JP2013046439A

JP2013046439A - 非接触給電システム及び電気機器に設けた受電装置

Info

Publication number: JP2013046439A
Application number: JP2011180736A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Furukawa; 薫古川; Tomohiro Ota; 智浩太田; Kiyoshi Ogasawara; 潔小笠原; Toshihiro Akiyama; 稔博秋山
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-08-22
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2013-03-04

Abstract

【課題】複数の１次コイルを隣接して配置した非接触給電装置から受電装置の２次コイルが高効率に電力を受電できるようにした非接触給電システム及び電気機器に設けた受電装置を提供する。
【解決手段】機器Ｅの２次コイルＬ２のコイル外形を、給電装置１の載置面に複数隣接して区画形成された給電エリアＡＲ１毎に配置した１次コイルのコイル外形より大きくした。その結果、機器Ｅを載置面３のどの位置に載置しても、２次コイルＬ２が受電する２次電力がゼロになることはない。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触給電システム及び電気機器に設けた受電装置に関するものである。

近年、電磁誘導方式よる非接触給電技術を使った非接触給電システムが種々提案されている（例えば、特許文献１）。電磁誘導方式よる非接触給電システムは、非接触給電装置の載置面に受電装置を備えた電気機器を載置する。この状態において、非接触給電装置は、備えている１次コイルを励磁させ、電磁誘導にて電気機器の受電装置に設けられた２次コイルを励磁給電する。２次コイルに発生した２次電力は、受電装置内おいて直流電源に変換される。そして、その直流電源は、電気機器の負荷の駆動電源として供給される。

ところで、電磁誘導方式による非接触給電システムでは、広い載置面を有し、その広い載置面に受電装置を備えた電気機器をどの位置に載置しても、受電装置に効率よく給電することのできる非接触給電装置の要求が高まっている。

この実現のために、広い載置面を複数の給電エリアの区分し、その区分した給電エリア毎に、１次コイルを設ける。そして、電気機器が載置面に載置されたとき、非接触装置はその給電装置の受電装置に設けた２次コイルと対向する給電エリアの１次コイルを励磁する。これによって、電気機器は、載置面のどの給電エリアに載置されても受電装置の２次コイルに２次電力が給電される。

特開２０１１−１０９８１０号公報

しかしながら、広い載置面に複数区画形成された給電エリア毎に１次コイルを設けた非接触給電装置では、各給電エリアの１次コイルが隣接して設けられていることから、隣接する１次コイルの磁束が互いに干渉しあう。

そのため、受電装置の２次コイルが、非接触装置の１次コイルに対してずれた位置に配置されたとき、該２次コイルは、該１次コイルと隣接する１次コイルの磁束の影響を受けて、２次電力の受電損失が大きくなる問題が生じる。

詳述すると、図１５に示すように、同一の四角形状の２個の１次コイルＬ１を、前後に励磁した状態で配置する。そして、１次コイルＬ１と同一形状の２次コイルＬ２を、図１５（ａ）に示す手前の１次コイルＬ１上の正対した位置から、図１５（ｂ）に示す後側の１次コイルＬ１上の正対する位置まで移動させる。

図１７の出力電圧線Ｖ１は、各移動位置に対する２次コイルＬ２の出力を示す。なお、図１７の出力は「％」で表し、１００％は１次コイルＬ１の出力電力を２次コイルＬ２が１００％受電したことを意味する。

そして、図１７の出力電圧線Ｖ１から明らかなように、右側又は左側の１次コイルＬ１に対して２次コイルＬ２が正対している時、２次コイルＬ２の２次電力は１００％となる。つまり、２次コイルＬ２は、１次コイルＬ１からの１００％の給電が可能になる。これに対して、２次コイルＬ２が、後側の１次コイルＬ１側に移動するにつれて、２次コイルＬ２の受電効率が低下することがわかる。特に、２次コイルＬ２が、前後の１次コイルＬ１の中間位置に配置された時、最も受電効率が低下する。

次に、図１６に示すように、同一の四角形状の４個の１次コイルＬ１を、前後及び左右に励磁した状態で配置する。そして、１次コイルＬ１と同一形状の２次コイルＬ２を、図１６（ａ）に示す手前にある左右２つの１次コイルＬ１の中間位置に正対した位置から、図１６（ｂ）に後側にある左右２つの１次コイルＬ１の中間位置に正対する位置まで移動させる。

図１７の出力電圧線Ｖ２は、各移動位置に対する２次コイルＬ２の出力を示す。図１７の出力電圧線Ｖ２から明らかなように、２次コイルＬ２を、図１６（ａ）から図１６（ｂ）の間の各位置のほうが、２次コイルＬ２を、図１５（ａ）から図１５（ｂ）の間の各位置に比べて、受電効率が低い。特に、２次コイルＬ２が手前と後側の１次コイルＬ１の中間位置付近に配置された時、２次コイルＬ２の２次電力はゼロとなる。つまり、電気機器の受電装置は、非接触給電装置からの給電が不能になる。

