ個の受電共振コイル２１(21-1〜21-n)を含む。なお、受電ユニット２は、ｎ個の受電負荷コイル２２(22-1〜22-n)を含んでもよい。この受電負荷コイル２２は、受電共振コイル２１から磁界結合を利用して電力を受け取り、例えば、図示しない整流回路により変換された直流電圧を負荷回路(例えば、回路ブロックや二次電池等)に出力する。
【００２８】
図４は、図３に示すワイヤレス給電装置の第１実施例を説明するための図である。図４と、前述した図２の比較から明らかなように、本第１実施例のワイヤレス給電装置では、図２に示す関連技術のワイヤレス給電装置における送電共振コイル１２は、受電共振コイル21-1〜21-nの個数(ｎ個)に応じた数と大きさに分割されている。
【００２９】
すなわち、図４に示されるように、受電共振コイル２１(21-1〜21-n)および送電共振コイル１３(13-1〜13-n)は同数(ｎ個)で、受電共振コイル21-1〜21-nは、それぞれの送電共振コイル13-1〜13-nの位置に対向して設けられている。ここで、ｎ個の送電共振コイル13-1〜13-nは、１個の送電アンプ１４に有線接続された誘導コイル(送電駆動コイル１１)から磁界結合を利用して電力を受け取る。そして、ｎ個の受電共振コイル21-1〜21-nは、ｎ個の送電共振コイル13-1〜13-nから、それぞれ磁界共鳴を利用して電力を受け取る。
【００３０】
これにより、受電共振コイル２１が多数(ｎ個)であっても、ｎ個の送電共振コイル13-1〜13-nを使用することで、１つの送電アンプ１４により安定した給電を行うことができ、システム(ワイヤレス給電装置)のコストを抑えることが可能になる。また、図２のような送電共振コイル１２が磁界を出力する面積が大きい場合でも、適切な分割によって送電共振コイル１３(13-1〜13-n)のインダクタンスＬを低減することができる。その結果、容量Ｃが過小になるのを回避することができ、例えば、浮遊容量による悪影響を抑制することが可能になる。
【００３１】
図５は、図３に示すワイヤレス給電装置の第２実施例を説明するための図であり、図２を参照して説明したように、ｎ個の回路ブロック(回路ボード)25-1〜25-n(２５)に対してワイヤレス給電を行う様子を示すものである。図５に示す第２実施例のワイヤレス給電装置では、それぞれの送電共振コイル１３(13-1〜13-n)の共振特性および送電アンプ１４の出力設定が、送電制御器１６により制御されるようになっている。
【００３２】
なお、それぞれの送電共振コイル１３の共振特性の制御は、例えば、送電共振コイル１３の容量Ｃを可変容量とし、送電制御器１６により各送電共振コイル１３における可変容量の値を調整することで実現できる。また、各送電共振コイル１３における可変容量Ｃとしては、バラクタ(可変容量ダイオード，バリキャップ)等を適用する。さらに、送電共振コイル１３の共振特性の制御は、容量Ｃを調整する代わりにインダクタンスＬを調整してもよいのはもちろんである。
【００３３】
ここで、図５に示されるように、送電ユニット１には、さらに、送電通信器１５が設けられ、また、受電ユニット２には、受電通信器２３および受電制御器２４が設けられている。これら送電通信器１５と受電通信器２３の間の通信により、送電ユニット１と受電ユニット２間の情報を遣り取りする。送電制御器１６は、その遣り取りされた情報に基づき、例えば、テーブル参照または演算処理を行って、送電共振コイル１３の共振特性および送電アンプ１４の出力設定の制御を行う。
【００３４】
なお、受電通信器２３および受電制御器２４は、各回路ブロック(回路ボード)２５に設けられ、例えば、それぞれの回路ボードの装着状態や受電状況等を検知して送電側(送電通信器１５および送電制御器１６)に通知するようになっている。或いは、受電通信器２３および受電制御器２４は、受電側(受電ユニット２)に対して共通に設け、全ての回路ブロック２５の情報を送電側(送電ユニット１)に通知するようにしてもよい。
【００３５】
また、各回路ブロック25-1〜25-n(２５)に対する信号(データ信号および制御信号)の遣り取りは、例えば、無線通信(Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等)で行うことができる。また、送電ユニット１の送電通信器１５と受電ユニット２の受電通信器２３の間の通信も、無線通信により行うことができる。
