JP2013240263A - 磁界空間の形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】給電モジュールにおけるコイルと受電モジュールにおけるコイルとの間に、意図的に磁界強度の小さな磁界空間を形成し、更に、磁界強度の小さな磁界空間の形成場所や、磁界空間の大きさや、磁界空間の形状を制御可能な磁界空間の形成方法を提供する。
【解決手段】給電共振器２２から受電共振器３２に共振現象により電力を供給することで、給電共振器２２と受電共振器３２との間に、比較的小さな磁界強度を有する磁界空間Ｚを形成することができる。その際、交流電源から給電モジュール２に供給する交流電力の周波数を逆相共振モードに設定又は同相共振モードに設定することにより、磁界空間Ｚの形成場所を変更でき、また、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離Ａ及び受電共振器３２と受電コイル３１との間の距離Ｂを変更することにより、磁界空間Ｚの大きさを変更することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、比較的磁界強度が小さな磁界空間を形成する方法に関する。

近年、ノート型ＰＣ、タブレット型ＰＣ、デジタルカメラ、携帯電話など人が携帯しながら使用できる小型の電子機器が急速に普及してきている。そして、これらの電子機器の多くには充電池が搭載されており、定期的な充電が必要とされる。この電子機器の充電池への充電作業を簡易にするために、給電装置と電子機器に搭載された受電装置との間で無線による電力伝送を利用した給電技術（無線電力伝送技術）により、充電池を充電する機器が増えつつある。

例えば、無線電力伝送技術としては、給電装置及び受電装置が備える共振器間の共振現象を利用して磁場を結合させることにより電力伝送を行う無線電力伝送技術が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。

上記の無線電力伝送技術では、共振器間の共振現象時に給電装置及び受電装置が備える共振器周辺に磁界が発生する。その結果、給電装置や受電装置の内部や外部に配置された整流器、充電池、その他の電子部品などに、磁界に起因する渦電流が発生して発熱し、整流器や充電池や電子部品などに悪影響を及ぼす問題がある。

上記磁界による問題を解決するために、例えば、特許文献２には、非接触給電による電力伝送を行なう給電装置において、漏洩電磁界を低減させることができるとする電力伝送システムが開示されている。また、特許文献３には、送電コイルと受電コイルの間の磁場を小さくすることができるとする送受電装置が開示されている。

特開２０１０−２３９７６９号公報 特開２０１１−１４７２１３号公報 特開２０１０−２３９８４７号公報

しかしながら、特許文献２の電力伝送システム及び特許文献３の送受電装置には、意図的に磁界強度の小さい磁界空間を形成することまでは言及されておらず、更に、給電装置や受電装置において、整流器、充電池、その他の電子部品などが配置される場所や大きさなどを考慮して、磁界強度の小さい磁界空間をどこに、どれだけの大きさで、どのような形状で発生させるかといった発想までは、言及されていない。

そこで、本発明の目的は、給電モジュールにおけるコイルと受電モジュールにおけるコイルとの間に、意図的に磁界強度の小さな磁界空間を形成し、更に、磁界強度の小さな磁界空間の形成場所や、磁界空間の大きさや、磁界空間の形状を制御可能な磁界空間の形成方法を提供することにある。

上記課題を解決するための発明の一つは、給電モジュールにおけるコイルから受電モジュールにおけるコイルに共振現象により電力を供給する際に、前記給電モジュールにおけるコイルと前記受電モジュールにおけるコイルとの間の所望位置に、当該所望位置以外の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間を形成することを特徴とする磁界空間の形成方法である。

上記方法によれば、給電モジュールにおけるコイルから受電モジュールにおけるコイルに共振現象により電力を供給することで、給電モジュールにおけるコイルと受電モジュールにおけるコイルとの間の所望位置に、当該所望位置以外の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間を形成することができる。

また、上記課題を解決するための発明の一つは、前記給電モジュールにおけるコイル周辺に発生する磁界と前記受電モジュールにおけるコイル周辺に発生する磁界とが打ち消し合うことにより、前記給電モジュールにおけるコイルと前記受電モジュールにおけるコイルとの間の所望位置に、当該所望位置以外の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間が形成される程度に、前記給電モジュールにおけるコイルと前記受電モジュールにおけるコイルとを近接配置することを特徴とする磁界空間の形成方法である。

上記方法によれば、給電モジュールにおけるコイルから受電モジュールにおけるコイルに共振現象により電力を供給する際に、給電モジュールにおけるコイルと受電モジュールにおけるコイルとを近接配置することにより、給電モジュールにおけるコイル周辺に発生する磁界と受電モジュールにおけるコイル周辺に発生する磁界とが打ち消し合って、給電モジュールにおけるコイルと受電モジュールにおけるコイルとの間の所望位置に、当該所望位置以外の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間を形成することができる。

また、上記課題を解決するための発明の一つは、上記磁界空間の形成方法において、前記給電モジュールにおけるコイルから前記受電モジュールにおけるコイルに対して前記共振現象により電力を供給するときに、前記給電モジュールにおけるコイルに流れる電流の向きと前記受電モジュールにおけるコイルに流れる電流の向きとが、逆向きになるように、前記給電モジュールにおけるコイルに供給する電力の周波数を設定することを特徴としている。

上記方法では、共振現象を利用した電力伝送を行う際に、給電モジュールにおけるコイルと受電モジュールにおけるコイルを近接配置することにより、給電モジュールにおけるコイルと受電モジュールにおけるコイルとの結合の強さを表す結合係数が高くなる。このように結合係数が高い状態で、伝送特性『Ｓ２１』（給電モジュールにおけるコイルから受電モジュールにおけるコイルに電力を送電する際の送電効率の指標となる値）を計測すると、その測定波形は低周波側と高周波側とにピークが分離する。
そして、この高周波側のピーク付近の周波数に、給電モジュールにおけるコイルに供給する電力の周波数を設定することにより、給電モジュールにおけるコイルに流れる電流の向きと受電モジュールにおけるコイルに流れる電流の向きとが逆向きになり、給電モジュールにおけるコイルの内周側に発生する磁界と受電モジュールにおけるコイルの内周側に発生する磁界とが打ち消し合うことにより、給電モジュールにおけるコイル及び受電モジュールにおけるコイルの内周側に、磁界による影響が低減されて、給電モジュールにおけるコイル及び受電モジュールにおけるコイルの内周側以外の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間を形成することができる。

また、上記課題を解決するための発明の一つは、上記磁界空間の形成方法において、前記給電モジュールにおけるコイルから前記受電モジュールにおけるコイルに対して前記共振現象により電力を供給するときに、前記給電モジュールにおけるコイルに流れる電流の向きと前記受電モジュールにおけるコイルに流れる電流の向きとが、同じ向きになるように、前記給電モジュールにおけるコイルに供給する電力の周波数を設定することを特徴としている。

上記方法では、共振現象を利用した電力伝送を行う際に、給電モジュールにおけるコイルと受電モジュールにおけるコイルを近接配置することにより、給電モジュールにおけるコイルと受電モジュールにおけるコイルとの結合の強さを表す結合係数が高くなる。このように結合係数が高い状態で、伝送特性『Ｓ２１』（給電モジュールにおけるコイルから受電モジュールにおけるコイルに電力を送電する際の送電効率の指標となる値）を計測すると、その測定波形は低周波側と高周波側とにピークが分離する。
そして、この低周波側のピーク付近の周波数に、給電モジュールにおけるコイルに供給する電力の周波数を設定することにより、給電モジュールにおけるコイルに流れる電流の向きと受電モジュールにおけるコイルに流れる電流の向きとが同じ向きになり、給電モジュールにおけるコイルの外周側に発生する磁界と受電モジュールにおけるコイルの外周側に発生する磁界とが打ち消し合うことにより、給電モジュールにおけるコイル及び受電モジュールにおけるコイルの外周側に、磁界による影響が低減されて、給電モジュールにおけるコイル及び受電モジュールにおけるコイルの外周側以外の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間を形成することができる。

