JP2015146723A - 無線電力伝送装置 - Google Patents

無線電力伝送装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2015146723A
JP2015146723A JP2014106357A JP2014106357A JP2015146723A JP 2015146723 A JP2015146723 A JP 2015146723A JP 2014106357 A JP2014106357 A JP 2014106357A JP 2014106357 A JP2014106357 A JP 2014106357A JP 2015146723 A JP2015146723 A JP 2015146723A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic field
power
resonator
power supply
coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014106357A
Other languages
English (en)
Inventor
尚 津田
Nao Tsuda
尚 津田
畑中　武蔵
Takezo Hatanaka
武蔵 畑中
ナムトゥン ブー
Nam Tung Vu
ナムトゥン ブー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nitto Denko Corp filed Critical Nitto Denko Corp
Priority to JP2014106357A priority Critical patent/JP2015146723A/ja
Priority to PCT/JP2015/050141 priority patent/WO2015102113A1/ja
Priority to CN201580000573.7A priority patent/CN105122593A/zh
Priority to SG11201508438XA priority patent/SG11201508438XA/en
Priority to KR1020157026218A priority patent/KR20160106002A/ko
Priority to US14/784,520 priority patent/US20160072306A1/en
Priority to TW104100317A priority patent/TW201532361A/zh
Priority to EP15733244.6A priority patent/EP3096436A1/en
Publication of JP2015146723A publication Critical patent/JP2015146723A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • H02J50/402—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices the two or more transmitting or the two or more receiving devices being integrated in the same unit, e.g. power mats with several coils or antennas with several sub-antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/202—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices using Hall-effect devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/07—Hall effect devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/60—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power responsive to the presence of foreign objects, e.g. detection of living beings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment
    • H04B5/24—
    • H04B5/79—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/70—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the reduction of electric, magnetic or electromagnetic leakage fields
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • H03H3/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks for obtaining desired frequency or temperature coefficient
    • H03H2003/0414—Resonance frequency

Abstract

