JP2012070616A - 送電装置、及び該送電装置を用いる電力伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】受電装置の形状、サイズ等により相違する結合電極の大きさ、位置に依らず、電力を高い効率で伝送することができる送電装置、及び該送電装置を用いる電力伝送システムを提供する。
【解決手段】互いに静電界を介して結合するための第一の結合電極（第一の能動電極及び第一の受動電極）を有する受電装置と、第二の結合電極（第二の能動電極及び第二の受動電極）を有する送電装置とを有し、送電装置から受電装置に対して非接触で電力を伝送する。第二の結合電極（第二の能動電極及び第二の受動電極）を、第一の結合電極（第一の能動電極及び第一の受動電極）が配置されている位置に応じて移動させることが可能な移動機構を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、物理的に接続することなく電力を伝送する送電装置、及び該送電装置を用いる電力伝送システムに関する。

近年、非接触で電力を伝送する電子機器が多々開発されている。電子機器において非接触で電力を伝送するためには、電力の送電ユニットと、電力の受電ユニットとの双方にコイルモジュールを設けた磁界結合方式の電力伝送システムが採用されることが多い。

しかし、磁界結合方式では、各コイルモジュールを通過する磁束の大きさが起電力に大きく影響され、電力を高い効率で伝送するためには、送電ユニット側（一次側）のコイルモジュールと受電ユニット側（二次側）のコイルモジュールとのコイル平面方向の相対位置の制御に高い精度が要求される。また、結合電極としてコイルモジュールを用いているので、送電ユニット及び受電ユニットの小型化が難しくなる。さらに、携帯機器等では、コイルの発熱による蓄電池への影響を考慮する必要があり、配置設計上のボトルネックになるおそれがあるという問題もあった。

そこで、例えば静電界を用いた電力の伝送システムが開示されている。特許文献１では、送電ユニットの結合電極から受電ユニットの結合電極に静電界を介して電力が伝送される伝送システムが開示されている。特許文献１では、静電界を用いているので、結合電極の平面方向の相対位置を高い精度で制御する必要がなく、結合電極の配置設計の自由度が高い。

また、特許文献２では、送電ユニット側の結合電極と、受電ユニット側の結合電極との間に強い電場を形成することにより高い電力伝送効率を具現化したエネルギー搬送装置が開示されている。特許文献２では、送電ユニットに大きいサイズの受動電極と小さいサイズの能動電極とを備え、受電ユニットにも大きいサイズの受動電極と小さいサイズの能動電極とを備えている。送電ユニットの能動電極と受電ユニットの能動電極との間に強い電場を形成することにより、高い電力伝送効率を実現している。

特開２００９−２９６８５７号公報 特表２００９−５３１００９号公報

受電ユニットとして電力の供給を受ける電子機器としては、移動体通信端末装置、デジタルカメラ等、様々な種類の電子機器が想定される。したがって、機器によって形状、サイズ等が様々であるため、結合電極の大きさ、位置も機器によって相違している。ゆえに、機器ごとに送電ユニットの結合電極の大きさ、位置を変えなければ、電力を高い効率で伝送することができないという問題点があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、受電装置の形状、サイズ等により相違する結合電極の大きさ、位置に依らず、電力を高い効率で伝送することができる送電装置、及び該送電装置を用いる電力伝送システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１発明に係る送電装置は、互いに静電界を介して結合するための第一の結合電極を有する受電装置に対して非接触で電力を伝送する、第二の結合電極を有する送電装置において、前記第二の結合電極を、前記第一の結合電極が配置されている位置に応じて移動させることが可能な移動機構を備えることを特徴とする。

第１発明では、送電装置の第二の結合電極を、受電装置の第一の結合電極が配置されている位置に応じて移動させることが可能な移動機構を備えることにより、第一の結合電極が配置されている位置が相違する受電装置を用いる場合であっても、一の送電装置で電力を高い効率で伝送することが可能となる。

また、第２発明に係る送電装置は、第１発明において、前記第一の結合電極は、第一の受動電極と該第一の受動電極より高電圧である第一の能動電極とで構成してあり、前記第二の結合電極は、第二の受動電極と該第二の受動電極より高電圧である第二の能動電極とで構成してあり、前記移動機構は、前記第二の能動電極及び前記第二の受動電極の少なくともいずれか１つが、前記第一の能動電極及び前記第一の受動電極が配置されている位置に応じて移動可能としてあることを特徴とする。

第２発明では、送電装置の第二の能動電極及び第二の受動電極の少なくともいずれか１つを、受電装置の第一の能動電極及び第一の受動電極が配置されている位置に応じて移動させることが可能な移動機構を備えることにより、第一の能動電極及び第一の受動電極が配置されている位置が相違する受電装置を用いる場合であっても、一の送電装置で電力を高い効率で伝送することが可能となる。なお、能動電極とは複数存在する電極のうち他の電極より高電圧である結合電極を、受動電極とは複数存在する電極のうち他の電極より低電圧である結合電極を意味している。

また、第３発明に係る送電装置は、第２発明において、前記移動機構は、前記第二の能動電極及び前記第二の受動電極の少なくともいずれか１つが、前記第二の能動電極及び前記第二の受動電極の中心を結ぶ方向に沿って移動可能としてあることを特徴とする。

第３発明では、第二の能動電極及び第二の受動電極の少なくともいずれか１つが、第二の能動電極及び第二の受動電極の中心を結ぶ方向に沿って移動可能としてあるので、第一の能動電極と第一の受動電極との間の距離が相違する受電装置を用いる場合であっても、第一の能動電極と第二の能動電極、第一の受動電極と第二の受動電極、それぞれについて確実に位置合わせを行うことができる。したがって、第一の能動電極及び第一の受動電極が配置されている位置が相違する受電装置を用いる場合であっても、一の送電装置で電力を高い効率で伝送することが可能となる。