また、上記課題を解決するための発明の一つは、上記磁界空間の形成方法において、前記給電モジュールにおけるコイル及び前記受電モジュールにおけるコイルに関する調整パラメータを変化させて、前記給電モジュールにおけるコイル及び前記受電モジュールにおけるコイルの間に発生する磁界結合の強度を変更することより、前記磁界空間の大きさを変更することを特徴としている。

上記方法によれば、給電モジュールにおけるコイル及び受電モジュールにおけるコイルに関する調整パラメータを変化させて、給電モジュールにおけるコイル及び受電モジュールにおけるコイルの間に発生する磁界結合の強度を変更することより、磁界空間の大きさを変更することができる。例えば、給電モジュールにおけるコイル及び受電モジュールにおけるコイルとの間に発生する磁界結合を相対的に弱めることにより磁界空間の大きさを拡大することができる。一方、給電モジュールにおけるコイル及び受電モジュールにおけるコイルとの間に発生する磁界結合を相対的に強めることにより磁界空間の大きさを小さくすることができる。

また、上記課題を解決するための発明の一つは、上記磁界空間の形成方法において、前記調整パラメータは、前記給電モジュールにおけるコイルの配置関係、及び、前記受電モジュールにおけるコイルの配置関係であることを特徴としている。

上記方法によれば、給電モジュールにおけるコイルの配置関係、及び、受電モジュールにおけるコイルの配置関係を変化させて、給電モジュールにおけるコイル及び受電モジュールにおけるコイルの間に発生する磁界結合の強度を変更することより、磁界空間の大きさを変更することができる。

また、上記課題を解決するための発明の一つは、上記磁界空間の形成方法において、前記調整パラメータは、前記給電モジュールにおけるコイル及び前記受電モジュールにおけるコイルの形状であり、当該コイルの形状を所望の形状に変化させて、前記給電モジュールにおけるコイル及び前記受電モジュールにおけるコイルの間及び周辺に発生する磁界結合の強度を変更することより、前記磁界空間の形状を前記所望の形状にすることを特徴としている。

上記方法によれば、給電モジュールにおけるコイル及び前記受電モジュールにおけるコイルを所望の形状にすることにより、磁界強度が相対的に弱い磁界空間をコイルの形状に沿った前記所望の形状で形成することができる。即ち、給電モジュールにおけるコイル及び前記受電モジュールにおけるコイルの形状を変えることにより、磁界強度が相対的に弱い磁界空間の形状を変える（制御する）ことが可能となる。

また、上記課題を解決するための発明の一つは、上記磁界空間の形成方法において、前記給電モジュールにおけるコイルは、給電コイル及び給電共振器であり、前記受電モジュールにおけるコイルは、受電コイル及び受電共振器であり、前記給電コイルに給電された電力を前記給電共振器に対して電磁誘導により給電し、前記給電共振器に給電された電力を前記給電共振器と前記受電共振器とを共振させることによって磁界エネルギーとして前記給電共振器から前記受電共振器に伝送し、前記受電共振器に伝送された電力を電磁誘導により前記受電コイルに給電するに際して、前記給電コイルと前記給電共振器、及び、前記受電コイルと前記受電共振器、に関する調整パラメータを変化させて、前記給電共振器と前記受電共振器との間に発生する磁界結合の強度を変更することより、前記磁界空間の大きさを変更することを特徴としている。

上記方法によれば、磁界共鳴状態を利用した無線電力伝送をするに際して、給電コイルと給電共振器、及び、受電コイルと受電共振器、に関する調整パラメータを変化させることにより、磁界結合の強度を変更して磁界空間の大きさを変更することができる。

また、上記課題を解決するための発明の一つは、上記磁界空間の形成方法において、前記調整パラメータは、前記給電コイルと前記給電共振器との間の第１距離、及び、前記受電共振器と前記受電コイルとの間の第２距離の少なくとも一つであることを特徴としている。

上記方法によれば、磁界共鳴状態を利用した無線電力伝送をするに際して、給電コイルと給電共振器との間の第１距離、及び、受電共振器と受電コイルとの間の第２距離の少なくとも一つを変更することにより、磁界結合の強度を変更して磁界空間の大きさを変更することができる。例えば、給電コイルと給電共振器との間の第１距離、及び、受電共振器と受電コイルとの間の第２距離を相対的に短くすることにより、磁界結合を相対的に弱めて磁界空間の大きさを拡大することができる。一方、給電コイルと給電共振器との間の第１距離、及び、受電共振器と受電コイルとの間の第２距離を相対的に長くすることにより、磁界結合を相対的に強めて磁界空間の大きさを小さくすることができる。

給電モジュールにおけるコイルと受電モジュールにおけるコイルとの間に、意図的に磁界強度の小さな磁界空間を形成し、更に、磁界強度の小さな磁界空間の形成場所や、磁界空間の大きさや、磁界空間の形状を制御可能な磁界空間の形成方法を提供することができる。

磁界空間の形成方法の概略説明図である。 実施例に係る無線電力供給システムの構成図である。 無線電力供給システムに供給する電力の周波数を変化させた場合における伝送特性Ｓ２１の測定結果を示したグラフである。 （Ａ）同相共振モードの説明図である。（Ｂ）同相共振モードにおける磁界ベクトル図である。 電磁界解析を用いて測定した同相共振モードにおける磁界強度分布図である。 （Ａ）逆相共振モードの説明図である。（Ｂ）逆相共振モードにおける磁界ベクトル図である。 電磁界解析を用いて測定した逆相共振モードにおける磁界強度分布図である。 逆相共振モードに設定した場合の実施例１〜実施例４に係る磁界強度分布図である。 同相共振モードに設定した場合の実施例５〜実施例７に係る磁界強度分布図である。 実施例８〜１１に係る無線電力供給システムの構成図である。 実施例８〜１１における、アルミ片なしでの送電効率η_０、３種類の円形のアルミ片（直径：４６ｍｍ・５５ｍｍ・６０ｍｍ）を挿入したときのそれぞれの送電効率η_ｍ、送電効率の差Δηの測定結果を記載した図である。 図１１の測定結果に基づいて、横軸を円形のアルミ片の直径とし、縦軸を送電効率の差Δη（η_０−η_ｍ）としてグラフ化した図である。 磁界空間の形状の変更に係る実施例１における無線電力供給システムの構成図である。 磁界空間の形状の変更に係る実施例１における磁界強度分布図である。 磁界空間の形状の変更に係る実施例２における無線電力供給システムの構成図である。 磁界空間の形状の変更に係る実施例２における磁界強度分布図である。 磁界空間の形状の変更に係る実施例３における無線電力供給システムの構成図である。 磁界空間の形状の変更に係る実施例３における磁界強度分布図である。

