JP2014068507A - ワイヤレス給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、あらゆる受電機器に対し、汎用性が高く応用性の高いワイヤレス給電システムを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のワイヤレス給電システムは、給電部を有する給電台から受電部を搭載した受電機器へ非接触で電力を給電するワイヤレス給電システムであって、給電台と受電機器との間に中間部材を備えたことを特徴とする。本発明によれば、受電機器が異なった場合であっても、単一の給電装置で給電を行うことができる。また、受電機器は、給電中に受電機器の配置を変化させることができるため、汎用性が高く応用性の高いワイヤレス給電システムを提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤレス給電システムに関する。

電源コードを用いずに電力を供給するワイヤレス給電技術が注目されつつある。現在のワイヤレス給電技術は、（Ａ）電磁誘導を利用するタイプ（近距離用）、（Ｂ）電波を利用するタイプ（遠距離用）、（Ｃ）磁場の共振現象を利用するタイプ（中距離用）の３種類に大別される。

これらのワイヤレス給電技術は非接触で受電機器に電力を供給できるため、電気自動車をはじめとして、家電製品、電子機器、無線通信機器、玩具、といったさまざまな製品への応用が期待されている。

特開２００６−０８７２１４号公報 特開２００５−１１０４１２号公報

ワイヤレス給電技術の応用として、特許文献１や２のような電力供給システムが知られている。

しかしながら、特許文献１に開示される電力供給システムは、送電機器本体が送電装置となっているため、受電側の機器の種類が変わった場合、同一の送電機器本体をそのまま共通の送電装置とすることが困難であった。また、特許文献２の電力供給システムは、１つの送電装置で異なる種類の電子機器に電力を供給できるものの、特定の場所において受電機器が配置され電力供給を受けるという唯一の利用形態が開示されているのみであり、受電機器が、送電装置から電力供給を受けながら更なる利用形態に適用される応用性という観点からは改善の余地があった。

このように、受電側の機器が種々変わるワイヤレス給電システムにおいては、いまなお、使用者が高い汎用性と高い応用性を享受できるまでには至っていない。

そこで、本発明は、あらゆる受電機器に対し、汎用性が高く応用性の高いワイヤレス給電システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明のワイヤレス給電システムは、給電部を有する給電台から受電部を搭載した受電機器へ非接触で電力を給電するワイヤレス給電システムであって、給電台と受電機器との間に中間部材を備えたことを特徴とする。本発明によれば、受電機器が異なった場合であっても、単一の給電装置で給電を行うことができる。また、受電機器は、給電中に受電機器の配置を変化させることができるため、汎用性が高く応用性の高いワイヤレス給電システムを提供することができる。

また、本発明において、中間部材は中継コイルを備えたことを特徴とする。このようにすると、給電台に対し垂直及び水平方向に給電領域が広がり、受電機器の水平移動が可能となる。

また、本発明において、中間部材は、受電機器の受電部の位置を示す受電位置決め部を有し、給電台は、給電部の位置を示す給電位置決め部を有することを特徴とする。このような構成にすることによって、中間部材が適切に配置され、一段と利便性を向上させることができる。

また、本発明において、受電位置決め部は、凸状を呈し、給電位置決め部は、受電位置決め部に嵌合可能な凹状を呈していることを特徴とする。このような構成にすることによって、中間部材が給電台に固定され、位置ずれによる伝送効率の劣化を防ぐことができる。

また、本発明において、中間部材は、受電部の受電情報を送信する送信部を備え、
給電部は、給電部の給電条件を制御する給電制御部と、送信部から送信される受電部の受電情報を読み取る情報読み取り部と、を備え、
給電制御部は、情報読み取り部に送信部から送信された受電部の受電情報に基づいて、給電条件を制御することを特徴とする。このような構成にすることによって、より汎用性や利便性を高めるばかりでなく、給電条件を適切に制御することができる。

また、本発明において、中間部材は、受電機器情報部をさらに備え、受電部の受電情報は、予めこの受電情報部に格納されていることを特徴とする。このような構成にすることによって、予め受電機器情報部に格納された受電機器ごとの情報に基づいて、より細かな給電条件を制御することが可能となる。

また、本発明において、中間部材は、受電機器有無センサをさらに備え、受電機器有無センサが受電機器の存在を確認できない場合、給電制御部が前記給電部の給電を停止させる受電情報が送信されることを特徴とする。このような構成にすることによって、ワイヤレス給電システムの電力消費を抑えるばかりでなく、ワイヤレス給電システムの安全性を高めることができる。