【課題】給電モジュールと受電モジュールとの間で共振現象を起こすことによって電力を供給する際に形成される、付近の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間に着目し、この磁界空間が形成される空間における磁界強度を検出することにより、電力を供給する際に異常か否かを判定可能な無線電力伝送装置を提供する。【解決手段】付近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条件で受電モジュールとの間で共振現象を起こすことによって、電力を前記受電モジュールに供給する給電モジュールと、前記磁界空間が形成される位置に配置され、磁界強度を検出する磁界検出器と、前記磁界検出器が検出した磁界強度の値に基づいて前記受電モジュールに対する電力供給の異常を判断する判断制御機器とを備えた無線電力伝送装置。【選択図】図２

Description

本発明は、給電モジュールから、受電モジュールに対して共振現象を利用して電力を供給する無線電力伝送装置に関する。
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、携帯ゲーム機、イヤホン型音楽プレイヤー、無線式ヘッドセット、補聴器、レコーダーなど人が携帯しながら使用できる携帯型の電子機器が急速に普及してきている。そして、これらの携帯型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、給電モジュールと電子機器に搭載された受電モジュールとの間で無線による電力伝送を利用した給電技術（磁界を変化させて電力伝送を行う無線電力伝送技術）により、充電池を充電する機器が増えつつある。
無線電力伝送技術としては、コイル間の電磁誘導を利用して電力伝送を行う技術や（例えば、特許文献１参照）、給電装置（給電モジュール）及び受電装置（受電モジュール）が備える共振器（コイル）間の共振現象（磁界共鳴状態）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技術が挙げられる（例えば、特許文献２参照）。
例えば、上記給電モジュール及び受電モジュールが備える共振器（コイル）間の共振現象（磁界共鳴状態）を利用して磁場を結合させることにより無線電力伝送をするときには、受電モジュールを給電モジュールに近づけて、給電モジュールから受電モジュールに対して給電できる距離（給電可能領域）になるように配置して使用する必要がある。このような使用過程において、給電モジュールの近辺に金属の異物が置かれたりすると、金属の異物が磁場の影響を受け、渦電流が引き起こされてしまう。このように渦電流が引き起こされると金属の異物や給電モジュールに過剰な熱が生じてしまう場合がある。
この問題に対して、何らかの検出部（センサ等）を給電モジュール又は受電モジュールに設け、その検出部が、給電モジュールと受電モジュールとが給電可能領域内に配置されたことによる各種の変化を検出し、その検出結果により給電モジュールの近辺に金属の異物があるか否かを判別する対処法が提案されている。
例えば、特許文献３の給電システムの給電装置（給電モジュール）には、検出部（電流・電圧検出部１１３）が設けられ、この検出部で測定した電流値・電圧値に基づきインピーダンスを求め、このインピーダンスの変化（インピーダンスの増加量など：段落[0048]等参照）を予め設定した閾値と比較することにより、異物（異物金属）の有無について判別する構成が記載されている。
特許第４６２４７６８号公報 特開２０１３−２３９６９２号公報 特開２０１３−６２８９５号公報
しかしながら、異物（異物金属）の種類や大きさによってはインピーダンスの変化が顕著に現れない場合がある。
そこで、本発明では、給電モジュールと受電モジュールとの間で共振現象を起こすことによって電力を供給する際に形成される、付近の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間に着目し、この磁界空間が形成される空間における磁界強度を検出することにより、電力を供給する際に異常か否かを判定可能な無線電力伝送装置を提供する。
上記課題を解決するための発明の一つは、付近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条件で受電モジュールとの間で共振現象を起こすことによって、電力を前記受電モジュールに供給する給電モジュールと、
前記磁界空間が形成される位置に配置され、磁界強度を検出する磁界検出器と、
前記磁界検出器が検出した磁界強度の値に基づいて前記受電モジュールに対する電力供給の異常を判断する判断制御機器と、を備えていることを特徴とする無線電力伝送装置である。
上記の構成によれば、給電モジュールから、受電モジュールに対して共振現象を利用して電力を供給する際に、給電モジュール周辺に発生する磁界と受電モジュール周辺に発生する磁界とを打ち消し合わせることにより、給電モジュール及び受電モジュールの近辺に、付近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。そして、磁界空間に配置された磁界検出器を用いて磁界空間の磁界強度を検出し、この磁界強度の値に基づいて電力供給の異常を検知することができるため、無線電力伝送装置の大型化を防止しながら安全な電力供給を実現することができる。
また、本発明の一つは、前記判断制御機器が、前記電力供給の異常であると判断したときに、前記給電モジュールに対する電力供給を停止することを特徴とする無線電力伝送装置である。
上記の構成によれば、電力供給の異常を検知したときに、給電モジュールに対する電力供給が停止されることによって、異常な電力供給による不具合の発生を未然に防止することができる。