また、第４発明に係る送電装置は、第２又は第３発明において、前記第二の能動電極は固定してあり、前記第二の受動電極が移動可能であることを特徴とする。

第４発明では、第二の受動電極のみを移動させることにより、第一の能動電極と第一の受動電極との間の距離が相違する受電装置を用いる場合であっても、第一の能動電極と第二の能動電極とを位置合わせした状態で、第二の受動電極の移動により第一の受動電極と第二の受動電極との位置合わせを行うことができる。したがって、第一の能動電極及び第一の受動電極が配置されている位置が相違する受電装置を用いる場合であっても、一の送電装置で電力を高い効率で伝送することが可能となる。

また、第５発明に係る送電装置は、第２又は第３発明において、前記第二の受動電極は固定してあり、前記第二の能動電極が移動可能であることを特徴とする。

第５発明では、第二の能動電極のみを移動させることにより、第一の能動電極と第一の受動電極との間の距離が相違する受電装置を用いる場合であっても、第一の受動電極と第二の受動電極とを位置合わせした状態で、第二の能動電極の移動により第一の能動電極と第二の能動電極との位置合わせを行うことができる。したがって、第一の能動電極及び第一の受動電極が配置されている位置が相違する受電装置を用いる場合であっても、一の送電装置で電力を高い効率で伝送することが可能となる。

また、第６発明に係る送電装置は、第２乃至第５発明のいずれか１つにおいて、前記第二の能動電極は前記第一の能動電極を包含する大きさであり、前記第二の受動電極は前記第一の受動電極を包含する大きさであることを特徴とする。

第６発明では、第二の能動電極は第一の能動電極を包含する大きさであり、第二の受動電極は第一の受動電極を包含する大きさであるので、受電装置の載置位置の自由度が高まり、電力を高い効率で伝送することが可能な相対位置に受電装置を載置することが可能となる。

また、第７発明に係る送電装置は、第２乃至第６発明のいずれか１つにおいて、前記受電装置を支持する支持部を、前記送電装置の、前記第二の能動電極及び前記第二の受動電極の中心を結ぶ方向のいずれか一端に備えることを特徴とする。

第７発明では、受電装置を支持する支持部を、送電装置の、第二の能動電極及び第二の受動電極の中心を結ぶ方向のいずれか一端に備える。これにより、支持部が下方になるように送電装置を立てて又は傾けて載置する場合、第二の能動電極及び第二の受動電極の中心を結ぶ方向における受電装置の位置を支持部により固定することができ、ユーザが意識することなく電力を高い効率で伝送することが可能な相対位置に受電装置を載置することが可能となる。

また、第８発明に係る送電装置は、第２乃至第７発明のいずれか１つにおいて、前記受電装置の側面部を支持する横支持部を、前記第二の能動電極及び前記第二の受動電極の中心を結ぶ方向に沿って、前記送電装置に備えることを特徴とする。

第８発明では、受電装置の側面部を支持する横支持部を、第二の能動電極及び第二の受動電極の中心を結ぶ方向に沿って、送電装置に備える。これにより、第二の能動電極及び第二の受動電極の中心を結ぶ方向と略直行する方向における受電装置の位置を横支持部により固定することができ、ユーザが意識することなく電力を高い効率で伝送することが可能な相対位置に受電装置を載置することが可能となる。

また、第９発明に係る送電装置は、第１発明において、前記第一の結合電極は、第一の能動電極と該第一の能動電極とほぼ同等電圧である第三の能動電極とで構成してあり、前記第二の結合電極は、第二の能動電極と該第二の能動電極とほぼ同等電圧である第四の能動電極とで構成してあり、前記移動機構は、前記第二の能動電極及び前記第四の能動電極の少なくともいずれか１つが、前記第一の能動電極及び前記第三の能動電極が配置されている位置に応じて移動可能としてあることを特徴とする。

第９発明では、送電装置の第二の能動電極及び第四の能動電極の少なくともいずれか１つを、受電装置の第一の能動電極及び第三の能動電極が配置されている位置に応じて移動させることが可能な移動機構を備えることにより、第一の能動電極及び第三の能動電極が配置されている位置が相違する受電装置を用いる場合であっても、一の送電装置で電力を高い効率で伝送することが可能となる。

また、第１０発明に係る送電装置は、第１又は第２発明において、前記受電装置を支持する支持部を、前記第二の能動電極及び前記第二の受動電極を設けてある平板部の下端に備え、前記平板部は、連結された第一の分割平板部と第二の分割平板部とを有し、前記受電装置を載置した場合に、前記第二の能動電極と前記第一の能動電極とが重なり、前記第一の分割平板部を前記第二の分割平板部に重ね合わせて閉じた状態又は前記第二の分割平板部に重ね合わせて閉じた状態の前記第一の分割平板部を開いた状態にしてあることを特徴とする。

第１０発明では、受電装置を支持する支持部を、送電装置の第二の能動電極及び第二の受動電極を設けてある平板部の下端に備え、平板部は、連結された第一の分割平板部と第二の分割平板部とを有している。受電装置を載置した場合に、第二の能動電極と第一の能動電極とが重なり、第一の分割平板部を第二の分割平板部に重ね合わせて閉じた状態又は第二の分割平板部に重ね合わせて閉じた状態の第一の分割平板部を開いた状態にしてあるので、一の送電装置でサイズの異なる受電装置にも対応することが可能となる。

次に、上記目的を達成するために第１１発明に係る電力伝送システムは、互いに静電界を介して結合するための第一の結合電極を有する受電装置と、第二の結合電極を有する送電装置とを有し、前記送電装置から前記受電装置に対して非接触で電力を伝送する電力伝送システムにおいて、前記送電装置は、前記第二の結合電極を、前記第一の結合電極が配置されている位置に応じて移動させることが可能な移動機構を備えることを特徴とする。

第１１発明では、送電装置の第二の結合電極を、受電装置の第一の結合電極が配置されている位置に応じて移動させることが可能な移動機構を備えることにより、第一の結合電極が配置されている位置が相違する受電装置を用いる場合であっても、一の送電装置で電力を高い効率で伝送することが可能となる。