本発明によれば、あらゆる受電機器に対し、汎用性が高く応用性が高いワイヤレス給電システムを提供することができる。

本発明に係る第１実施形態の説明図である。 第１実施形態を模式的に表した図である。 第１実施形態の応用例を示す図である。 第１実施形態の別の応用例を示す図である。 第１実施形態の別の応用例を示す図である。 第１実施形態の別の応用例を示す図である。 第１実施形態の別の応用例を示す図である。 本発明に係る第２実施形態の説明図である。 本発明に係る第３実施形態の断面図である。 本発明に係る第３実施形態の説明図である。 本発明に係る第４実施形態を示す断面図である。 本発明に係る第５実施形態の概観図である。 本発明に係る第６実施形態の概観図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

〔第１実施形態〕
図１、２を参照して、本発明に係る第１実施形態を説明する。ワイヤレス給電システム１は、給電部１１を備えた給電台１０と、受電部２１を備えた受電機器２０との間に中間部材３０を設け、給電台１０から受電機器２０へワイヤレスで給電を行うシステムである。中間部材３０は、給電効率の劣化を招かないように非金属材料が適している。

図２は、本発明に係る第１実施形態を模式的に表した図である。給電台１０は給電部１１と給電制御部１２とを含み、受電機器２０は受電部２１と整流部２２と負荷２３とを含む。

給電制御部１２は、外部の電源４０から入力された交流電力から、その周波数がｆｏである交流電流（例えば、方形波または正弦波の電流）を生成して給電部１１に供給する。給電制御部１２としては、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータやインバータが挙げられる。

給電部１１は、エキサイトコイルＬ１と給電側ＬＣ共振回路１４とを有し、この給電側ＬＣ共振回路１４は給電コイルＬ２と給電キャパシタＣ１とを含む。給電コイルＬ２のインダクタンスと給電キャパシタＣ１のキャパシタンスは、給電側ＬＣ共振回路１４の共振周波数が交流電流の周波数ｆｏに略一致するように設定されている。

給電制御部１２からエキサイトコイルＬ１に交流電流が供給されると、電磁誘導の原理により給電コイルＬ２にも電流が流れる。給電コイルＬ２にも電流が流れることにより給電コイルＬ２は磁場を発生させる。なお、エキサイトコイルＬ１を用いることなく、周波数ｆｏの交流電流を給電コイルＬ２に供給することにより給電コイルＬ２に磁場を発生させてもよい。

受電部２１は、受電側ＬＣ共振回路２４とロードコイルＬ４とを有し、受電側ＬＣ共振回路２４は受電コイルＬ３と受電キャパシタＣ２を含む。受電コイルＬ３のインダクタンスと受電キャパシタＣ２のキャパシタンスは、受電側ＬＣ共振回路２４の共振周波数が交流電流の周波数ｆｏに略一致するように設定されている。受電コイルＬ３は、給電コイルＬ２が発生した磁場により磁界共鳴して受電コイルＬ３にも電流が流れる。受電コイルＬ３に電流が流れることにより、電磁誘導の原理によりロードコイルＬ４にも電流が流れる。

整流部２２は、受電部により受電された交流電力を整流して直流出力電力を生成する。整流部２２としては、ダイオードやトランジスタ等の半導体素子が挙げられる。

整流部２２により生成された直流出力電力は、負荷２３に出力され供給される。負荷としては、電気モーターやランプや二次電池等が挙げられる。

ワイヤレス給電システム１では、給電制御部１２が給電部１１に交流電力を供給し、給電コイルＬ２と受電コイルＬ３との磁界共鳴に基づき、給電コイルＬ２からワイヤレスで交流電力を受電コイルＬ３へ給電することにより、給電部１１から受電部２１に電力供給が行われる。整流部２２は、受電コイルＬ３により受電された交流電力を整流して生成された直流出力電力を負荷２３に出力して供給する。これにより、ワイヤレス給電システム１は、給電台１０から受電機器２０へワイヤレス（非接触）で給電をする。

上に述べた動作原理に従う限り、給電台１０と受電機器２０との間に配置される中間部材３０は、さまざまな形態をとることができる。これにより、汎用性が高く応用性の高いワイヤレス給電システムを実現することができる。

