JP2010063245A - 非接触給電装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 特定の給電先に選択的に給電する。
【解決手段】 給電先が共鳴周波数を離散的又は連続的に可変する可変機構を有する共鳴素子３５と、共鳴素子３５と電磁誘導結合する励振素子３２と、励振素子３２に共鳴周波数と同じ周波数の交流電流を印加する交流電源３１とを備える。そして、給電先が可変機構により共鳴周波数を変え、それぞれ異なる固有の共鳴周波数を有する給電先に対して選択的に給電する。
【選択図】 図９

Description

本発明は、ワイヤレス電力伝送を行う非接触給電装置に関する。
近年、電源コードなどを介さず、ワイヤレスで電力を機器に供給する非接触電源装置の実用化が図られている。このワイヤレス電力伝送の原理は、「電磁誘導型」、「電波受信型」及び「共鳴型」の３種類に大別される。
電磁誘導型は、二つのコイルを近接させて一方のコイルに電流を流すと、発生する磁束を媒介にもう一方のコイルにも起電力が生まれる現象を利用するものであり、非接触充電として、多くの携帯端末に採用が広がりつつある。
電波受信型は、電波のエネルギーをアンテナで送受信し、増幅回路などを用いずに電波の交流波形を整流回路で直流に変換して利用するものである。
共鳴型は、電場だけ、磁場だけの共鳴を利用する。例えば、特許文献１には、磁場結合共鳴器により電力を送信することが記載されている。
米国特許出願公開第２００７／０２２２５４２号明細書
非接触給電装置としては電磁誘導方式を用いるものが広く使われているが、給電元と給電先の間に周波数選択性が無いために、給電元の近傍に複数の給電先があった場合に、ある特定の給電先に選択的に給電したくても複数の給電先に同時に給電してしまう。
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、特定の給電先に選択的に給電することができる非接触給電装置を提供する。
本発明に係る非接触給電装置は、共鳴周波数を離散的又は連続的に可変する可変機構を有する給電元共鳴素子と、上記給電元共鳴素子と電磁誘導結合する給電元励振素子と、上記励振素子に上記共鳴周波数と同じ周波数の交流電流を印加する交流電源とを備える給電元と、固有の共鳴周波数を有する給電先共鳴素子と、上記給電先共鳴素子と電磁誘導結合する給電先励振素子と、上記給電先励振素子に誘起される電流を出力する出力回路とを備える複数の給電先とを有し、上記給電元の共鳴周波数を変え、それぞれ異なる固有の共鳴周波数を有する給電先に対して選択的に給電する。
給電元が共鳴周波数を離散的又は連続的に可変する可変機構を有する給電元共鳴素子と、共鳴周波数と同じ周波数の交流電流を印加する交流電源とを備えることで、それぞれ異なる固有の共鳴周波数を有する給電先に対して選択的に給電することができる。
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら下記順序で説明する。
１．第１の実施の形態 図１〜図４
２．第２の実施の形態 図５〜図８
３．第３の実施の形態 図９〜図１４
４．第４の実施の形態 図１５
５．第５の実施の形態 図１６
６．第６の実施の形態 図１７
なお、電磁共鳴現象には、電界共鳴方式と磁界共鳴方式とがあるが、ここでは磁界共鳴方式の非接触給電装置について説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る非接触給電装置の構成を示す図である。第１の実施の形態として示す非接触給電装置は、給電元と給電先が１対１の基本構成である。図１に示すように、給電元は、交流電源１１と、励振素子１２と、共鳴素子１３とを備え、給電先は、整流回路２１と、励振素子２２と、共鳴素子２３とを備える。
励振素子１２，２２、及び共鳴素子１３，２３は、インダクタンスを利用するために電線を巻いた空心コイルから成る。給電元の励振素子１２と共鳴素子１３は、電磁誘導により強く結合し、また、給電先の励振素子２２と共鳴素子２３も、電磁誘導により強く結合する。