しかも、出力電圧変動率が１０４％と非常に高いことから、電気機器が載置される位置によって、給電効率に大きな差があった。
従って、電気機器が、非接触給電装置の載置面に載置される位置によって、給電を受けることができないことを意味するため、実用的ではなかった。

ちなみに、正四角形状の１次コイルＬ１に対して２次コイルＬ２を円形に変更する。そして、円形の２次コイルＬ２の直径を１次コイルＬ１の辺の長さと同じ場合についても検証してみた。

図１８に示すように、同一の四角形状の２個の１次コイルＬ１を、前後に励磁した状態で配置する。そして、円形の２次コイルＬ２を、図１８（ａ）に示す手前の１次コイルＬ１上の正対した位置から、図１８（ｂ）に示す後側の１次コイルＬ１上の正対する位置まで移動させる。

図２０の出力電圧線Ｖ１は、各移動位置に対する円形の２次コイルＬ２の出力を示す。なお、図２０の出力は「％」で表し、１００％は１次コイルＬ１の出力電力を２次コイルＬ２が１００％受電したことを意味する。

図２０の出力電圧線Ｖ１から明らかなように、右側又は左側の１次コイルＬ１に対して円形の２次コイルＬ２が正対している時、円形の２次コイルＬ２の２次電力は８０％となる。つまり、機器Ｅは、給電装置１からの８０％の給電が可能になる。これに対して、円形の２次コイルＬ２が、後側の１次コイルＬ１側に移動するにつれて、２次コイルＬ２の受電効率が低下することがわかる。特に、２次コイルＬ２が、前後の１次コイルＬ１の中間位置に配置された時、最も受電効率が低下する。

次に、図１９に示すように、同一の四角形状の４個の１次コイルＬ１を、前後及び左右に励磁した状態で配置する。そして、円形の２次コイルＬ２を、図１９（ａ）に示す手前にある左右２つの１次コイルＬ１の中間位置に正対した位置から、図１９（ｂ）に示す後側にある左右２つの１次コイルＬ１の中間位置に正対する位置まで移動させる。

図２０の出力電圧線Ｖ２は、各移動位置に対する２次コイルＬ２の出力を示す。図２０の出力電圧線Ｖ２から明らかなように、円形の２次コイルＬ２を、図１９（ａ）から図１９（ｂ）の間の各位置のほうが、円形の２次コイルＬ２を、図１８（ａ）から図１８（ｂ）の間の各位置に比べて、受電効率が低い。特に、２次コイルＬ２が手前と後側の１次コイルＬ１の中間位置付近に配置された時、２次コイルＬ２の２次電力はゼロとなる。つまり、電気機器（給電装置）は、非接触給電装置からの給電が不能になる。

従って、この場合にも、電気機器が、非接触給電装置の載置面に載置される位置によって、給電を受けることができないことを意味するため、実用的ではなかった。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の１次コイルを隣接して配置した非接触給電装置から受電装置の２次コイルが高効率に電力を受電できる非接触給電システム及び電気機器に設けた受電装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の非接触給電システムは、複数の給電エリアが隣接して区画形成された載置面を有し、その給電エリア毎に１次コイルが配置された非接触給電装置と、２次コイルを設けた受電装置を有した電気機器とからなり、前記載置面に載置された前記電気機器に対して、前記１次コイルを励磁し、電磁誘導現象を利用して前記２次コイルに２次電力を給電する非接触給電システムであって、前記２次コイルのコイル外形を、前記１次コイルのコイル外形より大きくしたことを特徴とする。

また、上記構成において、前記２次コイルのコイル外形を、前記１次コイルのコイル外形に対して、１．２５倍以上、１．７倍以下にすることが好ましい。
また、上記構成において、前記２次コイルのコイル外形を、前記１次コイルのコイル外形に対して、１．３倍以上、１．４５倍以下にすることが好ましい。

また、上記構成において、前記２次コイルのコイル外形を、前記１次コイルのコイル外形に対して、１．４倍にすることが好ましい。
また、上記構成において、前記載置面に区画形成された前記各給電エリアは四角形状であって、前記各給電エリアに対して設けられた前記１次コイルのコイル外形は前記給電エリアの形状に合わせて四角形状であり、前記２次コイルのコイル外形は前記１次コイルのコイル外形に合わせて相似の四角形状であることが好ましい。

また、上記構成において、前記１次コイル及び前記２次コイルは、それぞれ磁性体に巻回されていることが好ましい。
上記課題を解決するために、本発明の電気機器に設けられた受電装置は、複数の給電エリアが隣接して区画形成された非接触給電装置の載置面に載置され、その載置された載置面上の給電エリアの１次コイルの励磁により、２次コイルが電磁誘導にて２次電力を受電するようにした電気器に設けられた受電装置であって、前記２次コイルのコイル外形を、前記１次コイルのコイル外形より大きくしたことを特徴とする。