【００３６】
本実施形態のワイヤレス給電装置において、送電ユニット１(送電共振コイル13-1〜13-n)と受電ユニット２(受電共振コイル21-1〜21-n)の位置関係は、送電効率を確保できる範囲で固定する(例えば、密着させる)のが好ましい。ただし、第２実施例のワイヤレス給電装置では、それぞれの送電共振コイル13-1〜13-nにおける共振特性を独立に制御することができるため、全ての送電共振コイル13-1〜13-nと受電共振コイル21-1〜21-nの距離を均一にしなくてもよい。
【００３７】
また、送電共振コイル１３の数は、例えば、回路ブロック２５の数、或いは、受電共振コイル２１の数に一致させず、所望の受電電力制御が実現できる個数に設定してもよい。例えば、１つの送電共振コイル１３の電力を２つの受電共振コイル２１で受電する、若しくは、２つの送電共振コイル１３の電力を１つの受電共振コイル２１で受電するといったことも可能である。すなわち、１つの送電アンプ１４から複数の受電共振コイル21-1〜21-n(回路ブロック25-1〜25-n)に対して、所望の電力を安定的に給電することができれば、様々な変形および変更が可能である。
【００３８】
上述したように、例えば、ラック(ＲＫ)に対して複数の回路ブロック２５を搭載し、各回路ブロック２５との間の信号の遣り取りを無線通信で行うと共に、電力をワイヤレス給電することにより、ラック装置の試験を行う場合には、大きな効果を奏することになる。すなわち、ラック装置の試験では、頻繁に行われる電力(および信号)ケーブルの配線や引き回しを回避することで、配線の煩雑さや接続端子の破損を防止することができる。さらに、１つの送電アンプ１４により多数の回路ブロック２５に対して所望の電力を安定して給電することできるため、送電ユニット１のコストを低減することが可能である。
【００３９】
なお、以上では、主として、１つの送電アンプ１４により複数の回路ブロック２５(25-1〜25-n：ＣＢ)を駆動するものを１つのワイヤレス給電装置として説明した。しかしながら、本実施形態のワイヤレス給電装置は、１つの送電アンプ１４により複数の回路ブロック25-1〜25-nを駆動する組を、複数組有するものであってもよく、様々な変形および変更が可能である。
【００４０】
図６は、図５に示すワイヤレス給電装置における給電処理の一例を説明するためのフローチャートである。図６に示されるように、ワイヤレス給電装置における給電処理を開始する(ワイヤレス給電を指示する)と、ステップＳＴ１において、送電制御器１６は、例えば、受電制御器２４に対してボード装着状態(回路ブロック25-1〜25-nの取り付け状態)を問い合わせる。さらに、ステップＳＴ２において、受電制御器２４は、例えば、送電制御器１６に対してボード装着状態を回答する。すなわち、送電制御器１６は、送電通信器１５および受電通信器２３を介して、送電側(送電ユニット１)および受電側(受電ユニット２)間の通信により初期設定を行う。なお、送電側および受電側間の通信は、送電通信器１５および受電通信器２３を介して行うのは前述した通りである。
【００４１】
次に、ステップＳＴ３に進んで、送電制御器１６は、例えば、テーブル参照または演算により、各送電共振コイル１３の可変容量Ｃを調整する。また、ステップＳＴ４に進んで、送電制御器１６は、例えば、テーブル参照または演算により、送電アンプ１４の出力を調整する。すなわち、送電制御器１６は、受電側からの情報に基づき、例えば、予めメモリに格納されたテーブルを参照し、或いは、送電制御器１６の演算処理装置により演算を行って、各送電共振コイル１３の可変コンデンサＣおよび送電アンプ１４の出力を制御する。
【００４２】
さらに、ステップＳＴ５に進み、送電制御器１６は、例えば、受電制御器２４に対して各ボードの受電状態(各回路ブロック25-1〜25-nの給電状態)を問い合わせる。そして、ステップＳＴ６において、受電制御器２４は、例えば、送電制御器１６に対してボード装着状態を回答し、ステップＳＴ７に進む。
【００４３】