共鳴素子１３と共鳴素子２３とは、互いに磁界共鳴の関係に配置されている。給電元の共鳴素子１３と給電先の共鳴素子２３とは、双方の空心コイルの自己共振周波数が一致したときに磁界共鳴関係になり、結合量が最大、損失が最小となる。
交流電源１１は、励振素子１２に交流電流を供給し、さらに電磁誘導によって共鳴素子１３に電流を誘起する。交流電源１１で発生させる交流電流の周波数は、共鳴素子１３、共鳴素子２３の自己共振周波数と同一とする。
整流回路２１は、交流電流を直流電流に整流し、直流電流を出力する。
交流電源１１から励振素子１２に交流電流が供給されると、電磁誘導によって共鳴素子１３へ電流が誘起される。共鳴素子１３と共鳴素子２３とは、互いに磁界共鳴の関係に配置されているため、共鳴周波数において共鳴素子１３から共鳴素子２３へと非接触で交流電流が供給される。そして、共鳴素子２３から電磁誘導によって励振素子２２に電流が供給され、整流回路２１によって直流電流が出力される。
ここで、図２〜４を参照して、共鳴関係について説明する。図２は、交流電源の周波数と結合量の関係を示す図である。この図２から磁気共鳴により周波数選択性を示すことがわかる。また、図３は、共鳴素子間の距離と結合量の関係を示す図である。この図３からある共鳴周波数において、結合量が最大となる距離があることが分かる。また、図４は、共鳴周波数と最大結合量が得られる共鳴素子間距離の関係を示す図である。この図４から共鳴周波数が低い場合共鳴素子間隔を広くし、共鳴周波数が高い場合共鳴素子間隔を狭くすることによって最大結合量が得られることが分かる。
現在、既に広く用いられている電磁誘導方式の非接触給電方式は、給電元と給電先とで磁束を共有する必要があり、効率良く電力を送るには給電元と給電先とを極近接して配置する必要があり、結合の軸合わせも重要である。
一方、電磁共鳴現象を用いた非接触給電方式は、電磁共鳴現象という原理から、電磁誘導方式よりも距離を離して電力伝送することができ、かつ、多少軸合わせが悪くても伝送効率があまり落ちないという利点がある。
［第２の実施の形態］
図５は、第２の実施の形態に係る非接触給電装置の構成を示す図である。第２の実施の形態として示す非接触給電装置は、１つの給電元と２つの給電先とを有する。すなわち、給電元と給電先とが１対２の構成である。
給電元は、交流電流を印加する発振周波数可変式交流電源３１と、励振素子３２と、共鳴周波数を可変可能な共鳴素子３３とを備える。
発振周波数可変式交流電源３１は、交流電流の周波数を可変可能な交流電源であり、励振素子３２に交流電流を供給する。また、電磁誘導によって共鳴素子３３に電流を誘起する。発振周波数可変式交流電源３１で発生させる交流電流の周波数は、給電先の共鳴素子４３，５３の自己共振周波数と同一に制御される。
励振素子３２及び共鳴素子３３は、インダクタンスを利用するために電線を巻いた空心コイルから成り、電磁誘導により強く結合する。
共鳴素子３３は、リレー開閉によってコイルの線長を切り換える構造になっており、インダクタンスが小さい第１の状態と、インダクタンスが大きい第２の状態とを切り換え可能となっている。具体的には、リレーが開のときは線長が短いコイルを形成し、給電元の共鳴素子３３の共鳴周波数が第１の給電先の共鳴素子４３の共鳴周波数と同一になる。一方、リレーが閉のときは線長が長いコイルを形成し、給電元の共鳴周波数が第２の給電先の共鳴素子５３の共鳴周波数と同一になる。
制御回路３４は、共鳴素子３３のリレーの開閉を制御するとともに、発振周波数可変式交流電源３１で発生する交流電流の周波数を給電先の共鳴素子４３，５３の自己共振周波数に切り換える。
第１の給電先は、整流回路４１と、励振素子４２と、共鳴素子４３とを備える。整流回路４１は、交流電流を直流電流に整流し、直流電流を出力する。励振素子４２及び共鳴素子４３は、インダクタンスを利用するために電線を巻いた空心コイルから成り、電磁誘導により強く結合する。