以下に本発明に係る磁界空間の形成方法を実施例及び実施形態に基づいて説明する。

（概要）
本発明に係る磁界空間の形成方法は、例えば、図１に示すような無線電力供給システム１０１によって実現される。無線電力供給システム１０１は、給電コイル２１及び給電共振器２２を備える給電モジュール２と、受電コイル３１及び受電共振器３２を備える受電モジュール３を主な構成要素として備えている。給電モジュール２の給電コイル２１と後述するネットワークアナライザ１１０の出力端子１１１は配線により接続され、任意の周波数で交流電力を出力端子１１１から給電コイル２１に出力可能としている。また、受電モジュール３の受電コイル３１とネットワークアナライザ１１０の入力端子１１２は配線により接続され、受電コイル３１から入力端子１１２に入力された電力を測定可能としている。そして、給電モジュール２の給電共振器２２から受電モジュール３の受電共振器３２に共振現象を利用した電力供給をすることで、給電共振器２２と受電共振器３２の間の所望位置に、当該所望位置以外の磁界強度よりも磁界強度が小さな磁界空間Ｚ１・Ｚ２を形成する。

ここで、給電共振器２２及び受電共振器３２とは、例えば、コイルを使用した共振器で、スパイラル型やソレノイド型やループ型などのコイルが挙げられる。また、共振現象とは、２つ以上のコイルが共振周波数において同調することをいう。所望の位置とは、詳細は後述するが、給電モジュール２におけるコイル（給電共振器２２）又は受電モジュール３におけるコイル（受電共振器３２）の内周側又は外周側の空間をいう。

（実施例）
次に、上記無線電力供給システム１０１によって形成される磁界強度が小さな磁界空間Ｚ１・Ｚ２について、具体的に磁界強度を測定することにより説明する。

（無線電力供給システム１０１の構成）
本実施例で用いる無線電力供給システム１０１は、図２に示すように、給電コイル２１及び給電共振器２２を備える給電モジュール２と、受電コイル３１及び受電共振器３２を備える受電モジュール３とを備えている。そして、給電コイル２１にはネットワークアナライザ１１０（アジレント・テクノロジー株式会社製）の出力端子１１１を接続している。また、受電コイル３１には、ネットワークアナライザ１１０の入力端子１１２を接続している。このように構成された無線電力供給システム１０１において、給電モジュール２に電力が供給されると、給電共振器２２から受電共振器３２に共振現象により電力を磁界エネルギーとして供給される。

ネットワークアナライザ１１０は、任意の周波数で交流電力を出力端子１１１から給電コイル２１に出力可能としている。また、ネットワークアナライザ１１０は、受電コイル３１から入力端子１１２に入力された電力を測定可能としている。更に、ネットワークアナライザ１１０は、詳細は後述するが、図３に示す伝送特性『Ｓ２１』や、図１１及び図１２における送電効率を測定可能としている。

給電コイル２１は、ネットワークアナライザ１１０から得られた電力を電磁誘導によって給電共振器２２に供給する役割を果たす。この給電コイル２１は、線径１ｍｍφの銅線材（絶縁被膜付）を１回巻にして、コイル径８０ｍｍφに設定している。

受電コイル３１は、給電共振器２２から受電共振器３２に磁界エネルギーとして伝送された電力を電磁誘導によってネットワークアナライザ１１０の入力端子１１２に出力する役割を果たす。この受電コイル３１は、給電コイル２１同様に、線径１ｍｍφの銅線材（絶縁被膜付）を１回巻にして、コイル径８０ｍｍφに設定している。

給電共振器２２及び受電共振器３２は、それぞれＬＣ共振回路であり、磁界共鳴状態を創出する役割を果たす。なお、本実施例では、ＬＣ共振回路のコンデンサ成分については素子によって実現しているが、コイルの両端を開放し、浮遊容量によって実現してもよい。このＬＣ共振回路では、インダクタンスをＬ、コンデンサ容量をＣとすると、（式１）によって定まるｆが共振周波数となる。
ｆ＝１／（２π√（ＬＣ））・・・（式１）

また、給電共振器２２及び受電共振器３２は、線径１ｍｍφの銅線材（絶縁被膜付）を４回巻にした、コイル径８０ｍｍφのソレノイド型のコイルである。また、給電共振器２２及び受電共振器３２は、共振周波数を１５．３ＭＨｚとしている。

上記のように、給電共振器２２の共振周波数と受電共振器３２の共振周波数とを同一値とした場合（共振）、給電共振器２２と受電共振器３２との間に磁界共鳴状態を創出することができる。給電共振器２２及び受電共振器３２が共振した状態で磁界共鳴状態が創出されると、給電共振器２２から受電共振器３２に電力を磁界エネルギーとして伝送することができる。

なお、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離をＡとし、受電コイル３１と受電共振器３２との間の距離をＢとし、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離をＣとしている（図２参照）。

（磁界空間Ｚが形成される場所）
次に、上記ネットワークアナライザ１１０に接続した無線電力供給システム１０１を使用して、磁界空間Ｚが形成される場所について説明する。なお、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離をＡ＝１５ｍｍとし、受電コイル３１と受電共振器３２との間の距離をＢ＝１５ｍｍとし、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離をＣ＝３０ｍｍに設定している。また、磁界空間Ｚを測定するに際しては、電磁界解析を用いて解析し、磁界強度を色調で表示させることによって測定する。

まず、ネットワークアナライザ１１０を使用して、無線電力供給システム１０１に供給する交流電力の周波数を変えながら伝送特性『Ｓ２１』を測定する。この際、図３のグラフに示すように、横軸を出力端子１１１から出力される交流電力の周波数とし、縦軸を伝送特性『Ｓ２１』として測定する。

ここで、伝送特性『Ｓ２１』とは、出力端子１１１から信号を入力したときの入力端子１１２を通過する信号を表しており、デシベル表示され、数値が大きいほど送電効率が高いことを表す。また、送電効率とは、ネットワークアナライザ１１０に無線電力供給システム１０１を接続した状態で、出力端子１１１から給電モジュール２に供給される電力に対する入力端子１１２に出力される電力の比率のことをいう。即ち、伝送特性『Ｓ２１』が高いほど、送電効率が高くなることを意味する。

測定の結果、測定された伝送特性『Ｓ２１』の測定波形は、図３に示すように、低周波側と高周波側とにピークが分離する。分離したピークのうち、高周波側の周波数をｆ_e、低周波側の周波数をｆ_mとして表す。

なお、本実施例では、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離Ｃを３０ｍｍに設定しているが、測定された伝送特性『Ｓ２１』の測定波形が、低周波側と高周波側とにピークが分離する程度に給電共振器２２と受電共振器３２とが近接配置されていればよい。

そして、この低周波側のピーク付近の周波数ｆ_mに、給電モジュール２に供給する交流電力の周波数を設定した場合（同相共振モード）、給電共振器２２及び受電共振器３２が同位相で共振状態となり、図４（Ａ）に示すように、給電共振器２２に流れる電流の向き（２２Ａ）と受電共振器３２に流れる電流の向き（３２Ａ）とが同じ向きになる。その結果、図４（Ｂ）の磁界ベクトル図に示すように、給電共振器２２の外周側に発生する磁界と受電共振器３２の外周側に発生する磁界とが打ち消し合うことにより、給電共振器２２及び受電共振器３２の外周側に、磁界による影響が低減されて、給電共振器２２及び受電共振器３２の外周側以外の磁界強度（例えば、給電共振器２２及び受電共振器３２の内周側の磁界強度）よりも小さな磁界強度を有する磁界空間Ｚ１を形成することができる。ここで、給電モジュール２におけるコイル（給電共振器２２）に流れる電流の向きと受電モジュール３におけるコイル（受電共振器３２）に流れる電流の向きとが同じ向きとなる共振状態を同相共振モードと呼ぶことにする。

