JP2015077021A - 受電装置および送電装置ならびに給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】効率的な給電を行うことが可能な給電システムを提供する。
【解決手段】給電システムは、互いの接触または近接により給電が行われる受電装置および送電装置を備える。受電装置は、送電装置から電力を受け取る受電部と、送電装置から受け取った電力に基づいて磁化される電磁石とを有し、送電装置は、受電装置へ電力を供給する送電部と、磁石に吸着される材料からなる固定部とを有する。
【選択図】図２

Description

本開示は、電子機器端末等の受電装置、およびこの受電装置に対して電力供給を行う送電装置、ならびにこれらの受電装置および送電装置を用いた給電システムに関する。

近年、例えば携帯電話機やスマートフォン、携帯音楽プレーヤー等のＣＥ機器（Consumer Electronics Device：民生用電子機器）に対し、ワイヤレス（非接触）で電力供給を行う給電（充電）システム（ワイヤレス給電システム、非接触給電システム）が注目されている。これにより、ＡＣアダプタのような電源装置のコネクタを用いる（接続する）ことなく、例えば電子機器（２次側機器）を充電台（１次側機器）の上に置くだけで充電を行うことができる。すなわち、電子機器と充電台と間での端子接続が不要となる。

このようなワイヤレス給電システムについては、例えば特許文献１〜４に記載されている。

特開２０１１−１６０５３５号公報 特開２０１１−１６０５１８号公報 特開２００４−２６０９１７号公報 特開２０１０−２７２６２８号公報

ところが、上記のようなワイヤレス給電システムでは、給電中に電子機器の位置がずれて、途中で電力供給が停止したり、効率が低下したりすることがある。従って、そのような電子機器の位置ずれを抑制し、効率的な給電が可能な受電装置、送電装置および給電システムの実現が望まれている。

本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、効率的な給電を行うことが可能な受電装置および送電装置ならびに給電システムを提供することにある。

本開示の受電装置は、送電装置から電力を受け取る受電部と、送電装置から受け取った電力に基づいて磁化される電磁石とを備えたものである。

本開示の送電装置は、受電装置へ電力を供給する送電部と、磁石に吸着される材料からなる固定部とを備え、受電装置は、送電部から電力を受け取る受電部と、送電部から受けった電力に基づいて磁化される電磁石とを有するものである。

本開示の給電システムは、互いの接触または近接により給電が行われる受電装置および送電装置を備えたものである。受電装置は、送電装置から電力を受け取る受電部と、送電装置から受け取った電力に基づいて磁化される電磁石とを有し、送電装置は、受電装置へ電力を供給する送電部と、磁石に吸着される材料からなる固定部とを有する。

本開示の受電装置では、送電装置から電力を受け取る受電部と、受け取った電力に基づいて磁化される電磁石とを備えることにより、所定の送電装置に吸着された状態で、電力を受け取ることが可能となる。受電期間中は、送電装置への吸着により、位置ずれが生じにくくなると共に良好な電力伝送効率が得られる。

本開示の送電装置では、受電装置へ電力を供給する送電部と、磁石に吸着される材料からなる固定部とを備え、受電装置が、送電部から電力を受け取る受電部と、受け取った電力に基づいて磁化される電磁石とを有する。これにより、受電装置を吸着させた状態で、電力供給を行うことが可能となる。送電期間中は、受電装置の吸着により、その位置ずれが生じにくくなると共に良好な電力伝送効率が得られる。

本開示の給電システムでは、互いの接触または近接により給電が行われる、上記本開示の受電装置および送電装置を備えることにより、受電装置が送電装置に吸着された状態で、給電を行うことが可能となる。給電期間中は、受電装置の送電装置への吸着により、位置ずれが生じにくくなると共に良好な電力伝送効率が得られる。

本開示の受電装置によれば、送電装置から電力を受け取る受電部と、受け取った電力に基づいて磁化される電磁石とを備えることにより、所定の送電装置に吸着された状態で電力を受け取ることができ、位置ずれを抑制すると共に良好な電力伝送効率を得ることができる。よって、効率的な給電を行うことが可能となる。

本開示の送電装置によれば、受電装置へ電力を供給する送電部と、磁石に吸着される材料からなる固定部とを備え、受電装置が、送電部から電力を受け取る受電部と、受け取った電力に基づいて磁化される電磁石とを有する。これにより、受電装置を吸着させた状態で、電力供給が行われ、受電装置の位置ずれを抑制すると共に良好な電力伝送効率を得ることができる。よって、効率的な給電を行うことが可能となる。

本開示の給電システムによれば、互いの接触または近接により給電が行われる、上記本開示の受電装置および送電装置を備えることにより、受電装置が送電装置に吸着された状態で、給電が行われ、受電装置の位置ずれを抑制すると共に良好な電力伝送効率を得ることができる。よって、効率的な給電を行うことが可能となる。