第２の給電先は、第１の給電先と異なる固有の共鳴周波数を持つ、整流回路５１と、励振素子５２と、共鳴素子５３とを備える。整流回路５１は、交流電流を直流電流に整流し、直流電流を出力する。励振素子５２及び共鳴素子５３は、インダクタンスを利用するために電線を巻いた空心コイルから成り、電磁誘導により強く結合する。
第１の給電先に選択的に電力を送るときは、図５に示すように、制御回路３４によって共鳴素子３３のリレーを開き、共鳴周波数を第１の給電先の共鳴素子４３と同一にし、且つ交流電源３１の周波数をその共鳴周波数にする。これにより給電元の共鳴素子３３と第１の給電先の共鳴素子４３とは磁界共鳴関係になり、第１の給電先に非接触で給電され、整流回路４１によって直流電流が得られる。
このとき、給電元の共鳴素子３３と第１の給電先の共鳴素子４３とは、インダクタンスが小さい第１の状態にあり、図６に示すように共鳴周波数が高い状態にある。しかし、第２の給電先の共鳴素子５３は、インダクタンスが大きい第２の状態であり、給電元の共鳴素子３３と第２の給電先の共鳴素子５３とは磁界共鳴関係ではないので、第２の給電先には給電されない。
一方、第２の給電先に選択的に電力を送るときは、図７に示すように、制御回路３４によって共鳴素子３３のリレーを閉じ、共鳴周波数を第２の給電先の共鳴素子５３と同一にし、且つ交流電源３１の周波数をその共鳴周波数にする。これにより給電元の共鳴素子３３と第２の給電先の共鳴素子５３とは磁界共鳴関係になり、第２の給電先に非接触で給電され、整流回路５１によって直流電流が得られる。
このとき、給電元の共鳴素子３３と第２の給電先の共鳴素子５３とは、インダクタンスが大きい第２の状態にあり、図８に示すように共鳴周波数が小さい状態にある。しかし、第１の給電先の共鳴素子４３は、インダクタンスが小さい第２の状態であり、給電元の共鳴素子３３と第１の給電先の共鳴素子４３とは磁界共鳴関係ではないので、第１の給電先には給電されない。
このように給電先のコイル巻線の線材長を変えて共鳴周波数を変えることにより、電力供給先を選択することができる。また、給電先が３個以上の場合も異なる固有の共鳴周波数を選択することで、同様に供給先を選択することができる。
なお、上記第２の実施の形態において、制御回路３４によって制御されるリレーは、半導体スイッチ等に置き換えても良い。また、共鳴素子としてのコイルの物理的大きさが小さい場合は、リレー等の切り換え装置の浮遊容量、インダクタンス等の共鳴の影響を考慮して素子を選択し、実装すれば良い。
［第３の実施の形態］
図９は、第３の実施の形態に係る非接触給電装置の構成を示す図である。第３の実施の形態として示す非接触給電装置は、給電元の共鳴素子の共鳴周波数を変える方法として、コイル巻線の線材長を変えずに巻線間隔を変え、コイル全体の長さを変えることでインダクタンスを変えるものである。なお、第２の実施の形態として示した非接触給電装置と同様な構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
給電元は、交流電流を印加する発振周波数可変式交流電源３１と、励振素子３２と、共鳴周波数を可変可能な共鳴素子３５とを備える。
発振周波数可変式交流電源３１は、交流電流の周波数を可変可能な交流電源であり、励振素子３２に交流電流を供給する。また、電磁誘導によって共鳴素子３５に電流を誘起する。発振周波数可変式交流電源３１で発生させる交流電流の周波数は、給電先の共鳴素子４３，５３の自己共振周波数と同一に制御される。
励振素子３２及び共鳴素子３５は、インダクタンスを利用するために電線を巻いた空心コイルから成り、電磁誘導により強く結合する。
共鳴素子３５は、アクチュエータ３６によって物理的にそのコイルの全長を切り換える構造になっており、外部から操作できるようになっている。巻線の線材間に隙間がある疎巻きのコイルは、巻径、巻き線の線材長が同一ならば、巻間隔が広くコイル全体の長さが長いほど、インダクタンスが相対的に小さくなり、自己共振周波数は高くなる。一方、巻間隔が狭くコイル全体の長さが短いほど、インダクタンスが相対的に大きくなり、自己共振周波数は低くなる。