また、本発明の一つは、外部に報知する報知装置を備え、
前記制御機器が、前記電力供給の異常であると判断したときに、前記報知装置によって前記電力供給の異常を報知することを特徴とする無線電力伝送装置である。
上記の構成によれば、電力供給の異常を検知したときに、報知装置によって異常を外部に知らせることができる。
また、本発明の一つは、前記給電モジュール及び前記受電モジュールが、少なくとも所定の共振周波数で共振する給電共振器及び受電共振器を有し、
前記給電共振器から前記受電共振器に対して前記共振現象により電力を供給するときに、前記給電共振器に流れる電流の向きと前記受電共振器に流れる電流の向きとが、逆向きになるように、前記電源の電源周波数を前記共振周波数よりも高周波数側に設定することを特徴とする無線電力伝送装置である。
上記の構成では、付近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際に、給電共振器と受電共振器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』（給電モジュールから受電モジュールに電力を送電する際の送電効率の指標となる値）を解析すると、その解析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、この高周波側の周波数に、電源の電力周波数を設定することにより、給電共振器に流れる電流の向きと受電共振器に流れる電流の向きとが逆向きになり、給電モジュールの内周側に発生する磁界と受電モジュー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、給電共振器の内周側に、磁界による影響が低減されて、付近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。そして、磁界空間が形成される給電共振器の内周側に磁界検出器を配置することにより、給電共振器の内周側の空間を有効活用することができ、無線電力伝送装置をコンパクトにすることができる。
また、本発明の一つは、前記給電モジュール及び前記受電モジュールが、少なくとも所定の共振周波数で共振する給電共振器及び受電共振器を有し、
前記給電共振器から前記受電共振器に対して前記共振現象により電力を供給するときに、前記給電共振器に流れる電流の向きと前記受電共振器に流れる電流の向きとが、同じ向きになるように、前記電源の電源周波数を前記共振周波数よりも低周波数側に設定することを特徴とする無線電力伝送装置である。
上記の構成では、付近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際に、給電共振器と受電共振器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』（給電モジュールから受電モジュールに電力を送電する際の送電効率の指標となる値）を解析すると、その解析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、この低周波側の周波数に、電源の電力周波数を設定することにより、給電共振器に流れる電流の向きと受電共振器に流れる電流の向きとが同じ向きになり、給電モジュールの外周側に発生する磁界と受電モジュー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、給電共振器の外周側に、磁界による影響が低減されて、付近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。そして、磁界空間が形成される給電共振器の外周側に磁界検出器を配置することにより、給電共振器の外周側の空間を有効活用することができ、無線電力伝送装置をコンパクトにすることができる。
また、本発明の一つは、前記磁界検出器が、磁気ホールセンサであることを特徴とする無線電力伝送装置である。
上記の構成では、磁界検出器に磁気ホールセンサを使用することにより、精度よく磁界強度を検知することができるとともに、磁気ホールセンサが小型であるため無線電力伝送装置をコンパクトにすることができる。
また、本発明の一つは、前記磁界検出器が、コイルであることを特徴とする無線電力伝送装置である。
上記の構成では、磁界検出器にコイルを使用することにより、無線電力伝送装置の製造コストを安価にすることができる。また、コイルは、その大きさ（径、厚み、巻き数、コイルの線径等）をある程度変更できるので、当該無線電力伝送装置の大きさや空間に合わせて、コイルの大きさを調整することが可能である。
また、本発明の一つは、前記給電共振器がコイルを有し、
前記磁界検出器は、前記コイルの中心軸よりも前記コイルの内周面側に配置されることを特徴とする無線電力伝送装置である。
上記構成によれば、磁界検出器を給電共振器が有するコイルの中心軸よりもコイルの内周面側に配置することにより、磁界検出器を給電共振器が有するコイルの中心軸に配置した場合よりも、磁界強度の検出感度を高めることができる。
また、本発明の一つは、前記磁界検出器が、前記コイルの内周面に沿った位置に配置されることを特徴とする無線電力伝送装置である。
上記構成によれば、磁界検出器を給電共振器が有するコイルの内周面に沿った位置に配置することにより、磁界強度の検出感度をより高めることができる。
また、本発明の一つは、前記給電共振器、及び、前記受電共振器はそれぞれコイルを有し、
前記磁界検出器は、前記給電共振器が有するコイルの内周側で、前記給電共振器が有するコイルと前記受電共振器が有するコイルとが対向しない面よりも対向する面側に配置されることを特徴とする無線電力伝送装置である。