上記同相共振モードにおける給電共振器２２及び受電共振器３２周辺の磁界強度分布を、図５に、電磁界解析を用いて解析し、磁界強度を色調で表示させた測定結果として示す。この図５の磁界強度分布からも、給電共振器２２及び受電共振器３２の外周側に、磁界による影響が低減されて、比較的小さな磁界強度を有する磁界空間Ｚ１を確認することができる。

一方、高周波側のピーク付近の周波数ｆ_eに、給電モジュール２に供給する交流電力の周波数を設定した場合（逆相共振モード）、給電共振器２２及び受電共振器３２が逆位相で共振状態となり、図６（Ａ）に示すように、給電共振器２２に流れる電流の向き（２２Ａ）と受電共振器３２に流れる電流の向き（３２Ａ）とが逆向きになる。その結果、図６（Ｂ）の磁界ベクトル図に示すように、給電共振器２２の内周側に発生する磁界と受電共振器３２の内周側に発生する磁界とが打ち消し合うことにより、給電共振器２２及び受電共振器３２の内周側に、磁界による影響が低減されて、給電共振器２２及び受電共振器３２の内周側以外の磁界強度（例えば、給電共振器２２及び受電共振器３２の外周側の磁界強度）よりも小さな磁界強度を有する磁界空間Ｚ２を形成することができる。ここで、給電モジュール２におけるコイル（給電共振器２２）に流れる電流の向きと受電モジュール３におけるコイル（受電共振器３２）に流れる電流の向きとが逆向きとなる共振状態を逆相共振モードと呼ぶことにする。

上記逆相共振モードにおける給電共振器２２及び受電共振器３２周辺の磁界強度分布を、図７に、電磁界解析を用いて解析し、磁界強度を色調で表示させた測定結果として示す。この図７の磁界強度分布からも、給電共振器２２及び受電共振器３２の内周側に、磁界による影響が低減されて、比較的小さな磁界強度を有する磁界空間Ｚ２を確認することができる。

上記方法によれば、給電モジュール２における給電共振器２２から受電モジュール３における受電共振器３２に共振現象により電力を供給する際に、給電共振器２２と受電共振器３２とを近接配置することにより、給電共振器２２周辺に発生する磁界と受電共振器３２周辺に発生する磁界とが打ち消し合って、給電共振器２２及び受電共振器３２の内周側又は外周側の所望位置に、当該所望位置以外の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間（Ｚ１、又は、Ｚ２）を形成することができる。

また、上記のように、給電共振器２２から受電共振器３２に対して共振現象により電力を供給するときに、給電モジュール２に供給する交流電力の周波数を同相共振モードに設定することにより、給電モジュール２における給電共振器２２に流れる電流の向きと受電モジュール３における受電共振器３２に流れる電流の向きとが同じ向きになり、給電共振器２２の外周側に発生する磁界と受電共振器３２の外周側に発生する磁界とが打ち消し合うことにより、給電共振器２２及び受電共振器３２の外周側に、磁界による影響が低減されて、給電共振器２２及び受電共振器３２の外周側以外の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間Ｚ１を形成することができる。

また、上記のように、給電共振器２２から受電共振器３２に対して共振現象により電力を供給するときに、給電モジュール２に供給する交流電力の周波数を逆相共振モードに設定することにより、給電モジュール２における給電共振器２２に流れる電流の向きと受電モジュール３における受電共振器３２に流れる電流の向きとが逆向きになり、給電共振器２２の内周側に発生する磁界と受電共振器３２の内周側に発生する磁界とが打ち消し合うことにより、給電共振器２２及び受電共振器３２の内周側に、磁界による影響が低減されて、給電共振器２２及び受電共振器３２の内周側以外の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間Ｚ２を形成することができる。

（磁界空間Ｚの大きさの変更）
次に、上記ネットワークアナライザ１１０に接続した無線電力供給システム１０１を使用して、磁界空間Ｚの大きさを変更することができることについて説明する。

磁界空間Ｚの大きさを変更するには、給電モジュール２における給電共振器２２及び受電モジュール３における受電共振器３２の間の磁界による結びつき度合い（磁界結合）の強度を変更することによって行うが、この磁界結合を変化させるには、給電モジュール２における給電コイル２１や給電共振器２２、及び、受電モジュール３における受電コイル３１や受電共振器３２に関する調整パラメータを変化させることによって行う。この調整パラメータを変化させる態様には、給電モジュール２における給電コイル２１と給電共振器２２との配置関係、及び、受電モジュール３における受電コイル３１と受電共振器３２との配置関係を変化させることや、給電モジュール２に供給する電力量を変化させることや、給電共振器２２及び受電共振器３２の各素子（コンデンサ、コイル）の容量やインダクタンスを変化させることや、給電モジュール２に供給する電力の周波数を変えることなどが挙げられる。

上記方法によれば、給電モジュール２における給電コイル２１や給電共振器２２、及び、受電モジュール３における受電コイル３１や受電共振器３２に関する調整パラメータを変化させて、給電共振器２２及び受電共振器３２の間に発生する磁界結合の強度を変更することより、磁界空間（Ｚ１又はＺ２）の大きさを変更することができる。例えば、給電共振器２２及び受電共振器３２の間に発生する磁界結合を相対的に弱めることにより磁界空間（Ｚ１又はＺ２）の大きさを拡大することができる。一方、給電共振器２２及び受電共振器３２との間に発生する磁界結合を相対的に強めることにより磁界空間（Ｚ１又はＺ２）の大きさを小さくすることができる。

本実施例では、給電モジュール２における給電コイル２１と給電共振器２２との配置関係、及び、受電モジュール３における受電コイル３１と受電共振器３２との配置関係を変化させる場合を例に挙げ、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離Ａ（第１距離）、及び、受電共振器３２と受電コイル３１との間の距離Ｂ（第２距離）を調整パラメータとして、この距離Ａ及び距離Ｂを変化させることによって磁界空間Ｚの大きさを変更することができることについて説明する。磁界空間Ｚの大きさを測定するに際しては、電磁界解析を用いて解析し、磁界強度を色調で表示して測定する。なお、本実施例では、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離Ｃを３０ｍｍに固定して測定している。

実施例１の無線電力供給システム１０１では、逆相共振モードに設定し、距離Ａ＝距離Ｂ＝１５ｍｍ、距離Ｃ＝３０ｍｍに設定している。実施例２の無線電力供給システム１０１では、逆相共振モードに設定し、距離Ａ＝距離Ｂ＝２０ｍｍ、距離Ｃ＝３０ｍｍに設定している。実施例３の無線電力供給システム１０１では、逆相共振モードに設定し、距離Ａ＝距離Ｂ＝２５ｍｍ、距離Ｃ＝３０ｍｍに設定している。実施例４の無線電力供給システム１０１では、逆相共振モードに設定し、距離Ａ＝距離Ｂ＝３０ｍｍ、距離Ｃ＝３０ｍｍに設定している。

また、実施例５の無線電力供給システム１０１では、同相共振モードに設定し、距離Ａ＝距離Ｂ＝２０ｍｍ、距離Ｃ＝３０ｍｍに設定している。実施例６の無線電力供給システム１０１では、同相共振モードに設定し、距離Ａ＝距離Ｂ＝２５ｍｍ、距離Ｃ＝３０ｍｍに設定している。実施例７の無線電力供給システム１０１では、同相共振モードに設定し、距離Ａ＝距離Ｂ＝３０ｍｍ、距離Ｃ＝３０ｍｍに設定している。