アクチュエータ３６は、共鳴素子３５のコイル全長を連続的に切り換え、共鳴周波数を連続的に変化させる。
制御回路３７は、共鳴素子３５のコイルの全長を切り換え制御するとともに、発振周波数可変式交流電源３１で発生する交流電流の周波数を給電先の共鳴素子４３，５３の自己共振周波数に切り換える。
第１の給電先及び第２の給電先は、上述した第２の実施の形態と同様であり、それぞれ異なる固有の共鳴周波数を持っている。
第１の給電先に選択的に電力を送るときは、図９に示すように、制御回路３７から制御されたアクチュエータ３６によりコイルの全長を伸ばし、共鳴周波数を第１の給電先の共鳴素子４３と同一にし、且つ交流電源３１の周波数をその共鳴周波数にする。これにより給電元の共鳴素子３５と第１の給電先の共鳴素子４３とは磁界共鳴関係になり、第１の給電先に非接触で給電され、整流回路４１によって直流電流が得られる。
このとき、給電元の共鳴素子３５と第１の給電先の共鳴素子４３とは、インダクタンスが小さい第１の状態にあり、図１０に示すように共鳴周波数が高い状態にある。しかし、第２の給電先の共鳴素子５３は、インダクタンスが大きい第２の状態であり、給電元の共鳴素子３５と第２の給電先の共鳴素子５３とは磁界共鳴関係ではないので、第２の給電先には給電されない。
一方、第２の給電先に選択的に電力を送るときは、図１１に示すように、制御回路３７から制御されたアクチュエータ３６によりコイルの全長を縮め、共鳴周波数を第２の給電先の共鳴素子５３と同一にし、且つ交流電源３１の周波数をその共鳴周波数にする。これにより給電元の共鳴素子３５と第２の給電先の共鳴素子５３とは磁界共鳴関係になり、第２の給電先に非接触で給電され、整流回路５１によって直流電流が得られる。
このとき、給電元の共鳴素子３５と第２の給電先の共鳴素子５３とは、インダクタンスが大きい第２の状態にあり、図１２に示すように共鳴周波数が小さい状態にある。しかし、第１の給電先の共鳴素子４３は、インダクタンスが小さい第２の状態であり、給電元の共鳴素子３５と第１の給電先の共鳴素子４３とは磁界共鳴関係ではないので、第１の給電先には給電されない。
ここで、給電先のコイルの共鳴周波数とコイルの長さの関係について説明する。コイルは、図１３（Ａ）に示すように線径１ｍｍ、巻径２５ｍｍ、巻数４回のものである。図１３（Ｂ）に、コイルの長さに対する共鳴周波数の変化を示す。また、図１４に共鳴回路のＱ値と伝送量の周波数特性を示す。共鳴回路のＱ値が１００、共鳴の中心周波数が３００ＭＨｚとした場合、伝送量が半分（-3dB）となる半値幅（f2-f1）は、次のようになる。
Q=fo/（f2-f1） より （f2-f1）＝300/100 [MHz] ＝ 3 [MHz]
このことにより、例として挙げた図１３（Ａ）に示すコイルを給電元に使った場合、給電先を選択するに十分な分離度を得るには、コイルの長さを２ｍｍ程度変えればよいことが分かる。
このように給電先のコイルの全長を変化させて共鳴周波数を変えることにより、電力供給先を選択することができる。また、アクチュエータ３６で共鳴周波数を変えるため、その変化量を連続的にすることができる。このため、固有の共鳴周波数を持つ新たな給電先にも電力を供給することができる。
また、整流回路４１，５１からの出力が最大になるように、制御回路３７から制御されたアクチュエータ３６の動作量を調整するようなフィードバック回路を設ける構成としても良い。
［第４の実施の形態］
図１５は、第４の実施の形態に係る非接触給電装置の構成を示す図である。第４の実施の形態として示す非接触給電装置は、給電先の電力反射の有無により負荷検出し、給電元の給電出力を制御するものである。なお、第３の実施の形態として示した非接触給電装置と同様な構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