上記内容は本開示の一例である。本開示の効果は、上述したものに限らず、他の異なる効果であってもよいし、更に他の効果を含んでいてもよい。

本開示の一実施の形態に係る給電システムの外観を表す図である。 図１に示した給電システムの要部構成を表す断面模式図である。 図２に示した給電システムの全体構成を表す機能ブロック図である。 電子機器および充電器の各電極のレイアウト例を表す模式図である。 図１に示した給電システムの給電動作の流れを表すフロー図である。 図１に示した給電システムの動作例を表す模式図である。 図１に示した給電システムの動作例を表す模式図である。 図１に示した給電システムの動作例を表す模式図である。 変形例１に係る給電システムの全体構成を表す機能ブロック図である。 変形例２に係る充電器の電極のレイアウト例を表す機能ブロック図である。 変形例３に係る充電器および電子機器の設置例を表す模式図である。 変形例３に係る充電器および電子機器の設置例を表す模式図である。 変形例３に係る充電器および電子機器の設置例を表す模式図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（電磁石を内蔵する電子機器を用いた給電システムの例）
２．変形例１（電磁石に流れる電流の制御を行う場合の例）
３．変形例２（充電器に設けられる電極の他のレイアウト例）
４．変形例３（充電器および電子機器の他の設置例）

＜実施の形態＞
［構成］
図１は、本開示の一実施の形態に係る給電システム（給電システム３）の外観構成の一例を表したものである。図２は、この給電システム３の要部構成を表したものである。図３は、給電システム３の全体構成を表す機能ブロック図である。

給電システム３は、例えば電界または磁界を用いて（例えば電界結合方式、磁界共鳴方式あるいは電磁誘導方式により）、１次側および２次側の機器間においてワイヤレスで給電（充電，電力伝送）を行うシステムである。この給電システム３は、１次側機器としての充電器１（送電装置）と、２次側機器としての電子機器２（受電装置）とを備え、これらの充電器１および電子機器２が互いに接触（または近接）した状態で給電が行われるものである。ここでは、一例として、電界結合方式により給電を行う給電システム３の構成および動作について説明する。

給電システム３では、充電器１および電子機器２は、互いに接触（または近接）可能な送電面Ｓ１および受電面Ｓ２を有している。例えば送電面Ｓ１の面積は、受電面Ｓ２の面積よりも大きくなっている。詳細は後述するが、充電器１の送電面Ｓ１に受電面Ｓ２が接触するように電子機器２が配置されることにより、充電器１から電子機器２に対して電力供給が行われるようになっている。尚、図１等では、１つの充電器１に対して１つの電子機器２を接触させた状態を図示しているが、１つの充電器１に対して２つ以上の電子機器２が接触した状態で給電を行うことも可能である。

この給電システム３では、充電器１と電子機器２とが垂直面（ＸＹ平面）において接触するように、充電器１が設置（以下、垂直設置という）されている。換言すると、充電器１の送電面Ｓ１が垂直面となるように、送電部１Ａ（後述）が垂直面に沿って設けられている。このような充電器１の設置場所としては、例えば店舗や住宅などの屋内の壁面や柱が挙げられる。

（充電器１）
充電器１は、送電面Ｓ１の近傍に（送電面Ｓ１に近接して）送電部１Ａを備える（図２）と共に、通信部１２および制御部１３を備えている（図３）。送電部１Ａは、例えば絶縁材料からなる筐体（カバー）１１０により覆われており、この筐体１１０の表面が送電面Ｓ１となっている。送電部１Ａは、電子機器２の受電部２Ａへ電力を供給する部分であり、例えば第１電極１０と、送電回路１１とを含んで構成されている。

第１電極１０は、例えば送電面Ｓ１に平行な面を有する平板状の電極である。例えば複数（ここでは２つ）の第１電極１０が所定の間隔を介して配置されている。第１電極１０の構成材料としては、一般的な電極材料が挙げられる。但し、本実施の形態では、第１電極１０が磁石に吸着される材料からなり、本開示における「固定部」を兼ねた（第１電極１０が「固定部」として機能する）構成となっている。このような第１電極１０の材料としては、例えば鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）もしくはコバルト（Ｃｏ）、または、鉄、ニッケルおよびコバルトのうちのいずれかを含む材料を用いることができる。この第１電極１０は、後述する電子機器２内に設けられた第２電極２０と対を成す（対向配置される）電極であり、第２電極２０と共に容量Ｃ１，Ｃ２を形成する。

送電回路１１は、これらの２つの第１電極１０に接続されると共に、例えばコイル１２１、圧電トランス１２２および交流信号発生源１２３を有している。具体的には、各第１電極１０（容量Ｃ１，Ｃ２の各一端）に、コイル１２１が直列接続されると共に、各第１電極１０には、圧電トランス１２２の出力端子ｃ，ｄが接続されている。圧電トランス１２２の入力端子ａ，ｂは、交流信号発生源１２３の出力端に接続されている。