図３および図４は、第１実施形態のワイヤレス給電システム１をさまざまな玩具に適用した玩具システムの例である。

図３は、給電台１０、中間部材３０ａおよび受電機器２０ａの組み合わせによる第１の玩具システムと、給電台１０、中間部材３０ｂおよび受電機器２０ｂの組み合わせによる第２の玩具システムと、給電台１０、中間部材３０ｃおよび受電機器２０ｃの組み合わせによる第３の玩具システムを一つの図に模式的に示している。図４は、給電台１０、中間部材３０ｄおよび受電機器２０ｄの組み合わせによる第４の玩具システムを模式的に示している。これらの玩具システムでは、給電台１０が共通化され、かつ、異なる種類の玩具（受電機器２０ａ〜２０ｄ）に応じた中間部材３０ａ〜３０ｄが、給電台１０と玩具（受電機器２０ａ〜２０ｄ）との間に備えられている。給電台１０の表面には、例えば、給電部１１に相当する位置に給電位置マークが設けられ、又は、給電台１０の少なくとも給電部１１が配される領域には透明な天板が設けられており、給電部１１の位置は外部から認識可能とされている。

第１の玩具システムにおいて、受電機器２０ａは、踊り動作を伴う、または、歌を歌ったり言葉を発したりする人形又は動物の形状を有する玩具（人型又は動物形状玩具）であり、中間部材３０ａは、ステージを有する形状からなる板状部材である。中間部材３０ａの材質は、例えば樹脂やガラスである。中間部材３０ａは給電台１０の給電部１１上に載置され、受電機器２０ａは中間部材３０ａのステージ上に載置される。これにより、受電機器２０ａの受電部２１ａと給電台１０の給電部１１とが対向した場合に、給電部１１から受電部２１ａにワイヤレス給電され、そのワイヤレス給電された電力を利用して人型又は動物形状玩具（受電機器２０ａ）がステージ上で踊り動作をすることが可能となる。なお、中間部材３０ａは、ステージ上に受電機器２０ａを固定する固定機構を有してもよい。そして、受電機器２０ａのユーザーは、ステージ上で踊り動作をする人型又は動物形状玩具（受電機器２０ａ）の演出を楽しむことができる。

中間部材３０ａは、給電台１０に対する受電機器２０ａの配置を中間部材３０ａのステージの領域内に制限或いは誘導させる。このような中間部材３０ａを備えることにより、受電機器２０ａ及び中間部材３０ａは、給電台１０からワイヤレス給電により電力を受けつつステージ上で踊り動作をするステージ付き人型又は動物形状玩具として一体的に機能する。すなわち、受電機器２０ａは、中間部材３０ａに応じた配置となり、単に受電機器２０ａが給電台１０上に載置されワイヤレス給電により電力を受けるという利用形態だけでなく、更なる利用形態に適用されることが可能となる。従って、受電機器２０ａを使用する際の応用性が向上する。また、玩具としての受電機器２０ａの遊技性が向上する。

第２の玩具システムにおいて、受電機器２０ｂは自動車形状の玩具（自動車型車両玩具）であり、中間部材３０ｂは走行ガイド付きの走行路（走行レーン）を有する走行路部材である。中間部材３０ｂの材質は、例えば樹脂やガラスである。中間部材３０ｂは、走行路の一部が給電台１０の給電部１１上に位置するように載置され、受電機器２０ｂは中間部材３０ｂの走行路上に載置される。受電機器２０ｂの受電部２１ｂが給電台１０の給電部１１と対向した位置にあると、給電部１１から受電部２１ｂにワイヤレス給電され、そのワイヤレス給電された電力を利用して自動車型車両玩具が走行路上を走行することが可能となる。そして、受電機器２０ｂのユーザーは、走行路上を走行する自動車型車両玩具（受電機器２０ｂ）の演出を楽しむことができる。

中間部材３０ｂは、給電台１０に対する受電機器２０ｂの動作を中間部材３０ｂの走行路レイアウトによって物理的に誘導させる。このような中間部材３０ｂを備えることにより、受電機器２０ｂ及び中間部材３０ｂは、給電台１０からワイヤレス給電により電力を受けつつ走行路レイアウトに沿って自動車玩具が走行する走行路付き自動車玩具として一体的に機能する。すなわち、受電機器２０ｂは、中間部材３０ｂに応じた動作をすることとなり、更なる利用形態に適用されることが可能となる。従って、受電機器２０ｂを使用する際の応用性が向上する。また、玩具としての受電機器２０ｂの遊技性が向上する。