逆相共振モードに設定した場合の実施例１〜実施例４の磁界強度分布を、図８に、電磁界解析を用いて解析し、磁界強度を色調で表示させた測定結果として示す。図８の磁界分布を見ると、距離Ａ及び距離Ｂの値が小さくなるほど（３０ｍｍ→２５ｍｍ→２０ｍｍ→１５ｍｍ）、給電共振器２２と受電共振器３２との間の磁界強度が弱くなり、給電共振器２２と受電共振器３２との間の磁界による結びつき度合い（磁界結合）も弱くなる。そして、給電共振器２２と受電共振器３２との間の磁界結合が弱くなる一方で、磁界空間Ｚ２の大きさは、距離Ａ及び距離Ｂの値が小さくなるほど大きくなっているのが分かる。逆に言えば、距離Ａ及び距離Ｂの値が大きくなるほど（１５ｍｍ→２０ｍｍ→２５ｍｍ→３０ｍｍ）、給電共振器２２と受電共振器３２との間の磁界強度が強くなり、給電共振器２２と受電共振器３２との間の磁界による結びつき度合い（磁界結合）も強くなる。そして、給電共振器２２と受電共振器３２との間の磁界結合が強くなる一方で、磁界空間Ｚ２の大きさは、距離Ａ及び距離Ｂの値が大きくなるほど小さくなっているのが分かる。

また、同相共振モードに設定した場合の実施例５〜実施例７の磁界強度分布を、図９に、電磁界解析を用いて解析し、磁界強度を色調で表示させた測定結果として示す。図９の磁界分布を見ても、距離Ａ及び距離Ｂの値が小さくなるほど（３０ｍｍ→２５ｍｍ→２０ｍｍ）、給電共振器２２と受電共振器３２との間の磁界強度が弱くなり、給電共振器２２と受電共振器３２との間の磁界による結びつき度合い（磁界結合）も弱くなる。そして、給電共振器２２と受電共振器３２との間の磁界結合が弱くなる一方で、磁界空間Ｚ１の大きさは、距離Ａ及び距離Ｂの値が小さくなるほど大きくなっているのが分かる。逆に言えば、距離Ａ及び距離Ｂの値が大きくなるほど（２０ｍｍ→２５ｍｍ→３０ｍｍ）、給電共振器２２と受電共振器３２との間の磁界強度が強くなり、給電共振器２２と受電共振器３２との間の磁界による結びつき度合い（磁界結合）も強くなる。そして、給電共振器２２と受電共振器３２との間の磁界結合が強くなる一方で、磁界空間Ｚ１の大きさは、距離Ａ及び距離Ｂの値が大きくなるほど小さくなっているのが分かる。

（磁界空間Ｚの大きさの変更：金属片を使用した検証）
上記では、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離Ａ（第１距離）、及び、受電共振器３２と受電コイル３１との間の距離Ｂ（第２距離）を調整パラメータとして、この距離Ａ及び距離Ｂを変化させることによって磁界空間Ｚの大きさを変更することができることについて、電磁界解析を用いて磁界分布を測定することによって説明した。以下では、磁界空間Ｚの大きさが変更されているかについて、給電共振器２２と受電共振器３２との間に、大きさを変えた金属片（アルミ片６０）を挿入したときの送電効率をそれぞれ測定することによって検証する（図１０参照）。そして、前述したように、送電効率とは、ネットワークアナライザ１１０に無線電力供給システム１０１を接続した状態で、出力端子１１１から給電モジュール２に供給される電力に対する入力端子１１２に出力される電力の比率のことをいい、給電共振器２２と受電共振器３２との間に金属片を挿入しないときの送電効率をη_０とし、給電共振器２２と受電共振器３２との間に金属片を挿入したときの送電効率をη_ｍとし、その送電効率の差をΔη（η_０−η_ｍ）として測定する。

具体的には、図１０に示すように、ネットワークアナライザ１１０に接続した無線電力供給システム１０１を使用して、各実施例８〜実施例１１では、逆相共振モードに設定して送電効率を測定する。実施例８では、距離Ａ及び距離Ｂを５ｍｍ、距離Ｃを３０ｍｍに設定して、給電共振器２２と受電共振器３２との間にアルミ片６０を挿入しないときの送電効率η_０、及び、給電共振器２２と受電共振器３２との間に、厚み１ｍｍで、直径がそれぞれ４６ｍｍ・５５ｍｍ・６０ｍｍの３種類の円形のアルミ片６０を挿入したときのそれぞれの送電効率η_ｍと送電効率の差Δη（η_０−η_ｍ）を測定する。同様に、実施例９では、距離Ａ及び距離Ｂを１０ｍｍ、距離Ｃを３０ｍｍに設定して、送電効率η_０、及び、３種類の円形のアルミ片６０を挿入したときのそれぞれの送電効率η_ｍと送電効率の差Δη（η_０−η_ｍ）を測定する。同様に、実施例１０では、距離Ａ及び距離Ｂを１５ｍｍ、距離Ｃを３０ｍｍに設定して、送電効率η_０、及び、３種類の円形のアルミ片６０を挿入したときのそれぞれの送電効率η_ｍと送電効率の差Δη（η_０−η_ｍ）を測定する。同様に、実施例１１では、距離Ａ及び距離Ｂを２０ｍｍ、距離Ｃを３０ｍｍに設定して、送電効率η_０、及び、３種類の円形のアルミ片６０を挿入したときのそれぞれの送電効率η_ｍと送電効率の差Δη（η_０−η_ｍ）を測定する。

図１１に、実施例８〜１１における、送電効率η_０、及び、３種類の円形のアルミ片６０（直径：４６ｍｍ・５５ｍｍ・６０ｍｍ）を挿入したときのそれぞれの送電効率η_ｍと送電効率の差Δη（η_０−η_ｍ）の測定結果を記載した。更に、この測定結果に基づいて、横軸を円形のアルミ片６０の直径とし、縦軸を送電効率の差Δη（η_０−η_ｍ）としてグラフ化した表を図１２に示す。

図１１及び図１２に示すように、給電共振器２２と受電共振器３２との間に金属片を挿入しないときの送電効率η_０と、給電共振器２２と受電共振器３２との間に金属片を挿入したときの送電効率η_ｍとの差Δη（η_０−η_ｍ）は、距離Ａ及び距離Ｂの値が小さくなるほど（図１２：●２０ｍｍ→▲１５ｍｍ→■１０ｍｍ→◆５ｍｍ）、小さな値となっている。これは、距離Ａ及び距離Ｂの値が小さくなるほど、送電効率η_ｍはアルミ片６０の影響を受けていないことを意味し、換言すれば、距離Ａ及び距離Ｂの値が小さくなるほど、アルミ片６０の影響を受けにくい（比較的小さな磁界強度を有する）磁界空間Ｚ２が広がっていくことが分かる。このように、磁界空間Ｚ２の大きさは、距離Ａ及び距離Ｂの値が小さくなるほど大きくなっていくことが、この金属片（アルミ片６０）を使用した検証結果からも分かる。

上記方法によれば、給電共振器２２及び受電共振器３２の間で磁界共鳴状態を利用した無線電力伝送をするに際して、給電コイル２１と給電共振器２２、及び、受電コイル３１と受電共振器３２、に関する調整パラメータを変化させることにより、磁界結合の強度を変更して磁界空間（Ｚ１又はＺ２）の大きさを変更することができる。