また、第１２発明に係る電力伝送システムは、第１１発明において、前記第一の結合電極は、第一の受動電極と該第一の受動電極より高電圧である第一の能動電極とで構成してあり、前記第二の結合電極は、第二の受動電極と該第二の受動電極より高電圧である第二の能動電極とで構成してあり、前記移動機構は、前記第二の能動電極及び前記第二の受動電極の少なくともいずれか１つが、前記第一の能動電極及び前記第一の受動電極が配置されている位置に応じて移動可能としてあることを特徴とする。

第１２発明では、送電装置の第二の能動電極及び第二の受動電極の少なくともいずれか１つを、受電装置の第一の能動電極及び第一の受動電極の配置されている位置に応じて移動させることが可能な移動機構を備えることにより、第一の能動電極及び第一の受動電極が配置されている位置が相違する受電装置を用いる場合であっても、一の送電装置で電力を高い効率で伝送することが可能となる。

また、第１３発明に係る電力伝送システムは、第１１発明において、前記第一の結合電極は、第一の能動電極と該第一の能動電極とほぼ同等電圧である第三の能動電極とで構成してあり、前記第二の結合電極は、第二の能動電極と該第二の能動電極とほぼ同等電圧である第四の能動電極とで構成してあり、前記移動機構は、前記第二の能動電極及び前記第四の能動電極の少なくともいずれか１つが、前記第一の能動電極及び前記第三の能動電極が配置されている位置に応じて移動可能としてあることを特徴とする。

第１３発明では、送電装置の第二の能動電極及び第四の能動電極の少なくともいずれか１つを、受電装置の第一の能動電極及び第三の能動電極が配置されている位置に応じて移動させることが可能な移動機構を備えることにより、第一の能動電極及び第三の能動電極が配置されている位置が相違する受電装置を用いる場合であっても、一の送電装置で電力を高い効率で伝送することが可能となる。

また、第１４発明に係る電力伝送システムは、第１１又は第１２発明において、前記受電装置を支持する支持部を、前記第二の能動電極及び前記第二の受動電極を設けてある平板部の下端に備え、前記平板部は、連結された第一の分割平板部と第二の分割平板部とを有し、前記送電装置に前記受電装置を載置した場合に、前記第二の能動電極と前記第一の能動電極とが重なり、前記第一の分割平板部を前記第二の分割平板部に重ね合わせて閉じた状態又は前記第二の分割平板部に重ね合わせて閉じた状態の前記第一の分割平板部を開いた状態にしてあることを特徴とする。

第１４発明では、受電装置を支持する支持部を、送電装置の第二の能動電極及び第二の受動電極を設けてある平板部の下端に備え、平板部は、連結された第一の分割平板部と第二の分割平板部とを有している。送電装置に受電装置を載置した場合に、第二の能動電極と第一の能動電極とが重なり、第一の分割平板部を第二の分割平板部に重ね合わせて閉じた状態又は第二の分割平板部に重ね合わせて閉じた状態の第一の分割平板部を開いた状態にしてあるので、一の送電装置でサイズの異なる受電装置にも対応することが可能となる。

本発明に係る送電装置及び電力伝送システムでは、送電装置の第二の結合電極を、受電装置の第一の結合電極が配置されている位置に応じて移動させることが可能な移動機構を備えることにより、第一の結合電極が配置されている位置が相違する受電装置を用いる場合であっても、一の送電装置で電力を高い効率で伝送することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る電力伝送システムの送電装置の構成を模式的に示す回路図である。 本発明の実施の形態１に係る電力伝送システムの構成を模式的に示す等価回路図である。 本発明の実施の形態１に係る電力伝送システムの構成を模式的に示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る電力伝送システムの送電装置の移動機構の構成を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る電力伝送システムの送電装置の移動機構の構成を模式的に示す部分平面図である。 本発明の実施の形態１に係る電力伝送システムの使用状態を説明する模式図である。 本発明の実施の形態１に係る電力伝送システムの送電装置側の電極と受電装置側の電極との面積の関係を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る電力伝送システムの能動電極への通電方法の例示図である。 本発明の実施の形態１に係る電力伝送システムの結合電極を２個有し、両方が移動可能な構成の送電装置を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る電力伝送システムの結合電極を３個有し、両端の結合電極が移動可能な構成の送電装置を示す模式図である。 本発明の実施の形態２に係る電力伝送システムの送電装置に受電装置を載置した状態を示す模式図である。 本発明の実施の形態３に係る電力伝送システムの送電装置に受電装置を載置した状態を示す模式図である。 本発明の実施の形態４に係る電力伝送システムの送電装置に受電装置を載置した状態を示す模式図である。 本発明の実施の形態４に係る電力伝送システムの送電装置に受電装置を載置した状態を示す模式図である。 本発明の実施の形態４に係る電力伝送システムの送電装置に受電装置を載置した他の状態を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態に係る送電装置、及び該送電装置を用いた電力伝送システムについて、図面を用いて具体的に説明する。以下の実施の形態は、特許請求の範囲に記載された発明を限定するものではなく、実施の形態の中で説明されている特徴的事項の組み合わせの全てが解決手段の必須事項であるとは限らないことは言うまでもない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力伝送システムの送電装置の構成を模式的に示す回路図である。図１（ａ）に示すように、本実施の形態１に係る電力伝送システムの送電装置１は、少なくとも交流発生回路１２と、昇圧トランス１３と、結合電極（第二の結合電極）１１とを備えている。図１（ａ）の回路では、昇圧トランス１３により昇圧されると、能動電極（第二の能動電極）１１ａは高電圧となり、受動電極（第二の受動電極）１１ｐは低電圧となる。