第３の玩具システムにおいて、受電機器２０ｃは電車形状や汽車形状の玩具（列車型車両玩具）であり、中間部材３０ｃは軌道を有する軌道部材である。中間部材３０ｃの材質は、例えば樹脂やガラスである。中間部材３０ｃは、軌道の一部が給電台１０の給電部１１上に位置するように載置され、受電機器２０ｃは中間部材３０ｃの軌道上に載置される。受電機器２０ｃの受電部２１ｃが給電台１０の給電部１１と対向した位置にあると、給電部１１から受電部２１ｃにワイヤレス給電され、そのワイヤレス給電された電力を利用して列車型車両玩具が軌道上を走行可能となる。そして、受電機器２０ｃのユーザーは、軌道上を走行する列車型車両玩具（受電機器２０ｃ）の演出を楽しむことができる。

中間部材３０ｃは、給電台１０に対する受電機器２０ｃの動作を中間部材３０ｃの軌道レイアウトによって物理的に誘導させる。このような中間部材３０ｃを備えることにより、受電機器２０ｃと中間部材３０ｃとは、給電部１０からワイヤレス給電により電力を受けつつ軌道レイアウトに沿って列車玩具が走行する軌道付き列車玩具として一体的に機能する。すなわち、受電機器２０ｃは、中間部材３０ｃに応じた動作をすることとなり、更なる利用形態に適用されることが可能となる。従って、受電機器２０ｃを使用する際の応用性が向上する。また、玩具としての受電機器２０ｃの遊技性が向上する。

図４に示される第４の玩具システムにおいて、受電機器２０ｄは外部の操作器具から、無線または有線でリモートコントロール操作が可能な車両玩具（リモートコントロール機能付き車両玩具）であり、中間部材３０ｄは道路地図を模した絵図がレイアウトされたシート状部材である。中間部材３０ｄの材質は、例えば樹脂や紙である。受電機器２０ｄには、負荷として二次電池やキャパシタが備えられ、負荷に蓄えられた電力により受電機器２０ｄは走行可能となっている。中間部材３０ｄの材質は、例えば樹脂やガラスである。中間部材３０ｄは、絵図に描かれた給電ポイントＣＰが給電台１０の給電部１１上に位置するように載置され、受電機器２０ｄは中間部材３０ｄの絵図上に載置される。受電機器２０ｄ受電機器２０ｄの受電部２１ｄが給電台１０の給電部１１と対向した位置にあると、給電部１１から受電部２１ｄにワイヤレス給電され、そのワイヤレス給電された電力を利用して、リモートコントロール機能付き車両玩具が絵図上を走行することが可能となる。そして、受電機器２０ｄのユーザーは、操作器具から受電機器２０ｄをリモートコントロールして、給電ポイントＣＰで負荷に電力を蓄えながらリモートコントロール機能付き車両玩具（受電機器２０ｄ）を絵図上を走行させて楽しむことが可能となる。また、後述するように、給電台１０の内部に複数の給電部１１を設けられている場合には、絵図に描かれた給電ポイントＣＰが複数あってもよい。

中間部材３０ｄは、給電台１０に対する受電機器２０ｄの動作を中間部材３０ｂに印刷された絵図によって視覚的に誘導させる。このような中間部材３０ｄを備えることにより、受電機器２０ｄ及び中間部材３０ｄは、給電部１０からワイヤレス給電により電力を受けつつ外部の操作器具からの運転操作により絵図上をリモコン自動車玩具が走行する自動車運転操作玩具として一体的に機能する。すなわち、受電機器２０ｄは、中間部材３０ｄに応じた動作をすることとなり、更なる利用形態に適用されることが可能となる。従って、受電機器２０ｄを使用する際の応用性が向上する。また、玩具としての受電機器２０ｄの遊技性が向上する。

このようにワイヤレス給電システム１をさまざまな玩具に適用した場合には、給電台１０が共通化されていることによる高い汎用性を有するだけでなく次の利点を有する。ワイヤレス給電システム１は、共通化された給電台１０と受電機器２０ａ〜２０ｄとの間に中間部材３０ａ〜３０ｄを備えることにより、給電中に受電機器の配置を変化させることができる。中間部材３０ａ〜３０ｄは、その形状やレイアウトにより給電台１０に対する受電機器２０ａ〜２０ｄの動作や配置を制限または誘導させることができる。そして、このような中間部材３０ａ〜３０ｄを備えることにより、受電機器２０ａ〜２０ｄ及び中間部材３０ａ〜３０ｄが一体的に機能する。すなわち、受電機器２０ａ〜２０ｄは、中間部材３０ａ〜３０ｄに応じた配置または動作をすることとなり、更なる利用形態に適用されることが可能となる。従って、受電機器２０ａ〜２０ｄを使用する際の応用性が向上する。特に、ワイヤレス給電システム１を玩具システムに適用した場合には、玩具としての受電機器２０ａ〜２０ｄの遊技性が向上する。

