電源に結合されると共に磁場を発生させるように構成された第1のコイルと、第1のコイルから磁場を介して電力を受け取るように構成された第2のコイルと、磁場を第2のコイル上に集束させ第1のコイルと第2のコイルの間の結合を強化するために第1のコイルと第2のコイルの間に配置させると共に定在波電流分布を有する自己共振コイルとして構成させた場集束素子と、を備える非接触型電力転送システム。前記場集束素子は複数の共振子を備える、請求項1に記載の非接触型電力転送システム。前記複数の共振子は2つ以上の共振周波数を備える、請求項2に記載の非接触型電力転送システム。前記2つ以上の共振周波数は電力及びデータ信号を同時に転送するように構成されている、請求項3に記載の非接触型電力転送システム。前記第1のコイル、第2のコイルまたは場集束素子の少なくとも1つは回転軸に沿って互いに回転するように構成されている、請求項1に記載の非接触型電力転送システム。前記場集束素子はさらに、電場、磁場または電磁場のうちの少なくとも1つを集束させるように構成されている、請求項1に記載の非接触型電力転送システム。励起されると磁場を集束させかつ定在波電流分布を形成するように構成された複数の共振子を備える場集束素子であって、該複数の共振子のうちの1組の共振子は他の共振子と異なる位相で励起されており、かつ該磁気集束素子は少なくとも2つ以上の一意の共振周波数を含む、場集束素子。前記共振子は、単一巻コイル、複数巻コイルまたはヘリカルコイルのうちの少なくとも1つを備える、請求項7に記載の場集束素子。前記共振子は、うずまき構造、分割リング構造またはロールケーキ型構造のうちの少なくとも1つを備える、請求項8に記載の場集束素子。前記共振子内の電流分布によって磁場分布が成形されている、請求項7に記載の場集束素子。目下のところ受容可能なものと比べてより長い距離だけ離したコイルでも動作しかつ整列不良や負荷変動を受けても効率がよいような高効率の非接触型電力転送システムが必要とされている。簡単に述べると、非接触型電力転送システムを提唱する。本システムは、電源に結合されると共に磁場を発生させるように構成された第1のコイルを含む。第1のコイルから磁場を介して電力を受け取るように第2のコイルが構成されている。第1のコイルと第2のコイルの間には場集束素子を配置させると共に、これを定在波電流分布を有する自己共振コイルとして構成している。この場集束素子はさらに、磁場を第2のコイル上に集束させかつ第1のコイルと第2のコイルの間の結合を強化するように構成されている。別の実施形態では、場集束素子を提唱する。この場集束素子は、励起されると磁場を集束させかつ定在波電流分布を形成するように構成された複数の共振子を含む。この複数の共振子のうちの1組の共振子は他の共振子と異なる位相で励起されている。この磁気集束素子はさらに少なくとも2つの一意の共振周波数を備える。本発明に関するこれらの特徴、態様及び利点、並びにその他の特徴、態様及び利点については、同じ参照符号が図面全体を通じて同じ部分を表している添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことによってより理解が深まるであろう。非接触型電力転送システムは典型的には、1次コイルと2次コイルの間における短距離電力転送により特徴付けされる。例えば誘導式電力転送システムの一実施形態は、1次コイル及び2次コイルを使用しガルバニック絶縁galvanicisolationの状態にある2つの回路間で電力を転送する。電源に結合させると1次コイルの周りに磁場が確立される。1次コイルから2次コイルに転送される電力の量は、2次コイルとリンクした1次磁場の量に比例する。電気変成器は高透磁率の磁気コアを使用して1次コイルと2次コイルの間で磁場をリンクさせ、これにより少なくとも約98程度の効率を達成している。しかしこうしたシステムを非接触型電力転送向けに構成すると、2つのコイル間のエアギャップによって磁場結合が低下する。こうした結合の低下によって非接触型電力転送システムの効率に悪影響が及ぶ。本明細書に開示したある種の実施形態によれば、負荷変動に対する感受性が低いロバストな非接触型電力転送システム、コイルの整列不良時の効率のよい電力転送、及び/または電力転送効率を強化する場集束構造が提供される。図1は、電源14に結合されると共に磁場図示せずを発生するように構成された第1のコイル12を含む本発明の一実施形態による例示的な非接触型電力転送システム10を表している。第1のコイル12から電力を受け取るように第2のコイル16を構成している。本明細書で使用する場合に第1のコイルという用語を1次コイルと呼ぶこともあり、また第2のコイルという用語を2次コイルと呼ぶこともある。