交流信号発生源１２３は、例えば制御部１２から供給される制御信号に基づき、図示しない外部電源から供給される電力を用いて、例えば１０〜２４（Ｖｐ−ｐ）のパルス信号を発生する電源である。圧電トランス１２２は、交流信号発生源から入力された電圧を数十倍に変換して出力するものである。これにより、容量Ｃ１，Ｃ２の第１電極１０側を高圧化し、供給電流をｍＡオーダーに低減することができる。これは、第１電極１０の発熱抑制に寄与する。コイル１２１は、インピーダンス整合用に設けられ、送電側のインピーダンスを下げる役割をもつ。

通信部１２は、電子機器２内の後述する通信部２５との間で、所定の通信動作を相互に行うものである（図３中の矢印Ｂ参照）。

制御部１３は、充電器１全体（あるいは給電システム３全体）における種々の制御動作を行うものである。具体的には、送電部１Ａによる送電動作、通信部１２による通信動作の制御を行うことの他、例えば、供給電力の最適化制御や給電対象機器を認証する機能、給電対象機器が近傍にあることを検知する機能、異種金属等の混入を検知する機能などを有している。この制御部１３は、例えば、マイクロコンピュータやパルスジェネレータ等を用いて構成されている。

（電子機器２）
電子機器２は、例えば、テレビ受像機に代表される据え置き型電子機器、携帯電話、スマートフォンおよびデジタルカメラ等に代表される、充電池（バッテリー）を含む携帯型の電子機器等である。この電子機器２は、受電面Ｓ２の近傍に（受電面Ｓ２に近接して）受電部２Ａおよび電磁石２１を備える（図２）と共に、充電回路２３、バッテリー２４（負荷）、通信部２５および制御部２６を備えている（図３）。受電部２Ａは、例えば絶縁材料からなる筐体（カバー）２１０により覆われており、この筐体２１０の表面の一部が受電面Ｓ２となっている。受電部２Ａは、充電器１の送電部１Ａから電力を受け取る部分であり、例えば第２電極２０と、受電回路２２とを含んで構成されている。電磁石２１は、その受電部２Ａが受けとった電力に基づいて磁化されるものである。

第２電極２０は、例えば受電面Ｓ２に平行な面を有する平板状の電極である。例えば複数（ここでは２つ）の第２電極２０が所定の間隔を介して配置されている。第２電極２０の構成材料としては、一般的な電極材料が挙げられる。この第２電極２０は、充電器１内に設けられた第１電極１０と対を成す（対向配置される）電極であり、第１電極１０と共に容量Ｃ１，Ｃ２を形成する。

図４は、充電器１の第１電極１０と、電子機器２の第２電極２０とのＸＹ平面構成の一例を模式的に表したものである。このように、例えば２つの第１電極１０と２つの第２電極２０とが、それぞれ互いに対向配置されるようなレイアウトで設けられている。ここでは、第１電極１０の面積が、第２電極２０の面積よりも大きく設計されている。これらの第１電極１０および第２電極２０は、上述のように容量Ｃ１，Ｃ２を形成するものであることから、給電時には、ＸＹ平面内において、第２電極２０が、第１電極１０の形成領域内に重畳するように配置される（位置合わせされる）ことが望ましい。また、寄生容量の発生を抑制すると共に、異常発熱を抑制するために、第１電極１０同士の間および第２電極２０同士の間の各領域には、異物（特に金属片など）が跨って配置されないようにすることが望まれる。

このようなレイアウトにおいて、例えば第２電極２０の選択的な領域（ここでは中央部）に、開口２０ａが設けられている。この開口２０ａ内に、電磁石２１が配置されている。これにより、第１電極１０および第２電極２０が対向配置された場合に、電磁石２１が磁化されると、電磁石２１に、上記所定の材料からなる第１電極１０が吸着される。このため、上記レイアウトにより、給電時には、第１電極１０と第２電極２０とが対向配置された状態で、電子機器２が充電器１に吸着されることとなる。但し、上記レイアウトは一例であり、他の様々なレイアウトを取り得る。第１電極１０および第２電極２０の平面形状や個数も特に限定されず、用途に応じて様々な形状および個数とすることができる。

電磁石２１は、例えば磁性材料からなる芯のまわりにコイルが巻かれたものであり、このコイルへの通電によって磁化されるものである。この電磁石２１は、受電部２Ａ（受電回路２２）とバッテリー２４との間に電気的に直列に接続されている。即ち、電磁石２１を構成するコイルの一端が受電回路２２（詳細には、後述の整流回路２２３）の出力端に接続され、他端が、充電回路２３の入力端に接続されている。尚、電磁石２１の接続箇所（回路上の設置場所）は、受電部２２のうちの整流回路２２３（後述）を通った後の直流電源部分であればよい。例えば、図３では、電磁石２１は、整流回路２２３と充電回路２３との間に接続されているが、充電回路２３とバッテリー２４との間の経路上に接続されていてもよい。また、電磁石２１の構造上の設置場所は、上記のような第２電極２０に設けられた開口２０ａ内に限定されない。例えば、第２電極２０に開口２０ａを設けずに、電磁石２１が第２電極２０と並列して配置されていてもよい。更に、電磁石２１の個数も２つに限定されず、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。