ステップＳＴ７において、送電制御器１６は、例えば、受電側からの情報に基づいて、受電電力が所定の範囲内かどうかを判定し、所定の範囲内であれば、ステップＳＴ８に進み、所定の範囲内でなければ、ステップＳＴ３に戻り、共振特性の再調整処理を行う。ステップＳＴ８では、終了の指示が有るかどうかを判定し、終了の指示があれば、ステップＳＴ９に進んで、送電制御器１６および受電制御器２４を停止して処理を終了する。一方、ステップＳＴ８において、終了の指示がないと判定すると、ステップＳＴ５に戻り、ステップＳＴ８で終了の指示が有ると判定されるまで、ワイヤレス給電を続行する。
【００４４】
すなわち、送電側(送電制御器１６)は、初期設定に基づいてワイヤレス給電の出力制御を行った後、受電側(受電制御器２４)と通信を行って、各回路ブロック２５(受電器)の受電電力情報を受け取る。そして、各回路ブロック２５の受電電力が所望の範囲内であれば、同じ設定のままワイヤレス給電を継続し、定期的な監視を繰り返す。また、各回路ブロック２５の受電電力が所望の範囲外であった場合は、再度テーブル参照や演算を行い、それまでの情報に基づく適応的な修正を加えて、各送電共振コイル１３の容量Ｃの値および送電アンプ１４の出力を再度制御する。そして、上述した処理を繰り返しながら、給電終了の指示を受けとったら、送電制御器１６および受電制御器２４を停止して処理を終了する。
【００４５】
図７は、関連技術のワイヤレス給電装置と、第２実施例のワイヤレス給電装置を比較して示す図であり、シミュレーション検証を行った簡易モデルを示すものである。すなわち、図７(a)は、図２に示す関連技術のワイヤレス給電装置の簡易モデルを示し、図７(b)は、図５に示す第２実施例のワイヤレス給電装置の簡易モデルを示す。なお、図４に示す第１実施例のワイヤレス給電装置の簡易モデルは、図７(b)に示す第２実施例のワイヤレス給電装置において、容量Ｃを固定にしたものに相当する。
【００４６】
ここで、図７(a)において、送電駆動コイル１１および送電共振コイル１２のサイズは、１２０cm×４０cmに設定し、受電共振コイル21-1〜21-4(２１)のサイズは、３０cm×４０cmに設定した。また、図７(b)において、送電駆動コイル１１のサイズは、１２０cm×４０cmに設定し、送電共振コイル13-1〜13-4(１３)および受電共振コイル21-1〜21-4(２１)のサイズは、３０cm×４０cmに設定した。
【００４７】
さらに、図７(a)において、送電駆動コイル１１と送電共振コイル１２の間隔は、５mmに設定し、送電共振コイル１２と受電共振コイル21-1〜21-4の間隔は、１０mmに設定した。同様に、図７(b)において、送電駆動コイル１１と送電共振コイル13-1〜13-4の間隔は、５mmに設定し、送電共振コイル13-1〜13-4と受電共振コイル21-1〜21-4の間隔は、１０mmに設定した。そして、１つの送電アンプ１４により１つの送電駆動コイル１１を駆動し、４つの受電共振コイル21-1〜21-4に対して同時に給電を行った。
【００４８】
なお、図７(a)および図７(b)において、全てのコイルの線径は、１mmに設定し、巻き数は、１回(１ターン)に設定し、そして、受電共振コイル21-1〜21-4の負荷は、ＲL1〜ＲL4に設定した。また、図７(b)において、送電共振コイル13-1〜13-4における容量は、例えば、送電制御器１６により調整可能となっている。すなわち、各可変コンデンサの値をＣn'(Ｃ1'〜Ｃ4')とすると、Ｃn'＝Ｃn×Ｃkとなる。ここで、Ｃnは、送電周波数(ｆt)とＬＣ共振の周波数が一致する時の容量値であり、Ｃkは、調整係数である。
【００４９】
図８は、関連技術，第１および第２実施例のワイヤレス給電装置による給電結果を比較して示す図であり、左部分は関連技術、中央部分は第１実施例、そして、右部分は第２実施例による給電結果を示す。
【００５０】
まず、図８の左部分に示されるように、関連技術のワイヤレス給電装置では、１つの送電共振コイル１２の調整係数Ｃkは固定(Ｃk＝１)であり、４つの受電共振コイル21-1〜21-4による効率(受電効率)は、0.30，0.17，0.17，0.30になった。このとき、受電共振コイル21-1〜21-4による電力比(受電電力比)は、1.61：１：１：1.61になった。なお、全ての受電共振コイル21-1〜21-4による効率(総合効率)は、0.97であった。ここで、各受電効率は、受電電力／送電電力として求められ、また、総合効率は、各受電効率の和として求められる。さらに、受電電力比は、受電共振コイル(受電器)21-2の受電電力で規格化したものを示す。すなわち、関連技術のワイヤレス給電装置では、４つの受電共振コイル21-1〜21-4による受電効率は、0.17〜0.30の範囲でばらつき、規格化した受電電力比は、１〜1.61のばらつきになる。