第1のコイル12と第2のコイル16の間には電源14からの磁場を集束させるために場集束素子18を配置させている。別の実施形態ではその場集束素子は、電場及び/または電磁場を集束させるために使用されることがある。磁場集束素子magneticfieldfocusingelementと場集束素子fieldfocusingelementとは置き換え可能に使用している。一実施形態では、磁場集束素子18を自己共振コイルとして構成させると共に、第1のコイルを介して励起したときに定在波電流分布を有させている。別の実施形態では、磁場集束素子18を下位波長subwavelength共振子をして構成している。さらに別の実施形態ではその磁場集束素子は能動型アレイまたは受動型アレイとして動作する複数の共振子を含んでおり、共振子の各々は定在波電流分布を伴う自己共振コイルとして構成させている。さらに別の実施形態ではその磁場集束素子はこうした共振子を複数組含んでおり、この共振子組の各々はある特定の位相で励起を受けている。共振子組を異なる位相により励起させると、所望の方向で磁場集束を強化し得ることが理解されよう。磁場集束素子18はさらに、第1のコイル12と第2のコイル16の間の結合を強化するように磁場を第2のコイル16上に集束させるように構成されている。図示した実施形態では、一例として場集束素子18を第1のコイル12のより近くに配置させている。ある種のシステムでは場集束素子18を第2のコイル16のより近くに配置させることが有利となり得る。電源14から転送される電力を利用するために第2のコイル16に対して負荷20を結合させている。ある種の実施形態では非接触型電力転送システム10を、第2のコイルから第1のコイルにも電力を同時に転送するように構成させ、そのシステムを双方向電力転送可能とさせることがある。想定される負荷の非限定の例には、電球、電池、コンピュータ、センサ、あるいは動作のために電力を必要とする任意のデバイスが含まれる。非接触型電力転送システム10は、電源14から負荷20に電力を転送するために使用されることがある。一実施形態ではその電源14は、単相AC電力発生器や3相AC電力発生器、あるいはその電力をより高い周波数に変換するための電力変換電子回路と組み合わせたDC電力発生器を含む。第1のコイル12を磁場集束素子18の共振周波数で励起させると、磁場集束素子18内部で場集束素子の2つの開放端部22、24の間に定在波電流分布が生成される。この定在波電流分布によって磁場集束素子18の周りの磁場分布が不均一となる。こうした不均一な電流分布は、所望の任意の方向この例では、第2のコイル16の方向に磁場を集束させるように構成される。共振周波数で動作しているときは磁場集束素子18に対する励起が小さい場合であっても、これが磁場集束素子の長さ25の方向に電流分布の大きな振幅を生成させる。不均一分布の電流規模が大きいと第2のコイル16の方向で増幅されかつ集束された磁場となり、より高効率の電力転送に繋がる。図2は、本発明の一実施形態による例示的な場集束素子を表している。図2には、図1の磁場集束素子18のようにして実現し得る様々な構造の中からその1つを図示している。図示した実施形態において参照番号30は、本明細書においてオメガ構造と呼ぶ磁場集束構造であり、数メガヘルツのレンジで動作する。こうした動作周波数は高いキャパシタンス及びインダクタンスを要求する。オメガ構造によれば高いキャパシタンス及びインダクタンスが可能であると共に、共振周波数に近い周波数における負の透磁率も可能となる。負の透磁率は支配的な磁場応答で役立つと共に磁場を制御する際に有効である。こうした構造の共振周波数は、周回32、34、36の数、周回間のギャップ38、うずまきの幅40を変更することによって制御することが可能である。オメガ構造は、うずまき構造と比較して周囲長さが長いため、より低い共振周波数で動作させるためには構造サイズを小さくする必要がある。図3は、本発明の様々な実施形態による場集束素子の複数の例示的構造を表している。一実施形態ではその場集束素子は単一ループコイル50を含む。別の実施形態ではその場集束素子は、分割リング構造52、うずまき構造54、ロールケーキ型Swiss-roll構造56またはヘリカルコイル58の場合のような複数の周回を含む。ある具体的な用途向けの構造の選択は、場集束素子のサイズ及び自己共振周波数によって決定される。例えば低電力の用途例えば、約1ワット未満では、約1000MHzまでの共振周波数が実現可能である。高電力用途例えば、約100ワット~約500キロワットでは、概ね数百kHz程度の共振周波数が実現可能である。ある種の用途では、周波数の選択またしたがって場集束素子の設計が高周波の電場及び磁場に対する人の曝露に関する制約によって制御される。