受電回路２２は、上記２つの第２電極２０に接続されると共に、例えばコイル２２１、圧電トランス２２２および整流回路２２３を有している。具体的には、各第２電極２０（容量Ｃ１，Ｃ２の各一端）に、コイル２２１が直列接続されると共に、各第２電極２０には、圧電トランス２２２の入力端子ｃ’，ｄ’が接続されている。圧電トランス２２２の出力端子ａ’，ｂ’は、整流回路２２３の入力端に接続されている。

コイル２２１は、インピーダンス整合用に設けられ、受電側のインピーダンスを上げる役割をもつ。圧電トランス２２２は、入力電圧を数十分の一倍に変換して、整流回路２２３へ出力するものである。整流回路２２３は、圧電トランス２２２から供給される受電電圧（交流電圧）を整流し、直流電圧を生成する回路である。

充電回路２３は、受電回路２２の整流回路２２３から出力される直流電力に基づいて、負荷としてのバッテリー２４への充電動作を行うものである。

バッテリー２４は、充電回路２３による充電動作に従って電力を貯蔵するものであり、例えばリチウムイオン電池等の充電池（２次電池）を用いて構成されている。

通信部２５は、充電器１内の通信部１２との間で、前述した所定の通信動作を相互に行うものである（図３中の矢印Ｂ参照）。

制御部２６は、電子機器２の全体（あるいは給電システム３全体）における種々の制御動作を行うものである。具体的には、受電部２Ａによる受電動作や通信部２５による通信動作の制御を行うことの他、例えば、受給電力の最適化制御を行ったり、充電回路２３の充電動作を制御したりする機能等を有している。

［作用・効果］
図５は、上記給電システム３の給電（充電）開始から終了までの動作（状態）の流れを表したものである。図６〜８は、図５に示した各ステップにおける動作を模式的に表したものである。

この給電システム３では、まず、例えば図６の左図および右図に示したように、ユーザ４は、充電実行する際、受電面Ｓ２と送電面Ｓ１とが向かい合うようにして、例えば電子機器２を手で持って充電器１へ近づけ、接触（あるいは近接）させる（図５のステップＳ１１，Ｓ１２）。

続いて、充電器１および電子機器２では、通信部１２，２５による通信を用いて、電子機器２が、充電器１の給電対称の機器であるかの認証を行う（ステップＳ１３）。具体的には、例えば制御部１３が、充電器１の規格（無線充電規格）に、電子機器２の規格が対応するものであることを確認し、次のステップへ進む。

認証結果（対応規格であるとの結果）を受け、充電器１では、制御部１３の制御によって、送電部１Ａから受電部２Ａに向けて電力供給を開始する（ステップＳ１４）。具体的には、送電回路１１の交流信号発生源１２３が、外部電源から供給される電力に基づいて、圧電トランス１２２を介して、送電を行うための交流電圧を第１電極１０へ供給する。これにより、送電部１Ａおよび受電部２Ａ間では、第１電極１０および第２電極２０によって形成された容量Ｃ１，Ｃ２を通じて、電力伝送が行われる。受電部２Ａへ供給された交流電圧は、受電回路２２に入力され、圧電トランス２２２および整流回路２２３を経て、直流電圧となる。この直流電圧は、充電回路２３へ供給される。

そして、充電回路２３に供給された直流電圧に基づいて、バッテリー２４の充電がなされる。このようにして、電子機器２では、受電部２Ａにおいて受け取った電力に基づく充電動作が行われる。

ここで、本実施の形態では、受電部２Ａとバッテリー２４との間に電磁石２１が電気的に直列接続されている。このため、電子機器２が充電（受電）されている期間は、受電部２Ａからバッテリー２４へ電流供給され、これにより電磁石２１が通電される。これにより、電磁石２１が磁化され、磁石として機能する（ステップＳ１５）。

一方、充電器１では、第１電極１０が、磁石に吸着される材料から構成されている（磁石に吸着される材料からなる固定部を兼ねている）。このため、図７に示したように、電磁石２１の磁化により、電子機器２が充電器１へ吸着される（ステップＳ１６）。これにより、送電部１Ａと受電部２Ａとが領域Ａにおいて密着した状態となる。このとき、例えば図４に示したように、電磁石２１が、第２電極２０の開口２０ａ内に配置されていることで、第１電極１０と第２電極２０同士が対向するように、電子機器２が充電器１へ吸着される。