また、上記構成において、前記２次コイルのコイル外形を、前記１次コイルのコイル外形に対して、１．４倍にすることが好ましい。
また、上記構成において、前記２次コイルのコイル外形は、前記１次コイルのコイル外形に合わせて相似の四角形状であることが好ましい。

また、上記構成において、前記１次コイル及び前記２次コイルは、それぞれ磁性体に巻回されていることが好ましい。

本発明によれば、複数の１次コイルを隣接して配置した非接触給電装置から受電装置の２次コイルが高効率に電力を受電することができる。

非接触給電システムの非接触給電装置と電気機器を示す全体斜視図。各給電エリアの１次コイルの配列状態を示す説明図。磁性体に巻回された１次コイルを説明する図であって、（ａ）はその断面図、（ｂ）はその平面図。磁性体に巻回された２次コイルを説明する図であって、（ａ）はその断面図、（ｂ）はその下面図。２次コイルを隣接する２個の１次コイル上を一方の位置から他方の位置まで移動させる状態を説明する図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側断面図。２次コイルを隣接した４個の１次コイル上を、一方の位置から他方の位置まで移動させる状態を示す図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側断面図。１次コイルのコイル外形に対して１．４倍のコイル外形の２次コイルの各移動位置に対する２次コイルの出力を示すグラフ。１次コイルのコイル外形に対して１．３５倍のコイル外形の２次コイルの各移動位置に対する２次コイルの出力を示すグラフ。１次コイルのコイル外形に対して１．３倍のコイル外形の２次コイルの各移動位置に対する２次コイルの出力を示すグラフ。１次コイルのコイル外形に対して１．２５倍のコイル外形の２次コイルの各移動位置に対する２次コイルの出力を示すグラフ。１次コイルのコイル外形に対して１．４５倍のコイル外形の２次コイルの各移動位置に対する２次コイルの出力を示すグラフ。１次コイルのコイル外形に対して１．５倍のコイル外形の２次コイルの各移動位置に対する２次コイルの出力を示すグラフ。１次コイルのコイル外形に対して２倍のコイル外形の２次コイルの移動位置に対する２次コイルの出力を示すグラフ。２次コイルの各コイル外形に対する出力電圧変動率を示すグラフ。コイル外形が同じ１次コイルと２次コイルの位置ずれによる２次コイルの受電電圧を説明するための図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側断面図。同じく、コイル外形が同じ１次コイルと２次コイルの位置ずれによる２次コイルの受電電圧を説明するための図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側断面図。コイル外形が同じ１次コイルと２次コイルの位置ずれによる各移動位置に対する２次コイルの出力を示すグラフ。四角形の１次コイルと円形の２次コイルの位置ずれによる２次コイルの受電電圧を説明するための図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側断面図。同じく、四角形の１次コイルと円形の２次コイルの位置ずれによる２次コイルの受電電圧を説明するための図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側断面図。四角形の１次コイルと円形の２次コイルの位置ずれによる各移動位置に対する２次コイルの出力を示すグラフ。

以下、本発明の非接触給電システムを具体化した実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、非接触給電システムは、非接触給電装置（以下、単に給電装置という）１とその給電装置１から非接触給電される電気機器（以下、単に機器という）Ｅを有している。

給電装置１は、四角形の板状の筐体２を有し、その上面が平面であって機器Ｅを載置する載置面３を形成している。載置面３は、複数の四角形状の給電エリアＡＲ１が区画形成され、本実施形態では、左右方向に３個、前後方向に４個並ぶように１２個の給電エリアＡＲ１が区画形成されている。

筐体２内であって、区画形成された各給電エリアＡＲ１に対応する位置に、図２に示すように、給電エリアＡＲ１の外形形状にあわせて四角形状に巻回された１次コイルＬ１が配置されている。

各１次コイルＬ１は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、四角板状の軟磁性材料（ソフトフェライト）よりなる磁性体１０に巻回されている。四角板状の磁性体１０は、外形が本実施形態では、左右の長さＤＸ０が４２ｍｍ、前後の長さＤＹ０が４２ｍｍの正四角形をなしている。磁性体１０は、その本体部１１の中央部に四角形状のコア部１２が上方に向かって突出形成されている。

１次コイルＬ１は、磁性体１０のコア部１２に巻回される。そして、磁性体１０のコア部１２に巻回された１次コイルＬ１は、上方から見て正四角形に巻回されている。本実施形態では、正四角形状に巻回された１次コイルＬ１のコイル外形は、左右の長さＤＸ１が４０ｍｍ、前後の長さＤＹ１が４０ｍｍの正四角形をなしている。そして、コア部１２に１次コイルＬ１を巻回した磁性体１０は、筐体２内であって各給電エリアＡＲ１に対応する位置に配置固定される。