図１（ａ）に示す接地線１４は必ずしも必要ではなく、送電装置１は、図１（ｂ）に示すような構成であっても良い。また、昇圧トランス１３により昇圧された結合電極１１はいずれも同程度の高電圧としても良い。この場合、複数の能動電極１１ａが接続されているのと等価となる。すなわち、図１（ｂ）の構成では、送電装置１の結合電極１１は、ほぼ同じ電圧である２つの能動電極（第二の能動電極及び第四の能動電極）１１ａで構成してあり、対応する受電装置の結合電極も、ほぼ同じ電圧である２つの能動電極（第一の能動電極及び第三の能動電極）で構成してある。以下、図１（ａ）の構成について説明するが、結合電極１１の位置合わせという観点では図１（ｂ）の構成であっても同様であることは言うまでもない。

図２は、本発明の実施の形態１に係る電力伝送システムの構成を模式的に示す等価回路図である。図２に示すように、送電装置１の結合電極（第二の結合電極）１１及び受電装置２の結合電極（第一の結合電極）２１は、それぞれ能動電極（第二の能動電極）１１ａ、能動電極１１ａより大きいサイズの受動電極（第二の受動電極）１１ｐ、能動電極（第一の能動電極）２１ａ、能動電極２１ａより大きいサイズの受動電極（第一の受動電極）２１ｐで構成されている。すなわち能動電極（第二の能動電極）１１ａと受動電極（第二の受動電極）１１ｐと、能動電極（第一の能動電極）２１ａと受動電極（第一の受動電極）２１ｐとは、それぞれ非対称形状である。

送電装置１の結合電極１１及び受電装置２の結合電極２１は、能動電極（第二の能動電極）１１ａと能動電極（第一の能動電極）２１ａと、受動電極（第二の受動電極）１１ｐと受動電極（第一の受動電極）２１ｐとで、それぞれ容量を形成しており、容量結合により電力を伝送することができる。伝送された電力は、降圧トランス２３により降圧され、負荷回路２２に供給される。なお、図２では、共振回路も含めて記載しているが、電力伝送の安定度を高めるためであり、必ずしも共振回路は必要ではない。また、容量ＣＭは、送電装置１の能動電極（第二の能動電極）１１ａと受電装置２の能動電極（第一の能動電極）２１ａとの間の結合容量に相当する。

図３は、本発明の実施の形態１に係る電力伝送システムの構成を模式的に示す機能ブロック図である。図３に示すように、送電装置１の交流発生回路１０１から供給される交流電力は増幅器１０２で増幅され、昇圧トランス１０３で昇圧されて結合電極１０４へ供給される。結合電極１０４は後述する可動板に配置され、交流発生回路１０１、増幅器１０２、昇圧トランス１０３は後述する送電台に内蔵される。送電装置１の結合電極１０４から受電装置２の結合電極２０１へ伝送された電力は降圧トランス２０２により降圧され、整流部２０３で整流されたのち、負荷２０４へ供給される。

ここで、図２の送電装置１の結合電極１１（能動電極１１ａ、受動電極１１ｐ）及び受電装置２の結合電極２１（能動電極２１ａ、受動電極２１ｐ）は、それぞれ導電性を有する材料にて形成される。例えば銅、金、銀等の導体、これらの化合物を用いることができる。導電性を有する材料にて形成された結合電極１１と結合電極２１とを、互いに静電界を介して結合する位置に配置することにより、結合電極１１と結合電極２１との間に静電容量が生じる。生じる静電容量の大きさに応じて電力伝送効率が変動する。

図４は、本発明の実施の形態１に係る電力伝送システムの送電装置１の移動機構の構成を模式的に示す斜視図であり、図５は、本発明の実施の形態１に係る電力伝送システムの送電装置１の移動機構の構成を模式的に示す部分平面図である。送電装置１の本体部分を構成する送電台４０の一面に能動電極（第二の能動電極）１１ａと受動電極（第二の受動電極）１１ｐとを設けてある。能動電極１１ａは、位置を移動させることが可能な可動板４３の上面に装着してある。

可動板４３は、２本のガイド４１の下部を通過することが可能になっており、能動電極１１ａを移動させる移動機構を構成している。２本のガイド４１は、能動電極１１ａ及び受動電極１１ｐの中心を結ぶ方向に沿って設けてある。例えば図５に示すように、可動板４３の一端が一方のガイド４１下部の溝４１ａに嵌入されており、他端は他方のガイド４１下部の貫通穴４１ｂを摺動することが可能に嵌入されている。可動板４３は、スライド部４２をガイド４１に沿って図４に示す矢印方向へ移動させることにより所望の位置へ移動させることができる。

移動機構は、図４及び図５に示す構成に限定されるものではなく、能動電極１１ａを移動させることにより、能動電極１１ａと受動電極１１ｐとの相対位置を変えることが可能な構成であれば特に限定されるものではない。

また、送電装置１の能動電極１１ａを移動させているが、送電装置１の受動電極１１ｐを移動させても良い。上述したように受動電極１１ｐを固定し、能動電極１１ａを移動させる場合、受電装置２における能動電極２１ａの載置位置の自由度が高まるという効果を奏する。一方、能動電極１１ａを固定し、受動電極１１ｐを移動させる場合、高電圧である能動電極１１ａが固定されているので高電圧配線の可動部を失くすことができ、周囲の浮遊容量の変動を抑制することができる。さらに、能動電極１１ａは移動しないので、機械的な信頼性を高めることも可能となる。

図６は、本発明の実施の形態１に係る電力伝送システムの使用状態を説明する模式図である。図６（ａ）に示すように、受電装置２の能動電極２１ａと受動電極２１ｐとの間の距離が比較的短い、小さな受電装置２である場合、送電装置１の受動電極１１ｐの位置と受電装置２の受動電極２１ｐの位置とが完全に一致する位置に受電装置２を載置し、スライド部４２を移動させることにより、送電装置１の能動電極１１ａの位置が受電装置２の能動電極２１ａの位置に完全に一致するように、送電装置１の能動電極１１ａを移動させる。