約100kHzから約100MHzまでの周波数で動作するように構成し得るコンパクトな共振子を提供するためにロールケーキ型コイル56が使用されることがある。ロールケーキ型の実施形態は、磁場集束強度の拡張を提供するため、並びにキャパシタンス及びインダクタンスの増大またしたがってコイルの空間構造のサイズ削減のためのコンパクト設計を達成するのに役立てるために使用されることがある。単一のロールケーキ型共振子は、数インチまでの距離での磁場の集束を可能とさせるものと予測される。ヘリカル構造はらせんhelix形状にワイヤを巻き付けたものである。ヘリカル構造58を磁場集束素子として使用すると、高いQ値Qfactorを達成することが可能である。一実施形態では、ヘリカル構造の導体の表面に高導電率材料をコーティングすることによって、高周波数における磁場集束素子内の表皮効果の最小化に役立て、またしたがってより高いQ値を可能としている。ヘリカル共振子は、双極子やループからなるアレイに類似する。ヘリカル構造は、周回のピッチ及び回数を最適化することによって軸方向に磁場を集束するように設計される。図4は、複数の共振子がアレイの形に配列されると共に場集束素子として実現されている一実施形態を表している。共振子アレイは、指定の位相関係により励起を受けるように直線状アレイや平面状アレイなどの特定のアレイ配列で配列させた複数の共振子コイルを成している。個々の共振子66~77または下位波長共振子は所望の方向に磁場を集束させるように構成されている。こうした配列ではアレイ内の共振子からの磁場は、所望の方向では磁場集束を達成するように建設的に干渉し加え合い、また残りの空間では破壊的に干渉する互いに相殺し合う。別の実施形態ではその共振子は、直線状、円形、平面状または3次元状アレイのうちの少なくとも1つの形で配列される。図示した実施形態では、個々の共振子70~74が1つの横列の形で配列されており、こうした横列の4つ66~69を次々に下にして配列させている。アレイ64の一部である個々の共振子は、協働して少なくとも1つまたは複数の共振周波数向けに構成される。具体的な一実施形態ではそのアレイの個々の共振子はすべて同一である。別の実施形態では、所望の方向への磁場集束を達成するように、数個の共振子例えば、共振子70~74を個別に異なる位相で励起させている。追加の共振子組例えば、70、75~79は具体的なある位相構成を有することがある。これらの実施形態はいずれにおいても、個々の共振子からの磁場のベクトル和によってアレイ64の全体磁場が決定される。個々の共振子のパラメータまたは共振子組のパラメータを変動させる場合、こうした変動はアレイの全体磁場パターンを成形するように選択されることがある。変動を提供する様々な方法には例えば、幾何学構成直線状、円形、矩形、球状、その他、共振子76、78間の相対変位、個々の共振子の励起振幅、個々の共振子の励起位相、及び個々の共振子の相対パターンが含まれる。さらに別の実施形態では、1組の共振子例えば、66を具体的なある共振周波数向けに構成し、また別の共振子組67を別の共振周波数向けに構成している。こうした構成では、第1の共振子組66を介して電力が転送され、また第2の共振子組67によりデータが転送されることがある。別法として、アレイ64を用いて双方向に電力が転送されることがある。例えば、共振子組66を介してある方向に電力が転送されかつ同時に組67を介して反対方向に電力が転送される。アレイの個々の共振子に対して様々な励起スキームが実現されることがある。こうした例の1つは、能動型アレイを形成するようにアレイ内の個々の共振子をすべて励起することを含む。各共振子に対する励起の振幅及び位相は、それぞれの磁気ビーム方向を変更し能動型ビームステアリングを実現するように制御されることがある。別の実施形態では、単一の共振子を励起させる一方、これ以外の共振子は励起させた共振子と電磁気的に結合させ受動型アレイを形成させることがある。こうした受動型アレイは、数メートルの距離まで効率よく電力の転送が可能な細長い磁場集束ビームを発生させる。別の実施形態ではそのアレイは、受動型構造を形成する下位波長寸法の個々の共振子を含む。これらの共振子はいずれも特定的に励起specificallyexcitedさせていない。しかし、これらを磁場の近くに配置させると、アレイが磁場を集束させることになる。こうした受動型構造の空間配置は、実効的な負透磁率が得られるように設計される。所望であれば、誘電定数誘電率が高い材料内、あるいは透磁率が高い磁性材料内、あるいは誘電率が高くかつ透磁率が高い磁気誘電媒質内に共振子または共振子アレイを埋め込み、よりサイズを小さくした共振子でより低い共振周波数を実現することが可能である。高透磁率材料は共振子の自己インダクタンスを増強しかつ高誘電率材料は共振子の自己キャパシタンスを増強しており、共振の周波数が低下する。