このように、受け取った電力に基づいて電磁石２１が磁化されることにより、電子機器２の受電期間中は、電子機器２が充電器１に吸着され、固定される。これにより、例えばユーザ４が電子機器２から手を放しても、その固定された位置で、自立的に充電状態が継続される。よって、給電期間中において、電子機器２と充電器１との間の位置ずれが抑制される。

また、電子機器２が充電器１に密着した状態で給電がなされることから、送電部１Ａ（第１電極１０）と受電部２Ａ（第２電極２０）との間隙が低減され、良好な電力伝送効率が得られる。この電力伝送効率の向上効果は、特に、上述したような電界結合方式による給電動作の際により有効である。電界結合方式では、磁界を用いた方式に比べ、電力伝送距離が短く、第１電極１０および第２電極２０がより接近して配置されることが求められるためである。

その後、上記のような電力伝送によって、バッテリー２４が一定時間充電され、満充電になると、制御部２６は、充電回路２３を制御してバッテリー２４への電力供給を停止する（ステップＳ１７）。

これにより、電磁石２１の通電が停止され、電磁石２１は磁力を失う（ステップＳ１８）。この結果、図８に示したように、電子機器２の充電器１への吸着が解除され、充電終了となる（ステップＳ１９）。尚、本実施の形態のように、充電器１の送電部１Ａが垂直面に沿って設けられている場合には、電子機器２の吸着解除によって、電子機器２が落下する（滑り落ちる）ことから、例えば充電器１の下方に、電子機器２の受け皿としてトレーなどを設けるようにしてもよい。

以上のように本実施の形態では、電子機器２が、電力を受け取る受電部２Ａと、受け取った電力に基づいて磁化される電磁石２１とを有し、充電器１が、電力を供給するための送電部１Ａと、磁石に吸着される材料からなる第１電極１０とを有する。これにより、給電期間中は、電子機器２が充電器１に吸着され、位置ずれを抑制すると共に良好な電力伝送効率を得ることができる。よって、効率的な給電を行うことが可能となる。

また、本実施の形態では、例えば、以下のような効果を得ることもできる。

即ち、ユーザ４が充電実行する際、電子機器２を充電器１へ接触させた後、電子機器２の吸着（電磁石２１の吸引力）によって、電子機器２が充電規格に対応した機器であることを容易に確認することができる。また同時に、バッテリー２４への正常な充電（十分な効率での充電）が開始されたことを認識することができる。換言すると、電磁石２１は、充電器１から受け取った電力によって磁化されることから、電子機器２が充電規格外の場合、あるいは何らかの原因で正常な電力伝送がなされていない状態では、電子機器２は充電器１へ吸着しない（あるいは、吸着しにくい）。

また、ユーザ４が充電実行する際、送電部１Ａの第１電極１０と受電部２Ａの第２電極２０とが対向配置されるポイント（電力ロスが少ないポイント）において、電子機器２が充電器１へ接触することが理想的である。このため、ユーザ４は、充電実行に際し、電子機器２と充電器１との位置合わせ（位置の微調整）を行うことが望まれる。本実施の形態では、上記のように、電子機器２の吸着によって正常充電を認識できる。このことから、例えばユーザ４は、電子機器２を充電器１の送電面Ｓ１に沿って摺動させ、吸引力を感じた時点で電子機器２を放せば、電子機器２が、その場所に固定される（位置決めされる）。また、手を放した場所が上記ポイントから少しずれている場合であっても、電磁石２１の吸引力によって電子機器２が上記ポイントに誘導されて、固定される。このため、ユーザ４による位置合わせの負担を軽減することができる。

加えて、電子機器２が吸着された状態で給電がなされることから、例えば宇宙ステーション等の無重力空間においても、効率的な給電を行うことが可能である。

（垂直設置のメリット）
充電器１が壁面などに設置され、充電器１および電子機器２が垂直面において接触した状態で給電動作がなされる場合（充電器１が垂直設置される場合）には、上述した効果に加え、更に次のような効果を得ることができる。即ち、例えば充電器１が水平面に沿って設置される場合（水平設置される場合）に比べ、充電器１と電子機器２との間における異物の介在を抑制することができる。異物が介在すると、電界結合方式では、容量結合により第１電極１０同士（あるいは第２電極２０同士）が短絡し、発熱することがある。また、磁界方式では、渦電流が生じて発熱する。充電器１を垂直設置することで、異物に起因する発熱を防ぐことができる。

また、給電期間中、電子機器２が充電器１に吸着されることで、水平設置の場合に比べ、視認性が高まる。これにより、例えば電子機器２が正常な充電状態にあることをユーザが容易に確認できる。また、比較的離れた場所からでも、電子機器２の存在、および充電状態（充電中か充電終了しているか）を確認し易い。更に、その充電状態を、別途の通知手段（充電器１あるいは電子機器２におけるランプ点灯やディスプレイ表示等）を用いずに、ユーザ４に認識させることができる。このような視認性の向上は、例えば店舗などに充電器１を設置する場合には、防犯効果（電子機器２の盗難等を防ぐ）にもつながる。加えて、そのような防犯効果を高める目的で、電磁石２１に流れる電流を調整すること等により、電磁石２１の吸着力を増大させてもよい。