給電元は、交流電流を印加する発振周波数可変式交流電源３１と、励振素子３２と、共鳴周波数を可変可能な共鳴素子３５とを備える。また、発振周波数可変式交流電源３１と励振素子３２との間には、方向性結合器３８が設けられ、給電先によって反射された交流成分を選択的に検波回路３９に送り、その反射量を検出し、制御回路４０に送る。
方向性結合器３８は、給電先によって反射された反射波成分を選択的に取り出す。
検波回路３９は、方向性結合器３８によって取り出された反射波成分からもとの信号を取り出し、その反射量を検出する。
制御回路４０は、共鳴素子３５のコイルの全長を切り換え制御するとともに、発振周波数可変式交流電源３１で発生する交流電流の周波数を給電先の共鳴素子４３，５３の自己共振周波数に切り換える。また、後述するように検波回路３９からの反射量に基づいて発振周波数可変式交流電源３１の出力電力、周波数等を制御する。
第１の給電先及び第２の給電先は、上述した第２の実施の形態と同様であり、それぞれ異なる固有の共鳴周波数を持っている。
給電元の共鳴素子３５と共鳴する給電先の共鳴素子が無い場合、距離が離れすぎている場合などにより、給電元と給電先とで十分な共鳴関係が成立しない場合、給電元の共鳴素子３５に給電した電力の一部は、反射されて交流電源側に戻る。共鳴素子３５と交流電源３１の間に設けた方向性結合器３８で反射されてきた交流成分を選択的に検波回路３９に送り、その反射量を検出し、制御回路４０に送る。制御回路４０は、反射波成分に応じて交流電源３１に対して、交流出力を下げる、止める等の制御を行い、また、アクチュエータ３６に対してはコイルの長さを変える制御を行う。
また、制御回路４０は、アクチュエータ３６で共鳴周波数を連続的に変化、掃引させ、出力交流周波数に応じた検波回路３９からの出力（反射波成分）を観測することで、供給先の有無、結合の強弱、供給先の共鳴周波数、障害物の有無等の情報を得ることができる。なお、この掃引、検知するモード場合は、他の無線システム等への妨害を考慮し、交流出力を下げて行うことが好ましい。
このように給電元で反射波成分を観測することで、共鳴関係にある給電先が存在しない場合、距離が離れすぎている場合、間に障害物がある場合などに、そのまま給電を続けて不要な妨害波を放射したり、反射によって回路を傷めたりすることを防ぐことができる。
［第５の実施の形態］
図１６は、第５の実施の形態に係る非接触給電装置の構成を示す図である。第５の実施の形態として示す非接触給電装置は、給電先の共鳴素子をリレーで開閉させ、給電先で観測するインピーダンスを変化させることで給電元に情報を返すものである。なお、第４の実施の形態として示した非接触給電装置と同様な構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
給電元は、交流電流を印加する発振周波数可変式交流電源３１と、励振素子３２と、共鳴周波数を可変可能な共鳴素子３５とを備える。また、発振周波数可変式交流電源３１と励振素子３２との間には、方向性結合器３８が設けられ、給電先によって反射された交流成分を選択的に検波回路３９に送り、その反射量を検出し、制御回路４０に送る。
方向性結合器３８は、給電先によって反射された反射波成分を選択的に取り出す。
検波回路３９は、方向性結合器３８によって取り出された反射波成分からもとの信号を取り出し、その反射量を検出する。
制御回路４０は、共鳴素子３５のコイルの全長を切り換え制御するとともに、発振周波数可変式交流電源３１で発生する交流電流の周波数を給電先の共鳴素子４３，５３の自己共振周波数に切り換える。また、後述するように検波回路３９からの反射量に基づいて発振周波数可変式交流電源３１の出力電力、周波数等を制御する。
第１の給電先は、整流回路６１と、励振素子６２と、リレー（スイッチ）で開閉し、共鳴状態を変化させる共鳴素子（コイル）６３と、整流回路６１で整流された電力で駆動し、共鳴素子６３の共鳴状態を変化させる制御回路６４とを備える。