図５から図７は、第１実施形態のワイヤレス給電システム１をさまざまな家電に適用した家電システムの例である。

図５は、給電台１０、中間部材３０ｅおよび受電機器２０ｅの組み合わせによる第１の家電システムを模式的に示している。図６は、給電台１０、中間部材３０ｆおよび受電機器２０ｆの組み合わせによる第２の家電システムを模式的に示している。図７は、給電台１０、中間部材３０ｇおよび受電機器２０ｇの組み合わせによる第３の家電システムを模式的に示している。これらの家電システムでは、給電台１０が共通化され、かつ、異なる種類の家電（受電機器２０ｅ〜２０ｇ）に応じた中間部材３０ｅ〜３０ｇが、給電台１０と家電（受電機器２０ｅ〜２０ｇ）との間に備えられている。

図５に示される第１の家電システムにおいて、受電機器２０ｅは携帯電話や携帯音楽プレーヤーなどのポータブル型家電である。中間部材３０ｅは二つ折りの構造の板状部材であり、給電台１０に載置される部材（載置側部材３２ｅ１）と、給電台１０から斜めに起き上がった側の部材（起き上がり側部材３２ｅ２）と、これら２つの部材を接続する接続部３３ｅとから構成される。載置側部材３２ｅ１と起き上がり側部材３２ｅ２の材質は、例えば、樹脂やガラスである。接続部３３ｅは、載置側部材３２ｅ１と起き上がり側部材３２ｅ２とが所望の角度をなすように固定する。中間部材３０ｅは、後述する中継コイルＬｒと、中継コイルＬｒを含む中継部３１とを含む。中間部材３０ｅは、載置側部材３２ｅ１側が給電台１０の給電部１１上に載置され、受電機器２０ｅは中間部材３０ｅの起き上がり側部材３２ｅ２上に載置される。これにより、受電機器２０ｅの受電部２１ｅが給電台１０の給電部１１と非平行に対向し、給電部１１から受電部２１ｅにワイヤレス給電され、そのワイヤレス給電された電力を利用してポータブル型家電が充電される。

中間部材３０ｅは、給電台１０に対する受電機器２０ｅの配置を、中間部材３０ｅの起き上がり側部材３２ｅ２上に制限或いは誘導させる。このような中間部材３０ｅを備えることにより、受電機器２０ｅ及び中間部材３０ｅは、受電機器２０ｅが起き上がり側部材３２ｅ２上に載置された状態でワイヤレス給電により電力を受けて充電される充電台付きポータブル型家電として一体的に機能する。受電機器２０ｅは、中間部材３０ｅに応じた配置となり、更なる利用形態に適用されることとなり、受電機器２０ｅを使用する際の応用性が向上する。また、受電機器２０ｅが給電台１０に対して起立した状態で配置されるため、受電機器２０ｅの操作性や視認性が上がり利便性が向上する。更に、後述するように、中間部材３０ｆが中継部３１を備えることにより、給電部１１からワイヤレス給電により電力を受けられる範囲が広がり、利便性が更に向上する。

図６に示される第２の家電システムにおいて、受電機器２０ｆはパーソナルコンピュータなどの情報家電であり、中間部材３０ｆはボールキャスター３２ｆが設けられた板状部材である。中間部材３０ｆの材質は、主として樹脂や木材である。中間部材３０ｆは給電台１０の給電部１１上に載置され、受電機器２０ｆは中間部材３０ｆ上に載置される。これにより、受電機器２０ｆの受電部２１ｆが給電台１０の給電部１１と非平行に対向し、給電部１１から受電部２１ｆにワイヤレス給電され、そのワイヤレス給電された電力を利用して情報家電が充電される。