なお、本実施形態では、１次コイルＬ１を巻回した各磁性体１０は、隣接する磁性体１０と間隔（１ｍｍ程度）を開けて配置固定されている。
また、図２に示すように、筐体２内であって、各給電エリアＡＲ１から外れた位置には、各給電エリアＡＲ１の１次コイルＬ１毎に設けられた基本給電ユニット回路Ｍが実装されている。さらに、基本給電ユニット回路Ｍに隣接した位置には、各基本給電ユニット回路Ｍに電源を供給する電源回路Ｇ及び各基本給電ユニット回路Ｍを統括制御する共通ユニット回路Ｕが実装されている。

１次コイルＬ１毎に設けられた基本給電ユニット回路Ｍは、対応する１次コイルＬ１を単独でまたは他の１次コイルＬ１と協働して励磁駆動し、給電エリアＡＲ１に載置された機器Ｅに対して非接触給電をするようになっている。

一方、給電装置１から電磁誘導で給電を受ける機器Ｅは、その筐体５の下面に給電装置１の給電エリアＡＲ１に対する受電エリアＡＲ２を形成し、その筐体５内に２次コイルＬ２を有している。

２次コイルＬ２は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、四角板状の軟磁性材料（ソフトフェライト）よりなる磁性体３０に巻回されている。四角板状の磁性体３０は、外形が本実施形態では、左右の長さＤＸ２が５８ｍｍ、前後の長さＤＹ２が５８ｍｍの正四角形をなしている。磁性体３０は、その本体部３１の中央部に四角形状のコア部３２が下方に向かって突出形成されている。

２次コイルＬ２は、磁性体３０のコア部３２に巻回される。そして、磁性体３０のコア部３２に巻回された２次コイルＬ２は、下方から見て正四角形に巻回されている。本実施形態では、正四角形状に巻回された２次コイルＬ２のコイル外形は、左右の長さＤＸ３が５６ｍｍ、前後の長さＤＹ３が５６ｍｍの正四角形をなしている。そして、コア部３２に２次コイルＬ２を巻回した磁性体３０は、筐体５内であって受電エリアＡＲ２の位置に配置固定される。

そして、２次コイルＬ２は、機器Ｅが給電装置１の載置面３に載置されたとき、その直下に位置する給電エリアＡＲ１の１次コイルＬ１が給電励磁されて、電磁誘導にて２次電力を受電する。ちなみに、２次コイルＬ２が受電する２次電力は、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の磁気結合によって左右される。つまり、１つの１次コイルＬ１に対して２次コイルＬ２が正対しているとき、２次コイルＬ２は最大の２次電力を受電する。また、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２との相対位置がずれると、隣接する１次コイルＬ１の磁束との干渉で、２次コイルＬ２が受電する２次電力は変動する。

そして、２次コイルＬ２が受電した２次電力は、筐体５内であって２次コイルＬ２に隣接した位置に実装された受電装置７に設けた整流回路で整流され、ＤＣ／ＤＣコンバータで所望の直流電圧に変換されて機器Ｅの負荷に供給される。

次に、上記のように構成した、給電装置１と機器Ｅからなる非接触給電システムの作用について説明する。
まず、図５（ａ）（ｂ）に示すように、２個の１次コイルＬ１を、左右に励磁した状態で配置する。そして、２次コイルＬ２を、その中心点Ｐ１ｂが図５に実線で示す左側の１次コイルＬ１の中心点Ｐ１ａと一致する正対した位置から、図５に２点鎖線で示す右側の１次コイルＬ１の中心点Ｐ１ａと一致する正対する位置まで移動させる。

そして、この時、各移動位置おける２次コイルＬ２が受電する出力が、図７の出力電圧線Ｖ１に示すように得られた。なお、図７の出力は「％」で表し、１００％は１次コイルＬ１の出力電力を１００％受電したことを意味する。

次に、図６（ａ）（ｂ）で示すように、４個の１次コイルＬ１を、前後及び左右に励磁した状態で配置する。そして、２次コイルＬ２を、その中心点Ｐ１ｂが図６に実線で示す左側にある前後２つの１次コイルＬ１の中間点Ｐ３と一致する位置から、図６に２点鎖線で示す右側にある前後２つの１次コイルＬ１の中間点Ｐ４と一致する位置まで移動させる。そして、各移動位置おける２次コイルＬ２が受電する出力が、図７の出力電圧線Ｖ２に示すように得られた。

図７の出力電圧線Ｖ１，Ｖ２から明らかなように、最小の出力を受電する位置と最大の出力を受電する位置での出力電圧変動率が３１％と非常に小さいことが分かる。
つまり、機器Ｅが載置面３に載置される位置で、２次コイルＬ２の２次電力がゼロになる位置はなく、出力がほぼ４０％を中心に大差のない給電効率で給電を受けることができる。