別の実施形態では高透磁率材料はさらに、1次コイル、場集束素子及び2次コイルの間の結合を増大させるように構成される。バリウムストロンチウムチタンただし、これに限らないなどの材料は、高誘電定数を示す材料の一例である。図5は、本発明の一実施形態による場集束素子の周りの磁場分布を表している。参照番号80で示した様々なプロットは、磁場集束素子内部の電流分布を表した縦列82と、対応する2次元磁場プロットを表した縦列84と、対応する3次元磁場プロットを表した縦列86と、を含む。ここに図示したプロットは、変動する電流分布を有する場集束素子として例示的な単一ループ周回共振子を含むシミュレーション中に得たものである。例えば非自己共振周波数で動作する場集束素子内部の均一な電流分布88では、均一な磁場分布9092には対応する3次元像示すが得られることになり、磁場集束には全く至ることがない。しかし場集束素子を参照番号94に示したような1フルサイクルの定在波電流分布まで励起させると、参照番号96に示したように自己共振周波数で動作するときに磁場分布の少なくとも2つのローブが生じる。対応する3次元グラフ98においてより明瞭なように、軸方向99に沿って磁場の集束が達成される。別の実施形態では、場集束素子をマルチサイクル例えば、参照番号100に示したような2サイクルの定在波電流分布まで励起させると、参照番号102に示したような磁場分布が生じる。参照番号104に示したように自己共振周波数で動作させると、番号106~108のような複数の磁場ローブが達成される。非接触型電力転送要件に応じて具体的なスキームを実現することができる。例えば、1つの1次コイルが1つの2次コイルに電力を転送している非接触型電力転送システムは、磁場集束素子内部に1フルサイクルの定在波電流分布を実現させることがある。1つの1次コイルが2つ以上の2次コイルに電力を転送している非接触型電力転送システムは、磁場集束素子内部にマルチサイクルの定在波電流分布を実現させることがある。場集束素子内の電流分布88、94、100が変化すると磁場分布92、98、104が変更される。したがって場集束素子のコイル内部の電流分布によって磁場分布が決定される。上で検討したように、磁場分布に影響を及ぼすその他の要因には、コイルの幾何学構成やアレイ内の共振子の特殊配列が含まれる。図6は、1次コイルと2次コイルの間の距離の関数とした磁場プロフィールのシミュレーションである。図示した実施形態では、グラフ110は横座標112上にミリメートルを単位として計測したコイル間の距離を表しまた縦座標114上に正規化した磁場強度を表している。プロフィール116は、図1で検討したような磁場集束素子を実現している非接触型電力転送システム内の磁場強度の変動を表している。プロフィール118は、磁場集束素子を実現しない典型的な誘導性非接触型電力転送システム内の磁場強度の変動を表している。約17mmのコイル間距離における磁場強度は磁場集束素子を実現するシステムでは約0.7ユニットであり、また典型的な誘導性非接触型電力転送システムでは約0.1ユニットだけである。磁場集束素子はコイル間の距離が同じ場合、その磁場強度を少なくとも約15~約30増大させる。磁場強度のこうした増大によって、電力転送の全体効率が改善されると共に、1次コイルと2次コイルの間の整列不良に対してシステムをよりロバストとさせることが可能となる。図7は、1次コイルと2次コイルの間の距離の関数とした効率プロフィールのシミュレーションを表している。図示した実施形態では、グラフ122は、横座標124上にミリメートルを単位として計測したコイル間の距離を表しまた縦座標126上に効率を表している。プロフィール128は、図1で検討したような磁場集束素子を実現している非接触型電力転送システム内の効率の変動を表している。プロフィール130は、磁場集束素子を実現しない典型的な誘導性非接触型電力転送システム内の効率の変動を表している。約32mmのコイル間距離における非接触型電力転送システムの効率は、磁場集束素子を実現するシステムでは約95である。しかし典型的な誘導性非接触型転送システムでは、同じ約32mmのコイル間距離でも電力転送効率は約55である。磁場集束素子によって同じコイル間距離において効率が少なくとも約40~約50だけ向上する。図8は、1次コイルと2次コイルの間の整列不良の関数とした効率プロフィールのシミュレーションを表している。図示した実施形態ではグラフ132は、横座標134上にミリメートルを単位として計測したコイル間の整列不良を表しまた縦座標136上に効率を表している。プロフィール138は、図1で検討したような磁場集束素子を実現している非接触型電力転送システム内の効率の変動を表している。