中間部材３０ｆは、給電台１０に対する受電機器２０ｆの配置を、中間部材３０ｆ上に制限或いは誘導させる。このような中間部材３０ｆを備えることにより、受電機器２０ｆ及び中間部材３０ｆは、板状部材上に載置された状態でワイヤレス給電により電力を受けて充電される移動機構つき情報機器として一体的に機能する。すなわち、受電機器２０ｆは、中間部材３０ｆに応じた配置となり、更なる利用形態に適用されることが可能である。従って、受電機器２０ｆを使用する際の応用性が向上する。また、中間部材３０ｆに備えられたボールキャスター３２ｆにより、使用状況に応じて水平方向の移動や画面の方向を自在に動かすことが可能であるため利便性が向上する。

図７に示される第３の家電システムにおいて、受電機器２０ｇはテレビやパーソナルコンピュータ用のモニターなどの映像家電であり、中間部材３０ｇはターンテーブルを有する板状部材である。中間部材３０ｇの材質は、例えば樹脂やガラスである。中間部材３０ｇは給電台１０の給電部１１上に載置され、受電機器２０ｇは中間部材３０ｇのターンテーブル上に載置される。これにより、受電機器２０ｇの受電部２１ｇが給電台１０の給電部１１と対向し、給電部１１から受電部２１ｇにワイヤレス給電され、そのワイヤレス給電された電力を利用してディスプレイから映像を映し出させる。

中間部材３０ｇは、給電台１０に対する受電機器２０ｇの配置を、中間部材３０ｇ上に制限或いは誘導させる機能を有する。そして、このような中間部材３０ｇを備えることにより、受電機器２０ｇ及び中間部材３０ｇは、板状部材上に載置された状態でワイヤレス給電により電力を受けてディスプレイから映像を映し出させる回転機構つき映像機器として一体的に機能する。すなわち、受電機器２０ｇは、中間部材３０ｇに応じた配置となり、更なる利用形態に適用されることが可能である。従って、受電機器２０ｇを使用する際の応用性が向上する。また、中間部材３０ｇがターンテーブルを有することにより、視聴者のいる方向に受電機器２０ｇのディスプレイ方向を合せることが可能であるため利便性が向上する。なお、テレビやモニターのような映像機器に限らず、スピーカのような音響機器にも応用可能である。

このようにワイヤレス給電システム１をさまざまな家電に適用した場合にも、さまざまな玩具に適用した場合と同様の利点を有する。特に、ワイヤレス給電システム１を家電システムに適用した場合には、家電としての受電機器２０ａ〜２０ｄの利便性が向上する。

〔第２実施形態〕
図８を用い、本発明に係る第２実施形態を説明する。第２実施形態におけるワイヤレス給電システム１には、中間部材３０ｈに中継部３１が追加される。その他の点は第１実施形態と同様である。

中間部材３０ｈは、受電機器２０ｈが載置される受電機器載置部３２ｈと脚部３３ｈを含む。受電機器載置部３２ｈは着脱可能な中継部３１を備えている。中継部３１は、中継側ＬＣ共振回路（図示せず）を含む。中継側ＬＣ共振回路は中継コイルＬｒと中継キャパシタ（図示せず）を含む。中継コイルＬｒのインダクタンスと中継キャパシタのキャパシタンスは、中継側ＬＣ共振回路の共振周波数が、給電側ＬＣ共振回路１４または受電側ＬＣ共振回路２４の共振周波数に略一致するように設定されている。

ワイヤレス給電システム１において、中間部材３０ｈは脚部３３ｈが給電台１０側にあるように給電台１０の給電部１１上に載置され、受電機器２０ｈは中間部材３０ｈの受電機器載置部３２ｈ上に載置される。中間部材３０ｈが脚部３３ｈを含むため、給電部１１と受電機器載置部３２ｈとの間はエアギャップを有する。

給電部１１から受電部２１ｈの給電時に中継部３１を介することによって、給電台１０上の給電領域が広がる。すなわち、受電機器載置部３２ｈ上に受電機器２０を載置できる範囲が広がり、また、給電部１１上に中間部材３０ｈ載置できる範囲が広がる。給電部１１と受電機器２０ｈとを空間的に離間させたい場合には、中間部材３０ｈが中継部３１を備えることにより、給電部１１と受電機器載置部３２ｈとの間のエアギャップを大きくすることができる。また、中継部３１が着脱可能のため、受電機器２０ｈへワイヤレス給電する電力を調整できる。中間部材３０ｈが複数の中継部３１を備える場合には、動作の異なる複数の受電機器２０ｈを中間部材３０ｈに載置することもできる。