これは、２次コイルＬ２のコイル外形が５６ｍｍ×５６ｍｍに対して、１次コイルＬ１のコイル外形が４０ｍｍ×４０ｍｍであって、２次コイルＬ２のコイル外形が１次コイルＬ１のコイル外形より大きいことが起因すると考えられる。

そこで、４０ｍｍ×４０ｍｍの１次コイルＬ１のコイル外形に対して、２次コイルのコイル外形を種々変更して検証してみた。
（検証例１）
検証例１は、４０ｍｍ×４０ｍｍの１次コイルＬ１に対して、２次コイルＬ２のコイル外形を５４ｍｍ×５４ｍｍに変更して検証した。そして、コイル外形が５４ｍｍ×５４ｍｍの２次コイルＬ２を、図５に実線で示す位置から図５に２点鎖線で示す位置まで１次コイルＬ１上を移動させる。そして、各移動位置おける２次コイルＬ２が受電する出力が、図８の出力電圧線Ｖ１に示すように得られた。

また、コイル外形が５４ｍｍ×５４ｍｍの２次コイルＬ２を、図６に実線で示す位置から図６に２点鎖線で示す位置まで１次コイルＬ１上を移動させた。そして、各移動位置おける２次コイルＬ２が受電する出力が、図８の出力電圧線Ｖ２に示すように得られた。

図８の出力電圧線Ｖ１，Ｖ２から明らかなように、機器Ｅが載置面３に載置される位置で、２次コイルＬ２の２次電力がゼロになる位置はなく、最小の出力を受電する位置と最大の出力を受電する位置での出力電圧変動率が３９％となる。
（検証例２）
検証例２は、４０ｍｍ×４０ｍｍの１次コイルＬ１に対して、２次コイルＬ２のコイル外形を５２ｍｍ×５２ｍｍに変更して検証した。そして、コイル外形が５２ｍｍ×５２ｍｍの２次コイルＬ２を、図５に実線で示す位置から図５に２点鎖線で示す位置まで１次コイルＬ１上を移動させる。そして、各移動位置おける２次コイルＬ２が受電する出力が、図９の出力電圧線Ｖ１に示すように得られた。

また、コイル外形が５２ｍｍ×５２ｍｍの２次コイルＬ２を、図６に実線で示す位置から図６に２点鎖線で示す位置まで１次コイルＬ１上を移動させた。そして、各移動位置おける２次コイルＬ２が受電する出力が、図９の出力電圧線Ｖ２に示すように得られた。

図９の出力電圧線Ｖ１，Ｖ２から明らかなように、機器Ｅが載置面３に載置される位置で、２次コイルＬ２の２次電力がゼロになる位置はなく、最小の出力を受電する位置と最大の出力を受電する位置での出力電圧変動率が５４％となる。
（検証例３）
検証例３は、４０ｍｍ×４０ｍｍの１次コイルＬ１に対して、２次コイルＬ２のコイル外形を５０ｍｍ×５０ｍｍに変更して検証した。そして、コイル外形が５０ｍｍ×５０ｍｍの２次コイルＬ２を、図５に実線で示す位置から図５に２点鎖線で示す位置まで１次コイルＬ１上を移動させる。そして、各移動位置おける２次コイルＬ２が受電する出力が、図１０の出力電圧線Ｖ１に示すように得られた。

また、コイル外形が５０ｍｍ×５０ｍｍの２次コイルＬ２を、図６に実線で示す位置から図６に２点鎖線で示す位置まで１次コイルＬ１上を移動させた。そして、各移動位置おける２次コイルＬ２が受電する出力が、図１０の出力電圧線Ｖ２に示すように得られた。

図１０の出力電圧線Ｖ１，Ｖ２から明らかなように、機器Ｅが載置面３に載置される位置で、２次コイルＬ２の２次電力がゼロになる位置はなく、最小の出力を受電する位置と最大の出力を受電する位置での出力電圧変動率が７１％となる。
（検証例４）
検証例４は、４０ｍｍ×４０ｍｍの１次コイルＬ１に対して、２次コイルＬ２のコイル外形を５８ｍｍ×５８ｍｍに変更して検証した。そして、コイル外形が５８ｍｍ×５８ｍｍの２次コイルＬ２を、図５に実線で示す位置から図５に２点鎖線で示す位置まで１次コイルＬ１上を移動させる。そして、各移動位置おける２次コイルＬ２が受電する出力が、図１１の出力電圧線Ｖ１に示すように得られた。

また、コイル外形が５８ｍｍ×５８ｍｍの２次コイルＬ２を、図６に実線で示す位置から図６に２点鎖線で示す位置まで１次コイルＬ１上を移動させた。そして、各移動位置おける２次コイルＬ２が受電する出力が、図１１の出力電圧線Ｖ２に示すように得られた。