具体的には、給電共振器２２及び受電共振器３２の間で磁界共鳴状態を利用した無線電力伝送をするに際して、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離Ａ（第１距離）、及び、受電共振器３２と受電コイル３１との間の距離Ｂ（第２距離）を変更することにより、磁界結合の強度を変更して磁界空間（Ｚ１又はＺ２）の大きさを変更することができる。例えば、距離Ａ、及び、距離Ｂを相対的に短くすることにより、磁界結合を相対的に弱めて磁界空間（Ｚ１又はＺ２）の大きさを拡大することができる。一方、距離Ａ、及び、距離Ｂを相対的に長くすることにより、磁界結合を相対的に強めて磁界空間（Ｚ１又はＺ２）の大きさを小さくすることができる。

（磁界空間Ｚの形状の変更）
次に、ネットワークアナライザ１１０に接続した無線電力供給システム２０１、３０１、４０１を使用して、磁界空間Ｚの形状を変更することができることについて説明する。

磁界空間Ｚの形状を変更するには、例えば、図２に示す無線電力供給システム１０１であれば、給電モジュール２における給電コイル２１・給電共振器２２及び受電モジュール３における受電コイル３１・受電共振器３２の間・周辺の磁界による結びつき度合い（磁界結合）の強度を変更することによって行うが、この磁界結合を変化させるには、給電モジュール２における給電コイル２１や給電共振器２２、及び、受電モジュール３における受電コイル３１や受電共振器３２のコイル形状を変えることによって行う。

上記方法によれば、給電モジュール２における給電コイル２１・給電共振器２２及び受電モジュール３における受電コイル３１・受電共振器３２を所望の形状にすることにより、磁界強度が相対的に弱い磁界空間Ｚを、給電コイル２１・給電共振器２２及び受電モジュール３における受電コイル３１・受電共振器３２の形状に沿った所望の形状で形成することができる。即ち、給電コイル２１・給電共振器２２及び受電モジュール３における受電コイル３１・受電共振器３２の形状を変えることにより、磁界強度が相対的に弱い磁界空間Ｚの形状を変える（制御）ことが可能となる。

本実施例では、コイル形状を、給電モジュールにおけるコイル及び受電モジュールにおけるコイルの間及び周辺に発生する磁界結合の強度を変更させる調整パラメータとして扱う。そして、コイル形状を円形にした実施例１（図１３の無線電力供給システム２０１参照）、コイル形状を四角にした実施例２（図１５の無線電力供給システム３０１参照）、及び、コイル形状を三日月形状にした実施例３（図１７の無線電力供給システム４０１参照）における磁界空間Ｚの形状を測定することによって、磁界空間Ｚの形状を変更することができることを説明する。なお、磁界空間Ｚの形状を測定するに際しては、電磁界解析を用いて解析し、磁界強度を色調で表示して測定する。

（磁界空間Ｚの形状の変更に係る実施例１：円形状をしたコイル）
実施例１の無線電力供給システム２０１では、図１３に示すように、円形状をした給電コイル２２１と、円筒形状をした給電共振器２２２とを備える給電モジュール２０２、及び、円形状をした受電コイル２３１と、円筒形状をした受電共振器２３２とを備える受電モジュール２０３とを備えている。そして、給電コイル２２１にはネットワークアナライザ１１０の出力端子１１１が接続され、受電コイル２３１には、ネットワークアナライザ１１０の入力端子１１２が接続されている。

給電コイル２２１及び受電コイル２３１は、線径１ｍｍφの銅線材（絶縁被膜付）を、内径が１００ｍｍになるように１回巻にして円形状にしている。

給電共振器２２２及び受電共振器２３２は、それぞれＬＣ共振回路であり、線径１ｍｍφの銅線材（絶縁被膜付）を３回巻にした、内径が１００ｍｍの円筒形状をしている。

また、給電コイル２２１と給電共振器２２２との間の距離Ａは１５ｍｍに設定し、給電共振器２２２と受電共振器２３２との間の距離Ｃは３０ｍｍに設定し、受電共振器２３２と受電コイル２３１との間の距離Ｂは１５ｍｍに設定している。また、給電共振器２２２及び受電共振器２３２は、共振周波数を１４．２ＭＨｚとしている。また、給電コイル２２１、給電共振器２２２、受電共振器２３２及び受電コイル２３１は、それぞれのコイル面同士が平行に対向するように配置されている。

そして、図１３に示すように、上記ネットワークアナライザ１１０に接続した無線電力供給システム２０１を使用して、給電共振器２２２と受電共振器２３２との間の断面Ｄを矢印Ｓ方向から見たときの磁界強度分布を測定する。磁界強度分布は、前述した同相共振モード及び逆祖共振モードに設定した場合について測定した。

まず、同相共振モードに設定した場合の磁界強度分布を、電磁界解析を用いて解析し、磁界強度を色調で表示させた測定結果として図１４（Ａ）に示す。この図１４（Ａ）の磁界強度分布から、受電共振器２３２の外周側周辺に沿って、磁界による影響が低減されて比較的小さな（弱い）磁界強度を有する磁界空間Ｚ２５１が形成されていることを確認することができる。この磁界空間Ｚ２５１は、断面が円形状をした受電共振器２３２に沿った円形状をしていることが分かる。

次に、逆相共振モードに設定した場合の磁界強度分布を、電磁界解析を用いて解析し、磁界強度を色調で表示させた測定結果として図１４（Ｂ）に示す。この図１４（Ｂ）の磁界強度分布から、受電共振器２３２の内周側に受電共振器２３２に沿って、磁界による影響が低減されて比較的小さな（弱い）磁界強度を有する磁界空間Ｚ２５２が形成されていることを確認することができる。この磁界空間Ｚ２５２は、断面が円形状をした受電共振器２３２に沿った円形状（円柱形状）をしていることがはっきりと分かる。

（磁界空間Ｚの形状の変更に係る実施例２：四角形状をしたコイル）
実施例２の無線電力供給システム３０１では、図１５に示すように、四角形状をした給電コイル３２１と、四角柱型の筒状コイル構造をした給電共振器３２２とを備える給電モジュール３０２、及び、四角形状をした受電コイル３３１と、四角柱型の筒状コイル構造をした受電共振器３３２とを備える受電モジュール３０３を備えている。そして、給電コイル３２１にはネットワークアナライザ１１０の出力端子１１１が接続され、受電コイル３３１には、ネットワークアナライザ１１０の入力端子１１２が接続されている。

給電コイル３２１及び受電コイル３３１は、線径１ｍｍφの銅線材（絶縁被膜付）を１回巻にして、一辺が１００ｍｍの正方形状にしている。

給電共振器３２２及び受電共振器３３２は、それぞれＬＣ共振回路であり、線径１ｍｍφの銅線材（絶縁被膜付）を３回巻にした、一辺が１００ｍｍの四角柱型の筒状コイル構造をしている。

また、給電コイル３２１と給電共振器３２２との間の距離Ａは１５ｍｍに設定し、給電共振器３２２と受電共振器３３２との間の距離Ｃは３０ｍｍに設定し、受電共振器３３２と受電コイル３３１との間の距離Ｂは１５ｍｍに設定している。また、給電共振器３２２及び受電共振器３３２は、共振周波数を１４．２ＭＨｚとしている。また、給電コイル３２１、給電共振器３２２、受電共振器３３２及び受電コイル３３１は、それぞれのコイル面同士が平行に対向するように配置されている。

そして、図１５に示すように、上記ネットワークアナライザ１１０に接続した無線電力供給システム３０１を使用して、給電共振器３２２と受電共振器３３２との間の断面Ｄを矢印Ｓ方向から見たときの磁界強度分布を測定する。磁界強度分布は、前述した同相共振モード及び逆祖共振モードに設定した場合について測定した。