中継部３１は、先に説明した図３から図７の第１実施形態の構成における中間部材３０ａ〜３０ｇにも応用が可能である。図４の構成であれば、シート状の中間部材３０ｄの内部や裏面に中継部３１を設けて、給電可能な領域を広げることもできる。また、図５のような二つ折の中間部材３０ｅであれば、中継部３１を起き上がり側部材３２ｅ２に設けると、受電機器２０ｅが立ち上がる角度をさらに大きくすることができる。また、図６のような水平移動が容易な中間部材３０ｆであれば、中継部３１を設けることによって、移動可能な領域を広げることができる。また、図７のように受電機器２０が映像機器であれば、中間部材３０ｇに中継部３１を設けることによって、視聴可能な方向や映像機器の載置位置を変えることができる。

〔第３実施形態〕
図９は、本発明に係る第３実施形態を示す断面図である。中間部材３０に凸状の受電位置決め部２５を、一方、給電台１０に給電位置決め部１５を設け、中間部材３０が給電台１０に嵌め合わされるように構成したワイヤレス給電システムの例である。こうすることによって、給電台１０に対する中間部材３０の位置決めを容易に図ることができる。また、中間部材３０と給電台１０とが確実に固定されるため、ワイヤレス給電システムの安全性を向上させることができる。なお、給電台１０に凸状の給電位置決め部１５を、一方、中間部材３０に受電位置決め部２５を設けてもよいが、中間部材３０を使用しない際に給電台１０に突起が無いように、凸上の位置決め部は中間部材３０に設けられているのが好ましい。

図１０は、第３実施形態を車両玩具に適用した例を示す概観図である。特に受電機器２０が動作を伴う場合は、中間部材３０と給電台１０が固定されると給電部１１と受電部２１の位置ずれを抑えることができる。たとえば、車両玩具の走行軌道となる中間部材３０の一部にのみ、中継部３１を埋め込み、自動車玩具の走行状態が任意に変化するようにして遊興性を高めることも可能である。

〔第４実施形態〕
図１１は、本発明に係る第４実施形態を示す概観図である。給電台１０の給電部１１が着脱可能となるように給電台１１に開口部１７を形成した例である。つまり開口部１７の開閉を行う蓋部材（図示せず）が中間部材３０の役割を果たすことになる。この蓋部材には中継部（図示せず）を設けてもよい。たとえば、給電台１０の内部に複数の給電部１１を設け、それらの給電部１１に対応して着脱可能蓋部材を有する複数の開口部１７を設けると、給電領域を任意に設定することができる。これにより、受電機器に応じた位置に給電部を移動させることができるうえ、同時に複数の受電機器に給電することも可能になる。加えて給電部１１のメインテナンスも容易になり、利便性が一層向上する。

〔第５実施形態〕
図１２は、本発明に係る第５実施形態を示す概観図である。中間部材３０には、受電部の受電情報を送信する送信部５０を有し、給電部１１は、給電条件を制御する給電制御部１２を介し送信部５０から送信される受電情報を読み取る情報読み取り部６０に接続されている。給電制御部１２は、情報読み取り部６０が読み取った受電情報に基づいて、給電条件を制御する。これにより、給電条件の最適化を図ることができる。

第５実施形態において、たとえば、受電機器２０が玩具である場合であれば、受電情報として、玩具に必要とされる共振周波数、インダクタンス、キャパシタンスや、電圧、電流といった電力情報、ワイヤレス電力伝送時間、その他玩具固有の固定情報が送信される。

送信部５０として、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ、）に用いられるタグを中間部材３０の裏面に貼付してもよい。この場合、給電部１１には、情報読み取り部６０として、タグリーダが接続される。

〔第６実施形態〕
図１３は、本発明に係る第６実施形態を示す概観図である。中間部材３０は、受電機器ごとに異なる個々の受電条件を予め格納した受電機器情報部７０を備える。受電機器情報部７０に格納された個々の受電情報は、送信部５０から給電台１０側の情報読み取り部６０に送信される。情報読み取り部６０で読み取られた受電情報に基づき、給電制御部１２は給電部１１を制御し、より適切な給電を行うことになる。

第６実施形態において、たとえば、受電機器２０が玩具である場合、個々の玩具の受電情報を予め受電機器情報部７０に格納しておくと、玩具本体はそれらの情報を保持する必要がなくなる。受電機器情報部７０には、受電情報に合わせて、玩具個々の固有の情報（たとえば、遊び途中のデータ等）を格納してもよい。こうすると、玩具側の不具合により玩具個々の固有の情報を喪失することも避けることができるうえ、玩具本体の低廉化も可能になる。