【００５１】
次に、図８の中央部分に示されるように、第１実施例のワイヤレス給電装置では、４つの送電共振コイル13-1〜13-4の調整係数Ｃk1〜Ｃk4は固定(Ｃk1＝Ｃk2＝Ｃk3＝Ｃk4＝１)であり、受電共振コイル21-1〜21-4による受電効率は、0.13，0.36，0.36，0.13になった。このとき、受電共振コイル21-1〜21-4による受電電力比は、0.37：１：１：0.37になった。また、全ての受電共振コイル21-1〜21-4による総合効率は、0.98であった。すなわち、第１実施例のワイヤレス給電装置によれば、関連技術のワイヤレス給電装置よりも総合効率を向上させることができるが、受電効率は、0.13〜0.36の範囲でばらつき、規格化した受電電力比は、0.37〜１のばらつきになる。なお、第１実施例によれば、図２を参照して説明した関連技術のワイヤレス給電装置における、例えば、１つの送電共振コイル１２の大型化および巻き数の増加等により浮遊容量の影響を受け易くなるといった課題を解決することができる。
【００５２】
さらに、図８の右部分に示されるように、第２実施例のワイヤレス給電装置では、４つの送電共振コイル13-1〜13-4の調整係数Ｃk1〜Ｃk4は調整可能とされ、例えば、Ｃk1＝0.89．Ｃk2＝1.11，Ｃk3＝1.11，Ｃk4＝0.89に設定する。このとき、受電共振コイル21-1〜21-4による受電効率は、0.24，0.24，0.24，0.24になり、受電電力比を、１：１：１：１にすることができる。すなわち、受電効率(受電電力比)を一定の値に制御することができる。また、第２実施例においても、第１実施例と同様に、関連技術のワイヤレス給電装置よりも総合効率を向上させることができ、さらに、例えば、１つの送電共振コイル１２の大型化および巻き数の増加等により浮遊容量の影響を受け易くなるといった課題も解決することができる。
【００５３】
図９は、第３実施例のワイヤレス給電装置および第３実施例のワイヤレス給電装置による給電結果を示す図である。ここで、図９(a)は、前述した図７(b)に対応する。すなわち、第３実施例のワイヤレス給電装置は、４つの送電共振コイル13-1〜13-4の調整係数Ｃk1〜Ｃk4を調整して、４つの受電共振コイル21-1〜21-4による受電電力を意図的に制御するようにしたものである。
【００５４】
図９(b)に示されるように、第３実施例のワイヤレス給電装置では、４つの送電共振コイル13-1〜13-4の調整係数Ｃk1〜Ｃk4を、例えば、Ｃk1＝0.28．Ｃk2＝0.14，Ｃk3＝0.28，Ｃk4＝0.28に設定する。このとき、受電共振コイル21-1〜21-4による受電効率は、0.28，0.14，0.28，0.28になり、受電電力比を、２：１：２：２にすることができる。すなわち、受電効率(受電電力比)を所望の値に制御することができる。さらに、この手法を適用することにより、例えば、各送電共振コイル13-1〜13-4と受電共振コイル(受電器)21-1〜21-4の距離や位置ずれを始めとする様々な誤差を低減することも可能である。
【００５５】
以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではない。また、明細書のそのような記載は、発明の利点および欠点を示すものでもない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。
【００５６】
以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに、以下の付記を開示する。
（付記１）
送電ユニットから受電ユニットに対して無線により電力を供給するワイヤレス給電装置であって、
前記送電ユニットは、
送電アンプと、
前記送電アンプに有線で接続された送電駆動コイルと、
前記送電駆動コイルからの電力を受け取る複数の送電共振コイルと、を含み、
前記受電ユニットは、
それぞれの前記送電共振コイルから、磁界共鳴を利用して電力を受け取る複数の受電共振コイルを含む、
ことを特徴とするワイヤレス給電装置。
【００５７】
（付記２）
前記送電アンプの数は、前記送電共振コイルの数よりも少ない、