また、図６（ｂ）に示すように、受電装置２の能動電極２１ａと受動電極２１ｐとの間の距離が比較的長い、大きな受電装置２である場合、送電装置１の受動電極１１ｐの位置と受電装置２の受動電極２１ｐの位置とが完全に一致する位置に受電装置２を載置し、スライド部４２を移動させることにより、送電装置１の能動電極１１ａの位置が受電装置２の能動電極２１ａの位置に完全に一致するように、送電装置１の能動電極１１ａを移動させる。

このように、送電装置１の能動電極１１ａを、受電装置２の能動電極２１ａと受動電極２１ｐとの間の距離に応じて移動させることにより、受電装置２の能動電極２１ａと受動電極２１ｐの位置に依らず、電力を高い効率で伝送することが可能となる。

なお、送電装置１の能動電極１１ａと受電装置２の能動電極２１ａ、送電装置１の受動電極１１ｐと受電装置２の受動電極２１ｐ、それぞれの大きさは、少なくとも送電装置１の各電極の面積が受電装置２の各電極の面積よりも大きいこと、理想的には受電装置２の各電極が送電装置１の各電極に完全に包含される大きさであることが好ましい。受電装置２の載置位置の自由度が高まるからである。

図７は、本発明の実施の形態１に係る電力伝送システムの送電装置１の各電極と受電装置２の各電極との面積の関係を示す模式図である。図７に示すように、送電装置１の能動電極１１ａの横方向の長さＷ１、及び送電装置１の受動電極１１ｐの横方向の長さＷ３が、それぞれ受電装置２の能動電極２１ａの横方向の長さＷ２、及び受電装置２の受電電極２１ｐの横方向の長さＷ４よりも長くなるようにしておくことが好ましい。また、送電装置１の能動電極１１ａの縦方向の長さＬ１、及び送電装置１の受動電極１１ｐの縦方向の長さＬ３が、それぞれ受電装置２の能動電極２１ａの縦方向の長さＬ２、及び受電装置２の受動電極２１ｐの縦方向の長さＬ４よりも長くなるようにしておくことが好ましい。このようにすることで、受電装置２の横方向の載置位置の自由度が高まるとともに、受電装置２の縦方向の載置位置の自由度も高まる。

もちろん、これらとは逆に、受電装置２の能動電極２１ａ及び受動電極２１ｐが、送電装置１の能動電極１１ａ及び受動電極１１ｐを包含する大きさであっても同様の効果が期待できる。

なお、図４及び図５に示す開口部４４は、可動板４３の下部に設けられており、能動電極１１ａの電気的接続を担保している。図８は、本発明の実施の形態１に係る電力伝送システムの能動電極１１ａへの通電方法の例示図である。なお、図８は、図５に示す可動板４３の移動方向であって、可動板４３に直交する方向の断面を模式的に示している。

図８（ａ）では、能動電極１１ａの下部に交流発生回路と接続してあるピン８１を設けてあり、ピン８１の先端を開口部４４を介して能動電極１１ａと接触させている。これにより、能動電極１１ａを装着してある可動板４３が矢印方向へ移動した場合であっても、能動電極１１ａの電気的接続が遮断されることがない。

また図８（ｂ）では、能動電極１１ａの下部に交流発生回路と接続してあるフレキシブルケーブル８２を、開口部４４を介して能動電極１１ａと接続させている。これにより、能動電極１１ａを装着してある可動板４３が矢印方向へ移動した場合であっても、能動電極１１ａの電気的接続が遮断されることがない。

さらに図８（ｃ）では、能動電極１１ａに対向する対向電極８３を送電台４０に設け、能動電極１１ａと対向電極８３との間に絶縁体である送電台４０及び可動板４３を挟んだ構造とすることにより、対向電極８３と能動電極１１ａとの間を容量結合させている。これにより、能動電極１１ａを装着してある可動板４３の矢印方向への移動の制約がほとんどなくなる。また、可動板４３が矢印方向へ移動した場合であっても、能動電極１１ａの電気的接続が遮断されることがない。なお、通常は、対向電極８３と能動電極１１ａとの間の容量を、能動電極１１ａと受動電極１１ｐとの間の容量よりも大きく設定しておくことが好ましい。

なお、送電装置１の能動電極１１ａと受動電極１１ｐとの両方を移動させることが可能としても良い。図９は、本発明の実施の形態１に係る電力伝送システムの結合電極１１を２個有し、両方が移動可能な構成の送電装置１を示す模式図である。

図９に示すように、送電装置１の能動電極１１ａと送電装置１の受動電極１１ｐとの両方を、それぞれ可動板４３に装着し、スライド部４２にて矢印方向にそれぞれ移動させることが可能となっている。移動機構の構成は図５に示す移動機構と同様であれば良い。このようにすることで、送電装置１をあまり大型化することなく、より多くの種類の受電装置２に対して電力を伝送することが可能となる。

また、送電装置１の結合電極１１の個数に制限があるわけでもない。例えば結合電極１１を３個有する場合には、両端に存在する結合電極を移動させることが可能な構成とすることにより、より多くの種類の受電装置２に対して電力を伝送することが可能となる。

図１０は、本発明の実施の形態１に係る電力伝送システムの結合電極１１を３個有し、両端の結合電極が移動可能な構成の送電装置１を示す模式図である。図１０の例では、能動電極１１ａの両側に受動電極１１ｐがそれぞれ配置されている。この場合、両側の受動電極１１ｐを、それぞれ可動板４３に装着し、スライド部４２にて矢印方向にそれぞれ移動させることが可能とすれば良い。移動機構の構成は図５に示す移動機構と同様であれば良い。このようにすることで、送電装置１をあまり大型化することなく、より多くの種類の受電装置２に対して電力を伝送することが可能となる。

以上のように、本実施の形態１によれば、送電装置１の結合電極１１（能動電極１１ａ、受動電極１１ｐ）を、受電装置２の結合電極２１（能動電極２１ａ、受動電極２１ｐ）が配置されている位置に応じて、移動させることが可能な移動機構を備えることにより、能動電極２１ａ及び受動電極２１ｐが配置されている位置が相違する受電装置２を用いる場合であっても、一の送電装置１で電力を高い効率で伝送することが可能となる。