図１１の出力電圧線Ｖ１，Ｖ２から明らかなように、機器Ｅが載置面３に載置される位置で、２次コイルＬ２の２次電力がゼロになる位置はなく、最小の出力を受電する位置と最大の出力を受電する位置での出力電圧変動率が５０％となる。
（検証例５）
検証例５は、４０ｍｍ×４０ｍｍの１次コイルＬ１に対して、２次コイルＬ２のコイル外形を６０ｍｍ×６０ｍｍに変更して検証した。そして、コイル外形が６０ｍｍ×６０ｍｍの２次コイルＬ２を、図５に実線で示す位置から図５に２点鎖線で示す位置まで１次コイルＬ１上を移動させる。そして、この時、各移動位置おける２次コイルＬ２が受電する出力が、図１２の出力電圧線Ｖ１に示すように得られた。

また、コイル外形が６０ｍｍ×６０ｍｍの２次コイルＬ２を、図６に実線で示す位置から図６に２点鎖線で示す位置まで１次コイルＬ１上を移動させた。そして、各移動位置おける２次コイルＬ２が受電する出力が、図１２の出力電圧線Ｖ２に示すように得られた。

図１２の出力電圧線Ｖ１，Ｖ２から明らかなように、機器Ｅが載置面３される位置で、２次コイルＬ２の２次電力がゼロになる位置はなく、最小の出力を受電する位置と最大の出力を受電する位置での出力電圧変動率が６２％となる。
（検証例６）
検証例６は、４０ｍｍ×４０ｍｍの１次コイルＬ１に対して、２次コイルＬ２のコイル外形を８０ｍｍ×８０ｍｍに変更して検証した。そして、コイル外形が８０ｍｍ×８０ｍｍの２次コイルＬ２を、図５に実線で示す位置から図５に２点鎖線で示す位置まで１次コイルＬ１上を移動させる。そして、各移動位置おける２次コイルＬ２が受電する出力が、図１３の出力電圧線Ｖ１に示すように得られた。

また、コイル外形が６０ｍｍ×６０ｍｍの２次コイルＬ２を、図６に実線で示す位置から図６に２点鎖線で示す位置まで１次コイルＬ１上を移動させた。そして、各移動位置おける２次コイルＬ２が受電する出力が、図１３の出力電圧線Ｖ２に示すように得られた。

図１３の出力電圧線Ｖ１，Ｖ２から明らかなように、機器Ｅが載置面３される位置で、２次コイルＬ２の２次電力がゼロになる位置はなく、最小の出力を受電する位置と最大の出力を受電する位置での出力電圧変動率が８５％となる。

同様な検証を、２次コイルＬ２のコイル外形について、４０ｍｍ×４０ｍｍから８０ｍｍ×８０ｍｍまで行った。図１４は、２次コイルＬ２のコイル外形について、４０ｍｍ×４０ｍｍから８０ｍｍ×８０ｍｍまで行った際に得られた２次コイルＬ２のコイル外形に対する出力電圧変動率（％）を示す。

そして、図８〜図１３に示す検証例１〜検証例６によって得られた出力電圧変動率（％）、及び、図１４に示すコイル外形を４０ｍｍ×４０ｍｍから８０ｍｍ×８０ｍｍまで変更して得られた出力電圧変動率（％）から、以下のことがわかる。

（１）４０ｍｍ×４０ｍｍの１次コイルＬ１に対して、２次コイルＬ２のコイル外形が５６ｍｍ×５６ｍｍのとき、出力電圧変動率が３１％となって、最も小さな出力電圧変動率になる。言い換えれば、１次コイルＬ１のコイル外形に対して、２次コイルＬ２のコイル外形が１．４倍のとき、最も小さな出力電圧変動率になる。

（２）４０ｍｍ×４０ｍｍの１次コイルＬ１に対して、２次コイルＬ２のコイル外形が５０ｍｍ×５０ｍｍ〜８０ｍｍ×８０ｍｍの範囲であれば、２次コイルＬ２を載置面３のどの位置に配置しても、２次コイルＬ２の２次電力はゼロになることはない。

言い換えれば、１次コイルＬ１のコイル外形に対して、２次コイルＬ２のコイル外形が１．２５〜２．０倍であれば、２次コイルＬ２の２次電力はゼロになることはない。
（３）４０ｍｍ×４０ｍｍの１次コイルＬ１と５６ｍｍ×５６ｍｍの２次コイルＬ２を基準として、２次コイルＬ２のコイル外形を、４０ｍｍ×４０ｍｍの１次コイルＬ１のコイル外形に近づけるほど、出力電圧変動率は大きくなる。

言い換えれば、１次コイルＬ１のコイル外形の１．４倍のコイル外形の２次コイルＬ２を基準に、その２次コイルＬ２のコイル外形を１．４倍より小さくするほど、出力電圧変動率は大きくなる。