まず、同相共振モードに設定した場合の磁界強度分布を、電磁界解析を用いて解析し、磁界強度を色調で表示させた測定結果として図１６（Ａ）に示す。この図１６（Ａ）の磁界強度分布から、受電共振器３３２の外周側周辺に沿って、磁界による影響が低減されて比較的小さな（弱い）磁界強度を有する磁界空間Ｚ３５１が形成されていることを確認することができる。この磁界空間Ｚ３５１は、断面が四角形状をした受電共振器３３２に沿った四角形状をしていることが分かる。

次に、逆相共振モードに設定した場合の磁界強度分布を、電磁界解析を用いて解析し、磁界強度を色調で表示させた測定結果として図１６（Ｂ）に示す。この図１６（Ｂ）の磁界強度分布から、受電共振器３３２の内周側に受電共振器３３２に沿って、磁界による影響が低減されて比較的小さな（弱い）磁界強度を有する磁界空間Ｚ３５２が形成されていることを確認することができる。この磁界空間Ｚ３５２は、断面が四角形状をした受電共振器３３２に沿った四角形状（四角柱形状）をしていることがはっきりと分かる。

（磁界空間Ｚの形状の変更に係る実施例３：三日月形状をしたコイル）
実施例３の無線電力供給システム４０１では、図１７に示すように、三日月形状をした給電コイル４２１と、三日月型の筒状コイル構造をした給電共振器４２２とを備える給電モジュール４０２、及び、三日月形状をした受電コイル４３１と、三日月型の筒状コイル構造をした受電共振器４３２とを備える受電モジュール４０３とを備えている。そして、給電コイル４２１にはネットワークアナライザ１１０の出力端子１１１が接続され、受電コイル４３１には、ネットワークアナライザ１１０の入力端子１１２が接続されている。

給電コイル４２１及び受電コイル４３１は、線径１ｍｍφの銅線材（絶縁被膜付）を１回巻にして、給電コイル４２１のコイルの外円の直径を６０ｍｍとし、内円の直径が３０ｍｍとなる三日月形状にしている。

給電共振器４２２及び受電共振器４３２は、それぞれＬＣ共振回路であり、線径１ｍｍφの銅線材（絶縁被膜付）を３回巻にして（線間は０．１ｍｍとしている）、コイルの外円の直径を６０ｍｍとし、内円の直径が３０ｍｍとなる三日月型の筒状コイル構造をしている。

また、給電コイル４２１と給電共振器４２２との間の距離Ａは１０ｍｍに設定し、給電共振器４２２と受電共振器４３２との間の距離Ｃは８ｍｍに設定し、受電共振器４３２と受電コイル４３１との間の距離Ｂは１０ｍｍに設定している。また、給電共振器４２２及び受電共振器４３２は、共振周波数を１５．５ＭＨｚとしている。また、給電コイル４２１、給電共振器４２２、受電共振器４３２及び受電コイル４３１は、それぞれのコイル面同士が平行に対向するように配置されている。

そして、図１７に示すように、上記ネットワークアナライザ１１０に接続した無線電力供給システム４０１を使用して、給電共振器４２２と受電共振器４３２との間の断面Ｄを矢印Ｓ方向から見たときの磁界強度分布を測定する。磁界強度分布は、前述した同相共振モード及び逆祖共振モードに設定した場合について測定した。

まず、同相共振モードに設定した場合の磁界強度分布を、電磁界解析を用いて解析し、磁界強度を色調で表示させた測定結果として図１８（Ａ）に示す。この図１８（Ａ）の磁界強度分布から、給電共振器４２２の外周側周辺に沿って、磁界による影響が低減されて比較的小さな（弱い）磁界強度を有する磁界空間Ｚ４５１が形成されていることを確認することができる。この磁界空間Ｚ４５１は、断面が三日月形状をした給電共振器４２２に沿った三日月形状をしていることが分かる。

次に、逆相共振モードに設定した場合の磁界強度分布を、電磁界解析を用いて解析し、磁界強度を色調で表示させた測定結果として図１８（Ｂ）に示す。この図１８（Ｂ）の磁界強度分布から、給電共振器４２２の内周側に給電共振器４２２に沿って、磁界による影響が低減されて比較的小さな（弱い）磁界強度を有する磁界空間Ｚ４５２が形成されていることを確認することができる。この磁界空間Ｚ４５２は、断面が三日月形状をした給電共振器４２２に沿った三日月形状（三日月型の筒形状）をしていることがはっきりと分かる。

上記磁界空間Ｚの形状の変更に係る実施例１〜３によれば、給電モジュールにおける給電コイル・給電共振器及び受電モジュールにおける受電コイル・受電共振器を所望の形状（例えば、円形状、四角形状、三日月形状）にすることにより、磁界強度が相対的に弱い磁界空間Ｚを、給電コイル・給電共振器及び受電モジュールにおける受電コイル・受電共振器の形状に沿った所望の形状で形成することができる。即ち、給電コイル・給電共振器及び受電モジュールにおける受電コイル・受電共振器の形状を変えることにより、磁界強度が相対的に弱い磁界空間Ｚの形状を変える（制御）ことができることが分かる。

また、上記方法によれば、例えば、無線電力供給システムにおいて、給電モジュールや受電モジュールを電子機器に搭載する際に、当該電子機器や当該無線電力供給システムで使用される電子回路の形状に合わせたコイル形状の給電コイル・給電共振器及び受電コイル・受電共振器を使用することにより、その電子回路の形状に合わせた磁界空間Ｚを形成することができる。このため、電子回路に対して、より確実且つ効率的に、磁界に起因する渦電流の発生を低減・防止して、発熱による悪影響を抑制することができる。

（実施形態）
次に、上記実施例で説明した磁界空間Ｚの形成方法の活用例を実施形態として簡単に説明する。

例えば、上記無線電力供給システム１０１において、給電コイル２１及び給電共振器２２を備える給電モジュール２と、受電コイル３１及び受電共振器３２を備える受電モジュール３を主な構成要素とし、給電モジュール２の給電コイル２１に、ネットワークアナライザ１１０の出力端子１１１の代わりに、給電モジュール２に供給する電力の周波数を調整する発振回路を介した交流電源を接続し、受電モジュール３の受電コイル３１に、ネットワークアナライザ１１０の入力端子１１２の代わりに、受電された交流電力を整流化する整流/安定化回路及び過充電を防止する充電回路を介した充電池を接続する。

そして、給電モジュール２側の給電共振器２２の内周側、即ち、磁界空間Ｚ２が形成される場所に、発振回路を収納し、受電モジュール３側の受電共振器３２の内周側、即ち磁界空間Ｚ２が形成される場所に、整流/安定化回路を収納する。なお、充電回路及び充電池を受電モジュール３の受電共振器３２の内周側に収納してもよい。

また、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離Ｃは３０ｍｍに設定している。給電共振器２２と受電共振器３２とは、給電共振器２２と受電共振器３２の内周側に、磁界空間Ｚ２が形成される程度に、近接配置されていればよく、例えば、無線電力供給システム１０１において測定される伝送特性『Ｓ２１』の測定波形が、低周波側と高周波側とにピークが分離する程度に給電共振器２２と受電共振器３２とが近接配置されていればよい。