更に、バッテリー２４の満充電などにより充電動作が停止されると、電磁石２１への通電も停止され、電子機器２の充電器１への吸着が解除される。即ち、充電終了に伴って、電子機器２が落下する。このため、充電終了（充電完了）となったことを、ユーザ４が容易に確認できる。また、水平設置の場合には、充電完了後も電子機器２が充電器１上に長時間放置されることがあり得るが、垂直設置の場合には、充電器１と電子機器２とが接触した状態で放置されることがなく、より安全性を確保することができる。

加えて、特に店舗などの限られた空間において使用される場合等に、壁面や柱などの空きスペースを有効に利用して、充電器１を設置することができる。また、壁面等では、充電器１の送電面Ｓ１の面積を大きく確保し易いことから、複数の電子機器２を同時に充電できるようなサービスを展開することも可能となる。

以下、上記実施の形態の変形例（変形例１〜３）について説明する。なお、上記実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

＜変形例１＞
図９は、変形例１に係る給電システムの全体構成を表す機能ブロック図である。上記実施の形態では、電磁石２１を受電部２Ａとバッテリー２３との間に直列接続した構成を例に挙げて説明したが、本変形例のように、制御部２６から供給される制御信号に基づいて電磁石２１に流れる電流が制御されるようにしてもよい。この場合、電磁石２１は、受電回路２２およびバッテリー２４等には、電気的に接続されていない構成とすることができる。尚、本変形例においても、電磁石２１の構造上の設置場所は、上記実施の形態と同様であり、例えば図４に示したレイアウトで配置することができる。

本変形例では、上記実施の形態と同様にして、給電の際に、送電部１Ａから受電部２Ａに向けて電力供給がなされると、受電部２Ａから出力された直流電力は、制御部２６および充電回路２３の制御に基づいて、バッテリー２４へ供給される。このとき、本実施の形態では、制御部２６が、上記バッテリー２４の充電動作と共に、電磁石２１を通電する。これにより、電磁石２１が磁化され、電子機器２が充電器１へ吸着される。このように、本変形例では、受電部２Ａが送電部１Ａから電力を受け取り、その受け取った電力を用いて、制御部２６が電磁石２１を通電する。つまり、電磁石２１は、受電部２Ａが受け取った電力に基づいて磁化される。その後、満充電時には、制御部２６が、バッテリー２４への電力供給を停止すると共に、電磁石２１の通電を停止する。これにより、電磁石２１が磁力を失い、電子機器２の吸着が解除され、充電終了（充電完了）となる。

このように、本変形例においても、給電期間中は、電磁石２１の吸引力により、電子機器２を充電器１へ吸着させることができ、充電終了と共に、その吸着を解除することができる。よって、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。

また、本変形例では、電磁石２１の通電を制御部２６によって制御できることから、例えば給電中に任意のタイミングで給電停止が望まれる場合などに、電磁石２１への通電を強制的に停止し、電子機器２の充電器１への吸着を解除することが可能である。例えば、電子機器２内に別途温度センサーを設置しておき、異常加熱等を検知した場合などに、電磁石２１の通電を停止して吸着解除することで、電子機器２を充電器１から別離させることができ、より安全性を高めることができる。

＜変形例２＞
図１０は、変形例２に係る充電器１の電極レイアウトの一例を表したものである。尚、電子機器２に設けられる電磁石２１の設置箇所を破線で示している。本変形例では、上記実施の形態と異なり、充電器１の第１電極（第１電極１０ａ）とは別に、固定部１４が設けられている。例えば、所定の間隔をおいて配置された２つの第１電極１０ａのそれぞれの選択的な領域、例えば第１電極１０ａの中央部付近の領域に開口１０ａ１が設けられ、この開口１０ａ１内に、固定部１４が形成されている。この場合、第１電極１０ａの構成材料は、導電性を有する一般的な電極材料であればよい。固定部１４は、磁石に吸着される材料から構成されていれば、導電性を有していてもいなくともよい。尚、第１電極１０ａは、構成材料および開口１０ａ１を有すること以外は、上記実施の形態の第１電極１０と同様の構成、機能を有している。

このように、第１電極１０ａとは別に、固定部１４を設けてもよく、この場合にも、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。また、固定部１４を設けることにより、電磁石２１の吸着箇所を極め細やかに設定し易くなり、電子機器２の位置合わせ精度が向上する。具体的には、最も電力伝送効率が高まる位置（例えば、第１電極１０ａの中央付近に第２電極２０が正対する位置）において、電磁石２１と固定部１４とが正対するように設計することで、電力伝送効率が最大となる位置で電子機器２を充電器１に固定することが可能となる。