上記構成によれば、磁界検出器を給電共振器が有するコイルの内周側で、給電共振器が有するコイルと受電共振器が有するコイルとが対向しない面よりも対向する面側に配置することにより、給電共振器が有するコイルと受電共振器が有するコイルとが対向しない面側に配置した場合よりも、磁界強度の検出感度を高めることができる。
また、本発明の一つは、前記磁界検出器は、前記給電共振器が有するコイルと前記受電共振器が有するコイルとが対向する面に沿った位置に配置されることを特徴とする無線電力伝送装置である。
上記構成によれば、磁界検出器を給電共振器が有するコイルと受電共振器が有するコイルとが対向する面に沿った位置に配置することにより、磁界強度の検出感度をより高めることができる。
また、本発明の一つは、前記給電共振器はコイルを有し、
前記磁界検出器は、薄板状の半導体に対するホール効果を利用して磁界強度を検出する磁気ホールセンサであって、
前記磁気ホールセンサは、前記薄板状の半導体が、前記給電共振器が有するコイルの内周側で、前記コイルの中心軸方向に対して垂直方向になるように配置されていることを特徴とする無線電力伝送装置である。
上記構成によれば、磁気ホールセンサの薄板状の半導体を、給電共振器が有するコイルの内周側で、コイルの中心軸方向に対して垂直方向になるように配置することにより、磁界強度の検出感度を高めることができる。
給電モジュールと受電モジュールとの間で共振現象を起こすことによって電力を供給する際に形成される、付近の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間に着目し、この磁界空間が形成される空間における磁界強度を検出することにより、電力を供給する際に異常か否かを判定可能な無線電力伝送装置を提供することができる。
給電モジュールを搭載した充電器、及び、受電モジュールを搭載した無線式ヘッドセットの説明図である。 無線電力伝送装置のブロック図である。 無線電力伝送装置を等価回路で示した説明図である。 共振器間の伝送特性『Ｓ２１』が二つのピークを有するときの説明図である。 ネットワークアナライザに接続した無線電力伝送装置の説明図である。 逆相共振モードにおける磁界ベクトル図である。 同相共振モードにおける磁界ベクトル図である。 給電モジュールと受電モジュールとの間で正常充電が行われている状態（正常充電状態）を示す説明図である。 充電器が待機状態にあるときの説明図である。 充電器の近辺に金属異物が置かれた状態（異常状態）を示す説明図である。 測定実験で使用する無線電力伝送装置（正常充電状態）のブロック図である。 測定実験で使用する無線電力伝送装置（待機状態）のブロック図である。 測定実験で使用する無線電力伝送装置（異常状態）のブロック図である。 磁気ホールセンサが検出する検出電圧の説明図である。 測定実験１に係る測定結果を示す図である。 磁気検出コイルが検出する検出電圧の説明図である。 測定実験２に係る測定結果を示す図である。 判断制御機器が実行する給電動作フローを説明したフローチャートである。 測定実験４、５で使用する無線電力伝送装置（待機状態）の説明図である。 測定実験４、５で使用する無線電力伝送装置（正常充電状態）の説明図である。 測定実験４、５で使用する無線電力伝送装置（異常状態）の説明図である。 磁気ホールセンサの配置位置を説明する説明図である。 磁気ホールセンサの縦向き・横向きを説明する説明図である。 測定実験３に係る測定結果を示す図である。 測定実験３に係る測定結果を示す図である。 測定実験３に係る測定結果を示す図である。 測定実験４に係る測定結果を示す図である。
以下に本発明である無線電力伝送に用いる無線電力伝送装置１について説明する。
（実施形態）
本実施形態では、付近の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間Ｇ１（Ｇ２）を形成する、給電共振器２２を備えた給電モジュール２及び受電共振器３２を備えた受電モジュール３を主な構成要素とする無線電力伝送装置１について、給電モジュール２を搭載した充電器１０１、及び、受電モジュール３を搭載した無線式ヘッドセット１０２を例に説明する。なお、図１は、充電時における充電器１０１及び無線式ヘッドセット１０２の状態を示している。図２は、無線電力伝送装置１の構成を説明するブロック図である。図３は、給電モジュール２及び受電モジュール３を等価回路で示した説明図である。
（充電器１０１及び無線式ヘッドセット１０２の構成）
充電器１０１は、図１及び図２に示すように、給電コイル２１及び給電共振器２２を有した給電モジュール２を備えている。また、無線式ヘッドセット１０２は、イヤホンスピーカ部１０２ａ、受電コイル３１及び受電共振器３２を有した受電モジュール３を備えている。
給電モジュール２の給電コイル２１には、外部の電源６から給電モジュール２に供給する電力の電源周波数を所定の値に設定する発振回路等（インバータ回路など）で構成された電源回路５が接続されている。また、給電共振器２２の内周側には、磁界強度を検出する磁界検出器１１が配置されており、この磁界検出器１１には、判断制御機器４が接続されている。判断制御機器４は、電源回路５と接続されている。また、判断制御機器４は、報知装置１２とも接続されている。
受電モジュール３の受電コイル３１には、受電された交流電力を整流化する安定回路７及び過充電を防止する充電回路８を介して二次電池９が接続されている。また、図２に示すように、安定回路７、充電回路８、及び、二次電池９は、後述する磁界空間Ｇ１が形成される受電共振器３２の内周側に配置されている。なお、本実施形態における安定回路７、充電回路８、及び、二次電池９は、図１及び図２に示すように、最終的な電力の給電先となる被給電機器１０であり、被給電機器１０は、受電モジュール３に接続された電力の給電先の機器全体の総称である。また、給電モジュール２及び受電モジュール３を無線電力伝送装置１としている。