なお、送電装置１の能動電極１１ａ及び受動電極１１ｐの、少なくともいずれか一方を移動させる場合、受電装置２の能動電極２１ａ及び受動電極２１ｐが配置されている位置に応じて、能動電極１１ａ及び受動電極１１ｐの位置決めマーク、位置決め用部材等を設けても良いことは言うまでもない。

（実施の形態２）
実施の形態２に係る電力伝送システムの送電装置１及び受電装置２の構成は、基本的には実施の形態１と同様であるので、同一の符号を付することにより詳細な説明は省略する。本実施の形態２では、送電装置１に、受電装置２の位置決め機構を備えている点で実施の形態１と相違する。

図１１は、本発明の実施の形態２に係る電力伝送システムの送電装置１に受電装置２を載置した状態を示す模式図である。図１１の例では、図面の縦方向が上下方向を示しており、送電装置１を立てて載置した状態を示している。

図１１（ａ）の平面図及び図１１（ｂ）の左側面図に示すように、送電装置１は、能動電極１１ａ及び受動電極１１ｐが設けてある搭載面１１２よりも前方へ突出している、受電装置２を支持する支持部１１１を備えている。受電装置２を送電装置１に載置する場合、受電装置２の一端が支持部１１１に接触するまでスライドさせ、接触した状態で送電装置１の能動電極１１ａ及び受動電極１１ｐ、受電装置２の能動電極２１ａ及び受動電極２１ｐの位置合わせができるようになっている。受電装置２を支持する支持部１１１を、送電装置１の、能動電極１１ａ及び受動電極１１ｐの中心を結ぶ方向のいずれか一端に設けておき、送電装置１を立てて載置する場合には支持部１１１が下方になるようにして使用する。

また、受電装置２の側面部を支持する横支持部を、能動電極１１ａ及び受動電極１１ｐの中心を結ぶ方向に沿って、送電装置１に設けても良い。図１１（ｃ）の平面図に示すように、一組の横支持部１１３が横方向に移動することが可能に設けてある。受電装置２の幅に応じて矢印方向に移動させることにより、横方向においては、受電装置２は送電装置１の中央に必ず載置される。したがって、より安定した電力伝送を行うことが可能となる。なお、横支持部１１３の位置については、受電装置２の種類に応じて位置決めマーク、位置決め用部材等を設けても良いことは言うまでもない。

以上のように、本実施の形態２によれば、送電装置１に、受電装置２の位置決め機構として支持部１１１及び／又は横支持部１１３を備えることにより、受電装置２を送電装置１に載置した場合の縦方向及び／又は横方向の位置を固定することができ、ユーザが意識することなく電力を高い効率で伝送することが可能な相対位置に受電装置２を載置することが可能となる。

（実施の形態３）
実施の形態３に係る電力伝送システムの送電装置１及び受電装置２の構成は、基本的には実施の形態１及び２と同様であるので、同一の符号を付することにより詳細な説明は省略する。本実施の形態３では、送電装置１の能動電極１１ａと受電装置２の能動電極２１ａとを対向させるように、送電装置１の受動電極１１ｐ、能動電極１１ａ、受電装置２の能動電極２１ａ、受動電極２１ｐの順に結合電極を配置してある点で実施の形態１及び２と相違する。

図１２は、本発明の実施の形態３に係る電力伝送システムの送電装置１に受電装置２を載置した状態を示す模式図である。図１２に示すように、送電装置１は、能動電極１１ａを受電装置２側へ、受動電極１１ｐを能動電極１１ａに関し受電装置２と反対側へ、それぞれ配置してある。一方、受電装置２も、能動電極２１ａを送電装置１側へ、受動電極２１ｐを能動電極２１ａに関し送電装置１と反対側へ、それぞれ配置してある。

送電装置１の能動電極１１ａは、位置を移動させることが可能な可動板４３の上面に装着してある。したがって、可動板４３を矢印方向へ移動させることにより、電力の伝送効率が高い位置に能動電極１１ａを移動させることができる。なお、移動機構は、実施の形態１と同様の構成に限定されるものではなく、送電装置１の能動電極１１ａを移動させることにより、送電装置１の能動電極１１ａと受電装置２の能動電極２１ａとの相対位置を変えることが可能な構成であれば特に限定されるものではない。

また、送電装置１の能動電極１１ａよりも、送電装置１の受動電極１１ｐの方が大きいことが好ましい。さらに、受電装置２の能動電極２１ａよりも、受電装置２の受動電極２１ｐの方が大きいことが好ましい。能動電極１１ａよりも受動電極１１ｐの方が大きいので、交流発生回路１２及び昇圧トランス１３により発生した電圧は、能動電極１１ａで受動電極１１ｐより高くなり、能動電極１１ａの周囲に強い電場を発生させる。この状態で送電装置１の能動電極１１ａ及び受電装置２の能動電極２１ａを近接させることにより、両電極間に強い電場を形成し、電力を高い効率で伝送することができる。また、受動電極１１ｐ、２１ｐを大きくしたので、送電装置１の受動電極１１ｐと受電装置２の受動電極２１ｐとの間の結合容量を増大して、電力を高い効率で伝送することができる。

以上のように、本実施の形態３によれば、送電装置１及び受電装置２の能動電極同士を近接させることにより、両電極間に強い電場を形成し、電力を高い効率で伝送することが可能となる。

（実施の形態４）
実施の形態４に係る電力伝送システムの送電装置１及び受電装置２の構成は、基本的には実施の形態１乃至３と同様であるので、同一の符号を付することにより詳細な説明は省略する。本実施の形態４では、送電装置１の能動電極１１ａ及び受動電極１１ｐを設けてある平板部が、受電装置２の大きさに応じて折り畳むことができる点で実施の形態１乃至３と相違する。