また、交流電源から給電モジュール２に供給する交流電力の周波数を発振回路により逆相共振モードに設定する。これにより、給電共振器２２及び受電共振器３２の内周側に、磁界による影響が低減されて、比較的小さな磁界強度を有する磁界空間Ｚ２を形成することができる。なお、給電共振器２２及び受電共振器３２の外周側に、発振回路や整流/安定化回路を配置したい場合には、交流電源から給電モジュール２に供給する交流電力の周波数を発振回路により同相共振モードに設定する。これにより、給電共振器２２及び受電共振器３２の外周側に、磁界による影響が低減されて、比較的小さな磁界強度を有する磁界空間Ｚ１を形成することができる。

また、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離Ａ、及び、受電コイル３１と受電共振器３２との間の距離Ｂは、２０ｍｍ→１５ｍｍ→１０ｍｍ→５ｍｍに変更自在な構成としている。本実施形態では、給電共振器２２の内周側に、発振回路を収納し、受電共振器３２の内周側に、整流/安定化回路を収納するため、磁界空間Ｚ２は比較的大きく確保する必要があるので、距離Ａ及び距離Ｂの値は最も小さな５ｍｍに設定している。これにより、磁界空間Ｚ２の大きさを、発振回路及び整流/安定化回路のサイズに合わせて比較的大きくすることができる。

上記のように設定された無線電力供給システム１０１では、交流電源から発振回路を介して給電コイル２１に供給された交流電力が、給電コイル２１と給電共振器２２との間の電磁誘導、給電共振器２２と受電共振器３２との間の共振（磁界共鳴状態）を利用した無線伝送、受電共振器３２と受電コイル３１との間の電磁誘導を経て、整流/安定化回路及び充電回路を介して充電池に供給される。そして、このように給電共振器２２から受電共振器３２に共振を利用した電力供給が行われる際に、給電共振器２２及び受電共振器３２の内周側に配置された発振回路や整流/安定化回路に対する磁界の影響が低減された、比較的小さな磁界強度を有する磁界空間Ｚ２を形成することができる。また、距離Ａ及び距離Ｂの値は５ｍｍに設定してため、磁界空間Ｚ２の大きさを、発振回路及び整流/安定化回路のサイズに合わせて比較的大きく形成することができる。

また、上記実施形態では、給電共振器２２及び受電共振器３２の内周側に形成される磁界空間Ｚ２内若しくは磁界空間Ｚ２付近に、磁界の影響を低減させたい発振回路及び整流/安定化回路を収納しているため、発振回路及び整流/安定化回路に対して、磁界に起因する渦電流の発生を低減・防止して、発熱による悪影響を抑制することができる。

また、上記実施形態では、給電共振器２２及び受電共振器３２の間や内周側や外周側、即ち、磁界空間Ｚ１や磁界空間Ｚ２が形成される場所に、金属異物が存在しても、金属異物によって磁界が影響されずに、効率的かつ安全に給電モジュール２から受電モジュール３に共振現象を利用した電力供給をすることができる。

以上の詳細な説明では、本発明をより容易に理解できるように、特徴的部分を中心に説明したが、本発明は、以上の詳細な説明に記載する実施形態・実施例に限定されず、その他の実施形態・実施例にも適用することができ、その適用範囲は可能な限り広く解釈されるべきである。また、本明細書において用いた用語及び語法は、本発明を的確に説明するために用いたものであり、本発明の解釈を制限するために用いたものではない。また、当業者であれば、本明細書に記載された発明の概念から、本発明の概念に含まれる他の構成、システム、方法等を推考することは容易であると思われる。従って、請求の範囲の記載は、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で均等な構成を含むものであるとみなされるべきである。また、本発明の目的及び本発明の効果を充分に理解するために、すでに開示されている文献等を充分に参酌することが望まれる。

２ 給電モジュール
３ 受電モジュール
２１ 給電コイル
２２ 給電共振器
３１ 受電コイル
３２ 受電共振器
１０１ 無線電力供給システム
１１０ ネットワークアナライザ
１１１ 出力端子
１１２ 入力端子
Ｚ、Ｚ１、Ｚ２ 磁界空間

Claims (9)

1. 給電モジュールにおけるコイルから受電モジュールにおけるコイルに共振現象により電力を供給する際に、
   前記給電モジュールにおけるコイルと前記受電モジュールにおけるコイルとの間の所望位置に、当該所望位置以外の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間を形成することを特徴とする磁界空間の形成方法。
2. 前記給電モジュールにおけるコイル周辺に発生する磁界と前記受電モジュールにおけるコイル周辺に発生する磁界とが打ち消し合うことにより、前記給電モジュールにおけるコイルと前記受電モジュールにおけるコイルとの間の所望位置に、当該所望位置以外の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間が形成される程度に、前記給電モジュールにおけるコイルと前記受電モジュールにおけるコイルとを近接配置することを特徴とする請求項１に記載の磁界空間の形成方法。
3. 前記給電モジュールにおけるコイルから前記受電モジュールにおけるコイルに対して前記共振現象により電力を供給するときに、
   前記給電モジュールにおけるコイルに流れる電流の向きと前記受電モジュールにおけるコイルに流れる電流の向きとが、逆向きになるように、前記給電モジュールにおけるコイルに供給する電力の周波数を設定することを特徴とする請求項２に記載の磁界空間の形成方法。
4. 前記給電モジュールにおけるコイルから前記受電モジュールにおけるコイルに対して前記共振現象により電力を供給するときに、
   前記給電モジュールにおけるコイルに流れる電流の向きと前記受電モジュールにおけるコイルに流れる電流の向きとが、同じ向きになるように、前記給電モジュールにおけるコイルに供給する電力の周波数を設定することを特徴とする請求項２に記載の磁界空間の形成方法。
5. 前記給電モジュールにおけるコイル及び前記受電モジュールにおけるコイルに関する調整パラメータを変化させて、前記給電モジュールにおけるコイル及び前記受電モジュールにおけるコイルの間に発生する磁界結合の強度を変更することより、前記磁界空間の大きさを変更することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁界空間の形成方法。
6. 前記調整パラメータは、前記給電モジュールにおけるコイルの配置関係、及び、前記受電モジュールにおけるコイルの配置関係であることを特徴とする請求項５に記載の磁界空間の形成方法。
7. 前記調整パラメータは、前記給電モジュールにおけるコイル及び前記受電モジュールにおけるコイルの形状であり、
   当該コイルの形状を所望の形状に変化させて、前記給電モジュールにおけるコイル及び前記受電モジュールにおけるコイルの間及び周辺に発生する磁界結合の強度を変更することより、前記磁界空間の形状を前記所望の形状にすることを特徴とする請求項５に記載の磁界空間の形成方法。
8. 前記給電モジュールにおけるコイルは、給電コイル及び給電共振器であり、
   前記受電モジュールにおけるコイルは、受電コイル及び受電共振器であり、
   前記給電コイルに給電された電力を前記給電共振器に対して電磁誘導により給電し、前記給電共振器に給電された電力を前記給電共振器と前記受電共振器とを共振させることによって磁界エネルギーとして前記給電共振器から前記受電共振器に伝送し、前記受電共振器に伝送された電力を電磁誘導により前記受電コイルに給電するに際して、
   前記給電コイルと前記給電共振器、及び、前記受電コイルと前記受電共振器、に関する調整パラメータを変化させて、前記給電共振器と前記受電共振器との間に発生する磁界結合の強度を変更することより、前記磁界空間の大きさを変更することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁界空間の形成方法。
9. 前記調整パラメータは、前記給電コイルと前記給電共振器との間の第１距離、及び、前記受電共振器と前記受電コイルとの間の第２距離の少なくとも一つであることを特徴とする請求項８に記載の磁界空間の形成方法。