また、第５実施形態や第６実施形態において、中間部材３０は受電機器２０の有無を読み取る受電機器有無センサ８０をさらに備えてもよい。この受電機器有無センサ８０によって受電機器２０が無いと判定された場合に、給電制御部が給電コイルからの給電を停止させるよう送信部５０から情報読み取り部６０に受電情報が送信される。これにより、給電の効率化を図ることができるうえ、ワイヤレス給電システムの安全性を向上させることができる。

また、玩具が本体と充電池を備えたコントローラのような操作部とに分かれている場合、遊びを中断している間に本発明のワイヤレス給電システムにおいて操作部の充電をできるようにしてもよい。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態では、給電キャパシタＣ１と、給電コイルＬ２とで給電ＬＣ共振回路１４を形成していたが、これに限らない。給電ＬＣ共振回路１４を形成しないように給電キャパシタＣ１を用いなくてもよい。

また、上記実施の形態では、受電キャパシタＣ２と、受電コイルＬ３とで受電ＬＣ共振回路２４を形成していたが、これに限らない。受電ＬＣ共振回路２４を形成しないように、受電キャパシタＣ２を用いなくてもよい。

本発明は、給電部から受電部への誘導結合によるワイヤレス給電技術として、電磁誘導方式と磁界共鳴方式のいずれでも応用できるが、特に磁界共鳴方式に応用した場合は中間部材によって共振条件を変化させることができるため、さまざまな受給電コイルの態様に適用することが可能である。静電結合を利用したワイヤレス給電技術に対しても十分に応用可能であることは言うまでもない。

１・・・ワイヤレス給電システム
１０・・・給電台
１１・・・給電部
１２・・・給電制御部
１４・・・給電側ＬＣ共振回路
１５・・・給電位置決め部
１７・・・開口部
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ・・・受電機器
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｈ・・・受電部
２２・・・整流部
２３・・・負荷
２４・・・受電側ＬＣ共振回路
２５・・・受電位置決め部
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｇ、３０ｈ・・・中間部材
３１・・・中継部
３２・・・ボールキャスター
４０・・・電源
５０・・・送信部
６０・・・情報読み取り部
７０・・・受電機器情報部
８０・・・受電機器有無センサ
Ｌ１・・・エキサイトコイル
Ｌ２・・・給電コイル
Ｌ３・・・受電コイル
Ｌ４・・・ロードコイル
Ｌｒ・・・中継コイル
Ｃ１・・・給電キャパシタ
Ｃ２・・・受電キャパシタ

Claims (7)

1. 給電部を有する給電台から受電部を搭載した受電機器へ非接触で電力を給電するワイヤレス給電システムであって、
   前記給電台と前記受電機器との間に中間部材を備えたことを特徴とするワイヤレス給電システム。
2. 前記中間部材は、中継コイルを備えることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス給電システム。
3. 前記中間部材は、前記受電機器の前記受電部の位置を示す受電位置決め部を有し、
   前記給電台は、前記給電部の位置を示す給電位置決め部を有することを
   特徴とする請求項１または２に記載のワイヤレス給電システム。
4. 前記受電位置決め部は、凸状を呈し、
   前記給電位置決め部は、前記受電位置決め部に嵌合可能な凹状を呈していることを
   特徴とする請求項３に記載のワイヤレス給電システム。
5. 前記中間部材は、受電部の受電情報を送信する送信部を備え、
   前記給電部は、前記給電部の給電条件を制御する給電制御部と、前記送信部から送信される前記受電部の受電情報を読み取る情報読み取り部と、を備え、
   前記給電制御部は、前記情報読み取り部に前記送信部から送信された前記受電部の受電情報に基づいて、
   前記給電条件を制御することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のワイヤレス給電システム。
6. 前記中間部材は、受電機器情報部をさらに備え、
   前記受電部の受電情報は、予め前記受電情報部に格納されていることを特徴とする請求項５に記載のワイヤレス給電システム。
7. 前記中間部材は、受電機器有無センサをさらに備え、
   前記受電機器有無センサが前記受電機器の存在を確認できない場合、前記受電情報は前記給電制御部が前記給電部の給電を停止させる情報を含むことを特徴とする請求項５または６に記載のワイヤレス給電システム。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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