プロフィール140は、磁場集束素子を実現しない典型的な誘導性非接触型電力転送システム内の効率の変動を表している。コイル間の整列不良が約14mmの非接触型電力転送システムの効率は、磁場集束素子を実現するシステムでは約95である。しかし、コイル間の整列不良が同じ約14mmでも、典型的な非接触型誘導式電力転送の効率は約72である。図示したプロフィールから明らかなように、磁場集束素子によって整列不良時の効率が向上する。図9は、容量性素子を含む非接触型電力転送システムの一実施形態を表している。非接触型電力転送システム144は、第1のコイル及び第2のコイルのそれぞれに結合された少なくとも1つの容量性素子を含む。容量性素子146、148は第1のコイル12及び第2のコイル16とで、第1のコイル、第2のコイル及び磁場集束素子18が同じ共振周波数で共振するような同調した共振回路を形成している。図10は、場集束素子によって単一の1次コイルを複数の2次コイルに結合させているような一実施形態を表している。例えば場集束素子156は、図5において参照番号100で示したようなマルチサイクル電流分布を受けたときに複数の磁場分布ローブ153、155、157、159を示す。図示した実施形態では非接触型電力転送システム152は、1つの第1のコイル154と少なくとも2つ以上の第2のコイル158~162とを結合するように構成された場集束素子156を含む。第2のコイル158~162は様々な負荷と個々に結合されている。こうした構成によれば、1つの電源からの電力を複数の負荷に同時に転送することが可能となる。図11は、コイル及び/または場集束素子のうちの少なくとも1つが対称軸に沿って回転しているような一実施形態を表している。非接触型電力転送システム166は、第1のコイル170、第2のコイル172及び場集束素子174の少なくとも1つあるいは全部がこれに沿って回転するように構成される回転軸168を含む。図示した実施形態では、第1のコイル170は固定されており、また第2のコイル172及び場集束素子174は回転シャフト176上に装着されている。一実施形態では動作の間において回転する磁場集束素子174は、静止した第1のコイル170と回転する第2のコイル172を結合させる回転軸に沿って磁場を集束させるように構成されている。図12は、本発明の一実施形態による共振子の受動型アレイを表している。共振子アレイ180は、その各々が異なる定在波電流分布例えば、半サイクル、1フルサイクルまたはマルチサイクルを有するように構成された複数の個別の共振子182~190を含む。例示的な一実施形態では共振子182は、図10において上で検討したような4つの磁場分布ローブを生成させるように共振周波数でマルチサイクル電流分布を有するように構成されている。したがって4つの共振子184~190を、その各々が中心の共振子182と磁気的に結合されるように共振子182の周りに配置させている。共振子184~190はさらに、同じ共振周波数で単一サイクル電流分布を有するように構成し、これによりこれら4つの磁場のベクトル和が軸方向192に増強された集束磁場となるようにしている。本明細書においてある種の実施形態で開示したような非接触型電力転送システムは場集束素子を含むように構成されると共に、こうしたシステムの共振周波数が場集束素子の構造により決定されると共に1次及び2次コイルの回路や負荷パラメータと無関係であるため負荷の変動の影響をより受けにくいので有利である。典型的な共振誘導結合ベースの非接触型電力転送システムの効率は、負荷の変動に影響されやすい。こうした誘導性システムにおいて負荷が変動した場合、2次回路の共振周波数が変化してインピーダンス不整合を生じさせ、これにより電力転送の能力及び効率が低下する。本明細書に記載したように、非接触型電力転送システムの磁場集束及び効率を強化するために場集束素子を用いることができる。さらに、上で検討したように単一の共振子または共振子アレイが複数の共振周波数を含み、これら共振周波数の両者またはいずれかによる電力及び/またはデータの転送を可能とさせることがある。例えば、1つの周波数を2次コイルに接続された装置を付勢させるように1次コイルから2次コイルに電力を転送するために使用することがあり、また別の周波数を1次コイルと2次コイルの間でデータ信号を伝送するために使用することがある。電力及びデータの伝送は、1次コイル、場集束素子及び2次コイルにわたって同時に達成することが可能である。本発明のある種の特徴についてのみ本明細書において図示し説明してきたが、当業者によって多くの修正や変更がなされるであろう。したがって添付の特許請求の範囲が、本発明の真の精神の範囲に属するこうした修正や変更のすべてを包含させるように意図したものであることを理解されたい。