ことを特徴とする付記１に記載のワイヤレス給電装置。
【００５８】
（付記３）
前記受電共振コイルは、それぞれの前記送電共振コイルの位置に対向して設けられる、
ことを特徴とする付記１または付記２に記載のワイヤレス給電装置。
【００５９】
（付記４）
前記送電共振コイルの数は、前記受電共振コイルの数に等しい、
ことを特徴とする付記３に記載のワイヤレス給電装置。
【００６０】
（付記５）
複数の前記送電共振コイルに対する電力供給は、１つの送電アンプから行われる、
ことを特徴とする付記１乃至付記４のいずれか１項に記載のワイヤレス給電装置。
【００６１】
（付記６）
前記送電ユニットは、さらに、
それぞれの前記送電共振コイルの共振特性および前記送電アンプの出力設定を制御する送電制御器を含む、
ことを特徴とする付記１乃至付記５のいずれか１項に記載のワイヤレス給電装置。
【００６２】
（付記７）
前記送電制御器は、
前記送電ユニットと前記受電ユニット間の通信を介して得られた情報に基づき、テーブル参照または演算処理を行って、それぞれの前記送電共振コイルの共振特性および前記送電アンプの出力設定を制御する、
ことを特徴とする付記６に記載のワイヤレス給電装置。
【００６３】
（付記８）
前記送電ユニットと前記受電ユニット間の通信は、
前記送電ユニットに設けられた送電通信器、および、前記受電ユニットに設けられた受電通信器の間で行う、
ことを特徴とする付記７に記載のワイヤレス給電装置。
【００６４】
（付記９）
それぞれの前記受電共振コイルは、ラックにマウントされた複数の回路ボードのそれぞれに対して電力を供給する、
ことを特徴とする付記１乃至付記８のいずれか１項に記載のワイヤレス給電装置。
【００６５】
（付記１０）
それぞれの前記回路ボードは、それぞれの前記受電共振コイルに対して設けられた受電負荷コイルを介して電力を受け取る、
ことを特徴とする付記９に記載のワイヤレス給電装置。
【００６６】
（付記１１）
送電ユニットから受電ユニットに対して無線により電力を供給するワイヤレス給電方法であって、
前記送電ユニットは、送電アンプに有線で接続された送電駆動コイルからの電力を受け取る複数の送電共振コイルを介して送電し、
前記受電ユニットは、それぞれの前記送電共振コイルから、磁界共鳴を利用して複数の受電共振コイルにより電力を受け取る、
ことを特徴とするワイヤレス給電方法。
【００６７】
（付記１２）
前記送電アンプの数は、前記送電共振コイルの数よりも少なく、
前記送電共振コイルの数は、前記受電共振コイルの数に等しく、
前記受電共振コイルは、それぞれの前記送電共振コイルの位置に対向して設けられる、
ことを特徴とする付記１１に記載のワイヤレス給電方法。
【００６８】
（付記１３）
前記送電ユニットは、前記受電ユニットとの通信を介して得られた情報に基づき、テーブル参照または演算処理を行って、それぞれの前記送電共振コイルの共振特性および前記送電アンプの出力設定を制御する、
ことを特徴とする付記１１または付記１２に記載のワイヤレス給電方法。
【００６９】
（付記１４）
それぞれの前記受電共振コイルは、ラックにマウントされた複数の回路ボードのそれぞれに対して電力を供給する、
ことを特徴とする付記１１乃至付記１３のいずれか１項に記載のワイヤレス給電方法。
【００７０】
（付記１５）
それぞれの前記回路ボードは、それぞれの前記受電共振コイルに対して設けられた受電負荷コイルを介して電力を受け取る、
ことを特徴とする付記１４に記載のワイヤレス給電方法。
【符号の説明】
【００７１】
１    送電ユニット
２    受電ユニット
１１    送電駆動コイル
１２，１３，13-1〜13-n    送電共振コイル
１４    送電アンプ
１５    送電通信器
１６    送電制御器
２１，21-1〜21-n    受電共振コイル
２２，22-1〜22-n    受電負荷コイル
２３    受電通信器
２４    受電制御器
２５，25-1〜25-n，ＣＢ    回路ブロック
ＰＣ    電力ケーブル
ＳＬ    信号ケーブル
ＲＫ    ラック
ＳＲＫ    サブラック
【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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