図１３及び図１４は、本発明の実施の形態４に係る電力伝送システムの送電装置１に受電装置２を載置した状態を示す模式図である。図１３及び図１４の例では、図面の縦方向が上下方向（Ｚ軸方向）を示しており、送電装置１を立てて載置した状態を示している。

図１３（ａ）、図１４（ａ）の斜視図及び図１３（ｂ）、図１４（ｂ）の右側面図に示すように、送電装置１は、能動電極１１ａ及び受動電極１１ｐが設けてある第一の分割平板部１３１と、第二の分割平板部１３２とで構成された平板部２０を備えており、第一の分割平板部１３１と第二の分割平板部１３２とは、蝶番等の回転機構１３３により回転することが可能に連結されている。受電装置２を支持する支持部１１１は、平板部２０のＺ軸方向の下端に設けてある。なお、回転機構１３３により、Ｘ軸方向を回転軸として第一の分割平板部１３１を回転することができる。

図１３は、平板部２０を折り畳んで、第一の分割平板部１３１を第二の分割平板部１３２へ重ね合わせて閉じた状態を示している。この場合、第一の分割平板部１３１に第二の受動電極１１ｐ及び第二の能動電極１１ａが設けてあるので、折り畳んで閉じた状態で送電装置１の第二の受動電極１１ｐ及び第二の能動電極１１ａの支持部１１１からの距離が、受電装置２の第一の能動電極２１ａ及び第一の受動電極２１ｐの支持部１１１からの距離と、略一致していることが好ましい。このように、平板部２０を折り畳んで、第一の分割平板部１３１を第二の分割平板部１３２へ重ね合わせて閉じた状態では、比較的小さな受電装置２に対して効率良く電力伝送することができる。

一方、図１４は、平板部２０をＺ軸方向の上方へ開いて、第二の分割平板部１３２に重ね合わせて閉じた状態の第一の分割平板部１３１を開いた状態を示している。この場合、第一の分割平板部１３１に第二の受動電極１１ｐ及び第二の能動電極１１ａが設けてあるので、開いた状態で送電装置１の第二の受動電極１１ｐ及び第二の能動電極１１ａの支持部１１１からの距離が、受電装置２の第一の能動電極２１ａ及び第一の受動電極２１ｐの支持部１１１からの距離と、略一致していることが好ましい。このように、第二の分割平板部１３２へ重ね合わせて閉じた状態の第一の分割平板部１３１を開いた状態では、比較的大きな受電装置２に対して効率良く電力伝送することができる。

第一の分割平板部１３１と第二の分割平板部１３２とは、蝶番等の回転機構１３３により連結することに限定されるものではなく、例えばＹ軸方向に回転軸を設け、Ｙ軸方向の回転軸を中心にＺ−Ｘ平面上で回転することが可能に連結しても良い。図１５は、本発明の実施の形態４に係る電力伝送システムの送電装置１に受電装置２を載置した他の状態を示す模式図である。図１５の例では、図面の縦方向が上下方向（Ｚ軸方向）を示しており、送電装置１を立てて載置した状態を示している。また、構造が分かりやすいように、図１５（ａ）の斜視図に示すように、第一の分割平板部１３１と第二の分割平板部１３２とを切り離した状態で図示している。

図１５（ａ）に示すように、第二の分割平板部１３２の上端近傍に、第一の分割平板部１３１の下端近傍にて突出して設けてある円柱状の突起部１３５を挿入することが可能な開口部１３６を設けてある。突起部１３５を開口部１３６に挿入することにより、第一の分割平板部１３１と第二の分割平板部１３２とは、Ｚ−Ｘ平面上で突起部１３５を回転軸として回転することが可能に連結されている。すなわち、第一の分割平板部１３１を第二の分割平板部１３２へ重ね合わせて閉じた状態にすることもできるし、第二の分割平板部１３２に重ね合わせて閉じた状態の第一の分割平板部１３１を開いた状態にすることもできる。

図１５（ｂ）に示すように、第一の分割平板部１３１の突起部１３５を、第二の分割平板部１３２の開口部１３６へ挿入し、第一の分割平板部１３１と第二の分割平板部１３２とが重なり合わない、すなわち第一の分割平板部１３１の下端の一部分が第二の分割平板部１３２の上端の一部分に重なるよう第一の分割平板部１３１を回転させる。このように第一の分割平板部１３１と第二の分割平板部１３２とが完全に重なり合わない状態では、第一の分割平板部１３１の第二の能動電極１１ａ及び第二の受動電極１１ｐの支持部１１１からの距離が、受電装置２の第一の能動電極２１ａ及び第一の受動電極２１ｐの支持部１１１からの距離と略一致していることにより、比較的大きな受電装置２に対して効率良く電力伝送することができる。

もちろん、第一の分割平板部１３１と第二の分割平板部１３２とが重なり合うよう、第一の分割平板部１３１を図１５（ｂ）の位置から突起部１３５を回転軸に１８０度回転させても良い。この場合は、第一の分割平板部１３１の第二の能動電極１１ａ及び第二の受動電極１１ｐの支持部１１１からの距離が、受電装置２の第一の能動電極２１ａ及び第一の受動電極２１ｐの支持部１１１からの距離と略一致していることにより、比較的小さな受電装置２に対しても効率良く電力伝送することができる。

なお、図１５では第二の分割平板部１３２にも第二の受動電極１１ｐを備えているが、特に限定されるものではなく、備えていても良いし、備えていなくても良い。第二の分割平板部１３２が第二の受動電極１１ｐを備えている場合には、電極の位置合わせがより簡単であり、より高い効率で電力伝送することができる。

以上のように、本実施の形態４によれば、送電装置１の第二の能動電極１１ａと、受電装置２の第一の能動電極２１ａとが重なり、第一の分割平板部１３１を第二の分割平板部１３２に重ね合わせて閉じた状態又は第二の分割平板部１３２に重ね合わせて閉じた状態の第一の分割平板部１３１を開いた状態にすることができるので、一の送電装置１でサイズの異なる受電装置２にも対応することが可能となる。