尚、固定部１４の設置箇所および個数などは特に限定されず、上記理由から、例えば電磁石２１の設置箇所および個数などに応じて、適切に設定されていればよい。

＜変形例３＞
図１１Ａ〜図１１Ｃは、変形例３に係る給電システムの概略構成を模式的に表したものである。上記実施の形態では、給電システム３において、充電器１が垂直設置される場合を例に挙げて説明したが、充電器１（送電部１Ａ）は、必ずしも垂直面に沿って設置されなくともよい。例えば、図１１Ａに示したように、垂直面（ＸＹ平面）から傾斜した面内において、電子機器２および充電器１が接触するように、充電器１が配置されていてもよい。この場合も、垂直設置の場合と同様、電子機器２の吸着および吸着解除により、電子機器２の充電状態を容易に確認でき、視認性が高まると共に、異物の介在を抑制することができる。

あるいは、図１１Ｂおよび図１１Ｃに示したように、水平面（ＸＺ平面）内において、電子機器２および充電器１が接触するように設置してもよい。給電中は、電磁石２１の吸引力によって電子機器２が充電器１に吸着されることから、図１１Ｂに示したように、垂直方向下向きに送電面Ｓ１が向くように充電器１を設置することもできる。あるいは、図１１Ｃに示したように、垂直方向上向きに送電面Ｓ１が向くように、即ち一般的な充電台や充電トレーなどのように、充電器１が水平面に沿って設置されていてもよい。これらの場合にも、電子機器２の充電器１への吸着によって、給電期間中の位置ずれを抑制して、効率的な給電を行うことができる。

以上、実施の形態および変形例を挙げて説明したが、本開示はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、電子機器２および充電器１間の充電方式として、電界結合方式を例示したが、本開示の受電装置、送電装置および給電システムでは、この他にも磁界結合方式や電磁誘導方式などを用いることができる。

また、上記実施の形態等において説明した、電子機器２および充電器１の電極（第１電極１０，第２電極２０）の形状、個数、設置箇所などは、上述したレイアウトに限定されるものではない。

更に、上記実施の形態等では、給電対象機器の一例として、携帯型の電子機器を挙げたが、このような電子機器以外のもの、例えば、電気自動車などであってもよい。

加えて、上記実施の形態等では、充電器１（送電装置）および電子機器２（受電装置）の各構成要素を具体的に挙げて説明したが、本開示の送電装置および受電装置では、上述の全ての構成要素を備える必要はなく、また、他の構成要素を更に備えていてもよい。例えば、送電装置や受電装置内に、何かしらの制御機能、表示機能、異種金属などの混入を検知する機能などを搭載するようにしてもよい。

また、上記実施の形態等では、主に、給電システム内に１つの電子機器のみが設けられている場合を例に挙げて説明したが、この場合には限られず、給電システム内に複数（２つ以上）の電子機器が設けられているようにしてもよい。

なお、また、本明細書に記載した効果は一例であり、他の効果であってもよいし、更に他の効果を含んでいてもよい。

本開示は以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
送電装置から電力を受け取る受電部と、
前記送電装置から受け取った電力に基づいて磁化される電磁石と
を備えた受電装置。
（２）
前記電磁石は、前記受電部と負荷との間に電気的に直列接続されている
上記（１）に記載の受電装置。
（３）
前記受電部は、
前記送電装置に設けられた第１電極と対をなす第２電極と、
前記第２電極に接続され、整流回路を含む受電回路と
を有する
上記（１）または（２）に記載の受電装置。
（４）
前記第２電極および前記電磁石は、受電面に近接して設けられている
上記（３）に記載の受電装置。
（５）
前記第２電極は、平板状を有すると共に、前記平板状の選択的な領域に開口を有し、
前記電磁石は、前記第２電極の前記開口内に設けられている
上記（３）または（４）に記載の受電装置。
（６）
前記電磁石に流れる電流を制御する制御部を更に備えた
上記（１）〜（５）のいずれかに記載の受電装置。
（７）
受電装置へ電力を供給する送電部と、
磁石に吸着される材料からなる固定部と
を備え、
前記受電装置は、
前記送電部から電力を受け取る受電部と、
前記送電部から受け取った電力に基づいて磁化される電磁石とを有する
送電装置。
（８）
前記送電部が垂直面または傾斜面に沿って設けられている
上記（７）に記載の送電装置。
（９）
前記固定部は、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）もしくはコバルト（Ｃｏ）、または、鉄、ニッケルおよびコバルトのうちのいずれかを含む材料から構成されている
上記（７）または（８）に記載の送電装置。
（１０）
前記送電部は、
前記受電装置に設けられた第２電極と対をなす第１電極と、
前記第１電極に接続され、交流信号発生源を含む送電回路と
を有する
上記（７）〜（９）のいずれかに記載の送電装置。
（１１）
前記第１電極が前記固定部を兼ねている
上記（１０）に記載の送電装置。
（１２）
前記固定部は、前記受電装置の前記電磁石の設置箇所に対応する選択的な領域に設けられている
上記（１０）または（１１）に記載の送電装置。
（１３）
互いの接触または近接により給電が行われる受電装置および送電装置を備え、
前記受電装置は、
前記送電装置から電力を受け取る受電部と、
前記送電装置から受け取った電力に基づいて磁化される電磁石とを有し、
前記送電装置は、
前記受電装置へ電力を供給する送電部と、
磁石に吸着される材料からなる固定部とを有する
給電システム。
（１４）
前記送電装置が、垂直面または傾斜面において前記受電装置と接触するように設置されている
上記（１３）に記載の給電システム。
（１５）
前記送電装置は、壁面に設置されている
上記（１４）に記載の給電システム。
（１６）
前記受電装置では、前記電磁石が前記受電部と負荷との間に電気的に直列接続されている
上記（１３）〜（１５）のいずれかに記載の給電システム。
（１７）
前記受電装置は、前記電磁石に流れる電流を制御する制御部を備えた
上記（１３）〜（１６）のいずれかに記載の給電システム。