また、第２の給電先は、上述し第１の給電先と同様であり、整流回路７１と、励振素子７２と、共鳴素子７３と、制御回路７４とを備える。
給電元と給電先の共鳴素子が共鳴関係にあるときとそうではない場合に、給電元側から見たインピーダンスに違いがある。共鳴関係にある場合はインピーダンスが整合関係にあり、反射波は少ないが、共鳴関係に無い場合、或いは関係が弱い場合は反射波が多くなる。この実施の形態では、これと同様な現象を利用した反射波による近距離通信により、給電元から給電先に選択的に電力が供給させる。
給電元の共鳴素子３５と、第２の給電先の共鳴素子７３が共鳴関係にあるとき、給電元から第２の給電先に電力が供給され、整流回路７１から直流電流が制御回路７４に送られ、制御回路７４が動作する。制御回路７４は、リレー（スイッチを）を開閉させることで、共鳴素子７３のコイルを短絡または開放させ、給電元と通信する。コイルが短絡しているときは共鳴関係ではなくなり、給電元に対して反射が起こり、コイルが開放しているときは反射が起こらない。また、給電元の共鳴素子３５と第２の給電先の共鳴素子７３が共鳴関係にあるとき、第１の給電先の共鳴素子６３は共鳴関係になく、よって第１の給電先の制御回路６４も働かない。
給電元の制御回路４０は、第２の給電先からの反射波により第２の給電先の状態を判断し、発振周波数可変式交流電源３１を制御する。ここで、給電先の制御回路からの制御信号（反射波）をコード化することで、識別符号、給電状態等、種々の情報を給電元に返すことができる。そして、給電元ではその情報に基づいて、出力電力、周波数等を容易に制御することができる。
また、給電先の電力出力先を充電池に応用すれば、充電状態を充電池から給電元に反射波で知らせ、充電対象の充電池を選択的に充電することができる。
［第６の実施の形態］
図１７は、第６の実施の形態に係る非接触給電装置の構成を示す図である。第６の実施の形態として示す非接触給電装置は、無線信号伝送を組み合わせたものである。
非接触給電装置は、電力を供給する回路モジュール８０と、電力を受給する第１の回路モジュール９０と、電力を受給する第２の回路モジュール１００とを備えている。
回路モジュール８０は、給電元回路８１と、信号元回路８２とを備え、電源８３と接続されている。回路モジュール９０は、給電先回路９１と、信号先回路９２とを備え、回路モジュール１００は、給電先回路１０１と、信号先回路１０２とを備えている。
ここで、給電元回路８１は、例えば第３の実施の形態の給電元のように、励振素子、共鳴周波数を可変可能な共鳴素子、制御回路等を備え、共鳴素子のコイルの全長を切り換え制御するとともに、交流電流の周波数を給電先の共鳴素子の自己共振周波数に切り換える。また、第１の給電先回路９１及び第２の給電先回路１０１も、例えば第３の実施の形態の給電先のように、整流回路と、励振素子と、それぞれ固有の共鳴周波数を有する共鳴素子等を備えている。また、信号元回路８２は、通信回路であり、信号先回路９２や信号先回路１０２と信号電波により通信する。なお、各回路はモジュール化されており、各モジュールは直流的に独立している。
第１の供給先の回路モジュール９０のみを動かしたいときは、給電先回路９１の共鳴周波数に応じた高周波信号を供給元の回路モジュール８０から出力させる。このとき、第２の供給先の回路モジュール１００には電力は供給されないので、無駄な電力を削減することができる。
また、信号元回路８２と信号先回路９２，１０２との信号伝送に６０ＧＨｚ帯のミリ波を使うなどすれば、回路モジュール８０から選択性無く電波として放射しても、電力が供給されている回路モジュール９０のみが受け取ることができる。
このように各モジュールが直流的、物理的に独立しているので、配置の自由度を得ることができる。また、グランドも独立にできるので、不要輻射、イミュニティー対策の自由度も高い。