その他、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内であれば多種の変形、置換等が可能であることは言うまでもない。例えば、送電装置１の能動電極１１ａ及び受動電極１１ｐは、非対称形状である必要はなく、同一のサイズ、同一の形状であっても良い。同様に、受電装置２の能動電極２１ａ及び受動電極２１ｐも、非対称形状である必要はなく、同一のサイズ、同一の形状であっても良い。

１ 送電装置
２ 受電装置
１１、１０４ 結合電極（第二の結合電極）
１１ａ 能動電極（第二の能動電極）
１１ｐ 受動電極（第二の受動電極）
２１、２０１ 結合電極（第一の結合電極）
２１ａ 能動電極（第一の能動電極）
２１ｐ 受動電極（第一の受動電極）
１１１ 支持部
１１３ 横支持部
１３１ 第一の分割平板部
１３２ 第二の分割平板部

Claims (14)

1. 互いに静電界を介して結合するための第一の結合電極を有する受電装置に対して非接触で電力を伝送する、第二の結合電極を有する送電装置において、
   前記第二の結合電極を、前記第一の結合電極が配置されている位置に応じて移動させることが可能な移動機構を備えることを特徴とする送電装置。
2. 前記第一の結合電極は、第一の受動電極と該第一の受動電極より高電圧である第一の能動電極とで構成してあり、
   前記第二の結合電極は、第二の受動電極と該第二の受動電極より高電圧である第二の能動電極とで構成してあり、
   前記移動機構は、前記第二の能動電極及び前記第二の受動電極の少なくともいずれか１つが、前記第一の能動電極及び前記第一の受動電極が配置されている位置に応じて移動可能としてあることを特徴とする請求項１記載の送電装置。
3. 前記移動機構は、前記第二の能動電極及び前記第二の受動電極の少なくともいずれか１つが、前記第二の能動電極及び前記第二の受動電極の中心を結ぶ方向に沿って移動可能としてあることを特徴とする請求項２記載の送電装置。
4. 前記第二の能動電極は固定してあり、前記第二の受動電極が移動可能であることを特徴とする請求項２又は３に記載の送電装置。
5. 前記第二の受動電極は固定してあり、前記第二の能動電極が移動可能であることを特徴とする請求項２又は３に記載の送電装置。
6. 前記第二の能動電極は前記第一の能動電極を包含する大きさであり、前記第二の受動電極は前記第一の受動電極を包含する大きさであることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の送電装置。
7. 前記受電装置を支持する支持部を、前記送電装置の、前記第二の能動電極及び前記第二の受動電極の中心を結ぶ方向のいずれか一端に備えることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか一項に記載の送電装置。
8. 前記受電装置の側面部を支持する横支持部を、前記第二の能動電極及び前記第二の受動電極の中心を結ぶ方向に沿って、前記送電装置に備えることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか一項に記載の送電装置。
9. 前記第一の結合電極は、第一の能動電極と該第一の能動電極とほぼ同等電圧である第三の能動電極とで構成してあり、
   前記第二の結合電極は、第二の能動電極と該第二の能動電極とほぼ同等電圧である第四の能動電極とで構成してあり、
   前記移動機構は、前記第二の能動電極及び前記第四の能動電極の少なくともいずれか１つが、前記第一の能動電極及び前記第三の能動電極が配置されている位置に応じて移動可能としてあることを特徴とする請求項１記載の送電装置。
10. 前記受電装置を支持する支持部を、前記第二の能動電極及び前記第二の受動電極を設けてある平板部の下端に備え、
    前記平板部は、連結された第一の分割平板部と第二の分割平板部とを有し、
    前記受電装置を載置した場合に、前記第二の能動電極と前記第一の能動電極とが重なり、前記第一の分割平板部を前記第二の分割平板部に重ね合わせて閉じた状態又は前記第二の分割平板部に重ね合わせて閉じた状態の前記第一の分割平板部を開いた状態にしてあることを特徴とする請求項１又は２に記載の送電装置。
11. 互いに静電界を介して結合するための第一の結合電極を有する受電装置と、第二の結合電極を有する送電装置とを有し、前記送電装置から前記受電装置に対して非接触で電力を伝送する電力伝送システムにおいて、
    前記送電装置は、前記第二の結合電極を、前記第一の結合電極が配置されている位置に応じて移動させることが可能な移動機構を備えることを特徴とする電力伝送システム。
12. 前記第一の結合電極は、第一の受動電極と該第一の受動電極より高電圧である第一の能動電極とで構成してあり、
    前記第二の結合電極は、第二の受動電極と該第二の受動電極より高電圧である第二の能動電極とで構成してあり、
    前記移動機構は、前記第二の能動電極及び前記第二の受動電極の少なくともいずれか１つが、前記第一の能動電極及び前記第一の受動電極が配置されている位置に応じて移動可能としてあることを特徴とする請求項１１記載の電力伝送システム。
13. 前記第一の結合電極は、第一の能動電極と該第一の能動電極とほぼ同等電圧である第三の能動電極とで構成してあり、
    前記第二の結合電極は、第二の能動電極と該第二の能動電極とほぼ同等電圧である第四の能動電極とで構成してあり、
    前記移動機構は、前記第二の能動電極及び前記第四の能動電極の少なくともいずれか１つが、前記第一の能動電極及び前記第三の能動電極が配置されている位置に応じて移動可能としてあることを特徴とする請求項１１記載の電力伝送システム。
14. 前記受電装置を支持する支持部を、前記第二の能動電極及び前記第二の受動電極を設けてある平板部の下端に備え、
    前記平板部は、連結された第一の分割平板部と第二の分割平板部とを有し、
    前記送電装置に前記受電装置を載置した場合に、前記第二の能動電極と前記第一の能動電極とが重なり、前記第一の分割平板部を前記第二の分割平板部に重ね合わせて閉じた状態又は前記第二の分割平板部に重ね合わせて閉じた状態の前記第一の分割平板部を開いた状態にしてあることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の電力伝送システム。

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