１…送電装置、２…電子機器、３…給電システム、１Ａ…送電部、１０，１０ａ…第１電極、１１…送電回路、１２…通信部、１３…制御部、２Ａ…受電部、２０…第２電極、２０ａ…開口、２１…電磁石、２２…受電回路、２３…充電回路、２４…バッテリー、２５…通信部、２６…制御部、１１０…筐体、１２１…コイル、１２２…圧電トランス、１２３…交流信号発生源、２１０…筐体、２２１…コイル、２２２…圧電トランス、２２３…整流回路、Ｃ１，Ｃ２…容量、Ｓ１…送電面、Ｓ２…受電面。

Claims (17)

1. 送電装置から電力を受け取る受電部と、
   前記送電装置から受け取った電力に基づいて磁化される電磁石と
   を備えた受電装置。
2. 前記電磁石は、前記受電部と負荷との間に電気的に直列接続されている
   請求項１に記載の受電装置。
3. 前記受電部は、
   前記送電装置に設けられた第１電極と対をなす第２電極と、
   前記第２電極に接続され、整流回路を含む受電回路と
   を有する
   請求項１に記載の受電装置。
4. 前記第２電極および前記電磁石は、受電面に近接して設けられている
   請求項３に記載の受電装置。
5. 前記第２電極は、平板状を有すると共に、前記平板状の選択的な領域に開口を有し、
   前記電磁石は、前記第２電極の前記開口内に設けられている
   請求項４に記載の受電装置。
6. 前記電磁石に流れる電流を制御する制御部を更に備えた
   請求項１に記載の受電装置。
7. 受電装置へ電力を供給する送電部と、
   磁石に吸着される材料からなる固定部と
   を備え、
   前記受電装置は、
   前記送電部から電力を受け取る受電部と、
   前記送電部から受け取った電力に基づいて磁化される電磁石とを有する
   送電装置。
8. 前記送電部が垂直面または傾斜面に沿って設けられている
   請求項７に記載の送電装置。
9. 前記固定部は、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）もしくはコバルト（Ｃｏ）、または、鉄、ニッケルおよびコバルトのうちのいずれかを含む材料から構成されている
   請求項７に記載の送電装置。
10. 前記送電部は、
    前記受電装置に設けられた第２電極と対をなす第１電極と、
    前記第１電極に接続され、交流信号発生源を含む送電回路と
    を有する
    請求項７に記載の送電装置。
11. 前記第１電極が前記固定部を兼ねている
    請求項１０に記載の送電装置。
12. 前記固定部は、前記受電装置の前記電磁石の設置箇所に対応する選択的な領域に設けられている
    請求項１０に記載の送電装置。
13. 互いの接触または近接により給電が行われる受電装置および送電装置を備え、
    前記受電装置は、
    前記送電装置から電力を受け取る受電部と、
    前記送電装置から受け取った電力に基づいて磁化される電磁石とを有し、
    前記送電装置は、
    前記受電装置へ電力を供給する送電部と、
    磁石に吸着される材料からなる固定部とを有する
    給電システム。
14. 前記送電装置が、垂直面または傾斜面において前記受電装置と接触するように設置されている
    請求項１３に記載の給電システム。
15. 前記送電装置は、壁面に設置されている
    請求項１４に記載の給電システム。
16. 前記受電装置では、前記電磁石が前記受電部と負荷との間に電気的に直列接続されている
    請求項１３に記載の給電システム。
17. 前記受電装置は、前記電磁石に流れる電流を制御する制御部を備えた
    請求項１３に記載の給電システム。

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