以上、実施形態の一例を示したが、上述の実施形態に限定される物ではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態では、電磁共鳴現象として磁界共鳴方式の非接触給電装置を例にして説明したが、電界共鳴方式を用いても構わない。
第１の実施の形態に係る非接触給電装置の構成を示す図である。 交流電源の周波数と結合量の関係を示す図である。 共鳴素子間の距離と結合量の関係を示す図である。 共鳴周波数と最大結合量が得られる共鳴素子間距離の関係を示す図である。 第２の実施の形態に係る非接触給電装置の構成を示す図である。 インダクタンスが小さい場合の結合量の周波数特性を示す図である。 インダクタンスが大きい場合の電力供給を示す図である。 インダクタンスが大きい場合の結合量の周波数特性を示す図である。 第３の実施の形態に係る非接触給電装置の構成を示す図である。 インダクタンスが小さい場合の結合量の周波数特性を示す図である。 インダクタンスが大きい場合の電力供給を示す図である。 インダクタンスが大きい場合の結合量の周波数特性を示す図である。 コイルの共鳴周波数とコイルの長さの関係の例を示す図である。 共鳴回路のＱ値と伝送量の周波数特性を示す図である。 第４の実施の形態に係る非接触給電装置の構成を示す図である。 第５の実施の形態に係る非接触給電装置の構成を示す図である。 第６の実施の形態に係る非接触給電装置の構成を示す図である。
符号の説明
１１ 交流電源、 １２ 励振素子、 １３ 共鳴素子、 ２１ 整流回路、 ２２ 励振素子、 ２３ 共鳴素子、 ３１ 発振周波数可変式交流電源、 ３２ 励振素子、 ３３ 共鳴素子、 ３４ 制御回路、 ３５ 共鳴素子、 ３６ アクチュエータ、 ３７ 制御回路、 ３８ 方向性結合器、 ３９ 検波回路、 ４０ 制御回路、 ４１ 整流回路、 ４２ 励振素子、 ４３ 共鳴素子、 ５１ 整流回路、 ５２ 励振素子、 ５３ 共鳴素子、 ６１ 整流回路、 ６２ 励振素子、 ６３ 共鳴素子、 ６４ 制御回路、 ７１ 整流回路、 ７２ 励振素子、 ７３ 共鳴素子、 ７４ 制御回路、 ８０ 回路モジュール、 ８１ 給電元回路、 ８２ 信号元回路、 ８３ 電源、 ９０ 回路モジュール、 ９１ 給電先回路、 ９２ 信号先回路 、 １００ 回路モジュール、 １０１ 給電先回路、 １０２ 信号先回路

Claims (5)

  1. 共鳴周波数を離散的又は連続的に可変する可変機構を有する給電元共鳴素子と、上記給電元共鳴素子と電磁誘導結合する給電元励振素子と、上記励振素子に上記共鳴周波数と同じ周波数の交流電流を印加する交流電源とを備える給電元と、
    固有の共鳴周波数を有する給電先共鳴素子と、上記給電先共鳴素子と電磁誘導結合する給電先励振素子と、上記給電先励振素子に誘起される電流を出力する出力回路とを備える複数の給電先とを有し、
    上記給電元の共鳴周波数を変え、それぞれ異なる固有の共鳴周波数を有する給電先に対して選択的に給電する電磁共鳴方式の非接触給電装置。
  2. 上記給電元共鳴素子は、空心コイルからなり、
    上記給電元は、上記空心コイルの全長を変えるアクチュエータを備える請求項１記載の電磁共鳴方式の非接触給電装置。
  3. 上記給電元は、反射波成分を選択的に取り出す方向性結合器と、上記反射波成分に基づいて上記空心コイルの全長及び上記交流電流の周波数を制御する制御部とを備える請求項２記載の電磁共鳴方式の非接触給電装置。
  4. 上記給電先共鳴素子は、空心コイルからなり、
    上記給電先は、上記空心コイルを短絡させ、反射波を制御する反射制御部を備える請求項３記載の電磁共鳴方式の非接触給電装置。
  5. 上記給電元共鳴素子は、空心コイルからなり、
    上記給電元は、上記空心コイルの線長を切り換える切換部を備える請求項１記載の電磁共鳴方式の非接触給電装置。
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