このとき、２次コイルＬ２のコイル外形を１．４倍より小さくする場合、実用性を考えると、２次コイルＬ２を載置面３（給電エリアＡＲ１）のどの位置に配置しても、最大で出力電圧変動率がほぼ７０％であることが好ましい。従って、図１４から明らかなように、２次コイルＬ２のコイル外形は、５０ｍｍ×５０ｍｍのまでとなる。つまり、２次コイルＬ２のコイル外形を、１次コイルＬ１のコイル外形の１．２５倍以上にするのが好ましい。

さらに、２次コイルＬ２のコイル外形を５２ｍｍ×５２ｍｍまでにすると、出力電圧変動率が５４％以下になりさらに好ましい。つまり、２次コイルＬ２のコイル外形を、１次コイルＬ１のコイル外形の１．３倍以上にするのがさらに好ましい。

（４）４０ｍｍ×４０ｍｍの１次コイルＬ１と５６ｍｍ×５６ｍｍの２次コイルＬ２を基準として、２次コイルＬ２のコイル外形を、大きくするほど、出力電圧変動率が大きくなる。

言い換えれば、１次コイルＬ１のコイル外形の１．４倍のコイル外形の２次コイルＬ２を基準に、その２次コイルＬ２のコイル外形を１．４倍より大きくするほど、出力電圧変動率は大きくなる。

このとき、２次コイルＬ２のコイル外形を１．４倍より大きくする場合、実用性を考えると、２次コイルＬ２を載置面３（給電エリアＡＲ１）のどの位置に配置しても、最大で出力電圧変動率がほぼ７０％であることが好ましい。従って、図１４から明らかなように、２次コイルＬ２のコイル外形は、６８ｍｍ×６８ｍｍのまでとなる。つまり、２次コイルＬ２のコイル外形を、１次コイルＬ１のコイル外形の１．７倍以下にするのが好ましい。

さらに、２次コイルＬ２のコイル外形を５８ｍｍ×５８ｍｍまでにすると、出力電圧変動率が５０％以下になりさらに好ましい。つまり、２次コイルＬ２のコイル外形を、１次コイルＬ１のコイル外形の１．４５倍以下にするのがさらに好ましい。

以上のことから、１次コイルＬ１のコイル外形に対して、２次コイルＬ２のコイル外形を１．２５倍〜１．７倍に設定すると、出力電圧変動率がほぼ７０％のとなり実用可能なものとなる。

さらに、１次コイルＬ１のコイル外形に対して、２次コイルＬ２のコイル外形を１．３倍〜１．４５倍に設定すると、出力電圧変動率がほぼ５０％のとなりさらに実用可能なものとなる。

次に、上記のように構成した実施形態の効果を以下に記載する。
（１）上記実施形態によれば、機器Ｅの２次コイルＬ２のコイル外形を、給電装置１の１次コイルＬ１のコイル外形より大きくしたので、機器Ｅを載置面３のどの位置に載置しても、２次コイルＬ２が受電する２次電力がゼロになることはない。

（２）上記実施形態によれば、１次コイルＬ１のコイル外形に対して２次コイルＬ２のコイル外形を、１．２５倍以上、１．７倍以下にすることで、出力電圧変動率が７０％以下となり、好ましい出力電圧変動率するこができる。

（３）上記実施形態によれば、１次コイルＬ１のコイル外形に対して２次コイルＬ２のコイル外形を、１．３倍以上、１．４５倍以下にすることで、出力電圧変動率が５０％以下となり、さらに好ましい出力電圧変動率するこができる。

（４）上記実施形態によれば、１次コイルＬ１のコイル外形に対して機器Ｅの２次コイルＬ２のコイル外形を１．４倍にしたことで、出力電圧変動率が３１％にすることができる。従って、機器Ｅを載置面３のどの位置に載置しても、２次コイルＬ２が受電する２次電力の変動を小さくできる。即ち、機器Ｅが載置面３の載置された位置によって、２次コイルＬ２が受電する２次電力の偏りを非常に小さくできる。その結果、載置面３に載置する際、その載置位置を気にすることなく機器Ｅを載置することができる。

（５）上記実施形態によれば、１次コイルＬ１を四角形状にした。従って、１次コイルＬ１が四角形状になることにより、給電エリアＡＲ１における１次コイルＬ１の励磁磁束の空白箇所がなくなり、給電効率をより高めることができる。

尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○上記実施形態では、１次コイルＬ１のコイル外形を４０ｍｍ×４０ｍｍにしたが、これに限定されるものではなく適宜変更して実施してもよい。この場合、１次コイルＬ１のコイル外形の変更に相対して、２次コイルＬ２のコイル外形を変更する必要がある。

○上記実施形態では、磁束を高めるために１次コイルＬ１及び２次コイルＬ２を、それぞれ磁性体１０，３０に巻回したが、これを省力して実施してもよい。
○上記実施形態では、１次コイルＬ１を正四角形状にしたが、１次コイルを長方形状や６角形状にして実施してもよい。この場合にも、長方形状や６角形状の各給電エリアにおける１次コイルの励磁磁束の空白箇所をなくすことができる。なお、この場合、１次コイルＬ１のコイル外形の変更に相対して、２次コイルＬ２のコイル外形を相似であってその比率を変更する必要がある。

○上記実施形態では、隣接する１次コイルＬ１を巻回する磁性体１０について、間隔（１ｍｍ）を開けて実施したが、適宜変更して実施してもよい。勿論、磁性体１０同士を当接して実施しもよい。

○上記実施形態では、給電エリアＡＲ１の数を１２個形成したが、これに限定されるものではなく、適宜変更して実施してもよい。

１…給電装置（非接触給電装置）、２，５…筺体、３…載置面、７…受電装置、１０，３０…磁性体、１１，３１…本体部、１２，３２…コア部、Ｅ…機器（電気機器）、ＡＲ１…給電エリア、ＡＲ２…受電エリア、Ｌ１…１次コイル、Ｌ２…２次コイル、ＤＸ０〜ＤＸ３、ＤＹ０〜ＤＹ３…長さ、Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ…中心点、Ｐ３，Ｐ４…中間点、Ｖ１，Ｖ２…出力電圧線。

Claims

複数の給電エリアが隣接して区画形成された載置面を有し、その給電エリア毎に１次コイルが配置された非接触給電装置と、２次コイルを設けた受電装置を有した電気機器とからなり、前記載置面に載置された前記電気機器に対して、前記１次コイルを励磁し、電磁誘導現象を利用して前記２次コイルに２次電力を給電する非接触給電システムであって、
前記２次コイルのコイル外形を、前記１次コイルのコイル外形より大きくしたことを特徴とする非接触給電システム。
請求項１に記載の非接触給電システムにおいて、
前記２次コイルのコイル外形を、前記１次コイルのコイル外形に対して、１．２５倍以上、１．７倍以下にしたことを特徴とする非接触給電システム。
請求項１又は２に記載の非接触給電システムにおいて、
前記２次コイルのコイル外形を、前記１次コイルのコイル外形に対して、１．３倍以上、１．４５倍以下にしたことを特徴とする非接触給電システム。
請求項１〜３のいずれか１つに記載の非接触給電システムにおいて、
前記２次コイルのコイル外形を、前記１次コイルのコイル外形に対して、１．４倍にしたことを特徴とする非接触給電システム。
請求項１〜４のいずれか１つに記載の非接触給電システムにおいて、
前記載置面に区画形成された前記各給電エリアは四角形状であって、前記各給電エリアに対して設けられた前記１次コイルのコイル外形は前記給電エリアの形状に合わせて四角形状であり、前記２次コイルのコイル外形は前記１次コイルのコイル外形に合わせて相似の四角形状であることを特徴とする非接触給電システム。
請求項１〜５のいずれか１つに記載の非接触給電システムにおいて、
前記１次コイル及び前記２次コイルは、それぞれ磁性体に巻回されていることを特徴とする非接触給電システム。
複数の給電エリアが隣接して区画形成された非接触給電装置の載置面に載置され、その載置された載置面上の給電エリアの１次コイルの励磁により、２次コイルが電磁誘導にて２次電力を受電するようにした電気機器に設けられた受電装置であって、
前記２次コイルのコイル外形を、前記１次コイルのコイル外形より大きくしたことを特徴とする電気機器に設けられた受電装置。
請求項７に記載の電気機器に設けられた受電装置において、
前記２次コイルのコイル外形を、前記１次コイルのコイル外形に対して、１．２５倍以上、１．７倍以下にしたことを特徴とする電気機器に設けられた受電装置。
請求項７又は８に記載の電気機器に設けられた受電装置において、
前記２次コイルのコイル外形を、前記１次コイルのコイル外形に対して、１．３倍以上、１．４５倍以下にしたことを特徴とする電気機器に設けられた受電装置。
請求項７〜９のいずれか１つに記載の電気機器に設けられた受電装置において、
前記２次コイルのコイル外形を、前記１次コイルのコイル外形に対して、１．４倍にしたことを特徴とする電気機器に設けられた受電装置。
請求項７〜１０のいずれか１つに記載の電気機器に設けられた受電装置において、
前記２次コイルのコイル外形は、前記１次コイルのコイル外形に合わせて相似の四角形状であることを特徴とする電気機器に設けられた受電装置。
請求項７〜１１のいずれか１つに記載の電気機器に設けられた受電装置において、
前記１次コイル及び前記２次コイルは、それぞれ磁性体に巻回されていることを特徴とする電気機器に設けられた受電装置。