また、図示しないが、充電器１０１は、無線式ヘッドセット１０２を収納するための、無線式ヘッドセット１０２の形状に即した収納溝が設けられており、この充電器１０１の収納溝に無線式ヘッドセット１０２を収納することにより、充電器１０１が備える給電モジュール２と無線式ヘッドセット１０２が備える受電モジュール３とが対向配置されるように無線式ヘッドセット１０２を位置決めすることができるようになっている。
給電コイル２１は、電源６から電源回路５を経由して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、図３に示すように、抵抗器Ｒ1、コイルＬ1、及び、コンデンサＣ1を要素とするＲＬＣ回路を構成している。なお、コイルＬ1部分には、ソレノイドコイルを使用している。また、給電コイル２１を構成する回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ1としており、本実施形態では、給電コイル２１を構成する抵抗器Ｒ1、コイルＬ1、及び、コンデンサＣ1を要素とするＲＬＣ回路（回路素子）が有する合計のインピーダンスをＺ1とする。また、給電コイル２１に流れる電流をＩ1する。
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受電し、安定回路７及び充電回路８を介して二次電池９に供給する役割を果たす。この受電コイル３１は、給電コイル２１同様に、図３に示すように、抵抗器Ｒ4、コイルＬ4、及び、コンデンサＣ4を要素とするＲＬＣ回路を構成している。なお、コイルＬ4部分には、ソレノイドコイルを使用している。また、受電コイル３１を構成する回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ4としており、本実施形態では、受電コイル３１を構成する抵抗器Ｒ4、コイルＬ4、及び、コンデンサＣ4を要素とするＲＬＣ回路（回路素子）が有する合計のインピーダンスをＺ4とする。また、受電コイル３１に接続された被給電機器１０（安定回路７、充電回路８及び二次電池９）の合計のインピーダンスをＺLとする。また、受電コイル３１に流れる電流をＩ4する。なお、図３に示すように、受電コイル３１に接続された被給電機器１０（安定回路７、充電回路８及び二次電池９）の各負荷インピーダンスを合わせたものを便宜的に抵抗器ＲL（ＺLに相当）としている。
給電共振器２２は、図３に示すように、抵抗器Ｒ2、コイルＬ2、及び、コンデンサＣ2を要素とするＲＬＣ回路を構成している。また、受電共振器３２は、図３に示すように、抵抗器Ｒ3、コイルＬ3、及び、コンデンサＣ3を要素とするＲＬＣ回路を構成している。そして、給電共振器２２及び受電共振器３２は、それぞれ共振回路となり、磁界共鳴状態を創出する役割を果たす。ここで、磁界共鳴状態（共振現象）とは、２つ以上のコイルが共振周波数帯域において共振することをいう。また、給電共振器２２を構成する回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ2とし、本実施形態では、給電共振器２２を構成する、抵抗器Ｒ2、コイルＬ2、及び、コンデンサＣ2を要素とするＲＬＣ回路（回路素子）が有する合計のインピーダンスをＺ2とする。また、受電共振器３２を構成する回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ3とし、本実施形態では、受電共振器３２を構成する、抵抗器Ｒ3、コイルＬ3、及び、コンデンサＣ3を要素とするＲＬＣ回路（回路素子）が有する合計のインピーダンスをＺ3とする。また、給電共振器２２に流れる電流をＩ2とし、受電共振器３２に流れる電流をＩ3とする。
また、給電共振器２２、及び、受電共振器３２における共振回路としてのＲＬＣ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ｆoが共振周波数となる。
・・・（式１）
また、給電共振器２２及び受電共振器３２には、ソレノイドコイルを使用している。また、給電共振器２２及び受電共振器３２における共振周波数は一致させている。なお、給電共振器２２及び受電共振器３２は、コイルを使用した共振器であれば、スパイラル型やソレノイド型などのコイルであってもよい。
また、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離をｄ１２とし、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離をｄ２３とし、受電共振器３２と受電コイル３１との間の距離をｄ３４としている（図５参照）。
また、図３に示すように、給電コイル２１のコイルＬ1と給電共振器２２のコイルＬ2との間の相互インダクタンスをＭ12、給電共振器２２のコイルＬ2と受電共振器３２のコイルＬ3との間の相互インダクタンスをＭ23、受電共振器３２のコイルＬ3と受電コイル３１のコイルＬ4との間の相互インダクタンスをＭ34としている。また、給電モジュール２及び受電モジュール３において、コイルＬ1とコイルＬ2との間の結合係数をｋ12と表記し、コイルＬ2とコイルＬ3との間の結合係数をｋ23と表記し、コイルＬ3とコイルＬ4との間の結合係数をｋ34と表記する。
本実施形態では、給電モジュール２のソレノイドコイルを使用した給電共振器２２の内周側に磁界検出器１１を配置している。これは、後述する磁界空間Ｇ１が形成される場所である。磁界検出器１１としては、磁気ホールセンサを使用しており、測定した電圧の変化を磁界強度の変化として測定することができる（測定された電圧は、磁界強度に対して比例関係にあるため）。なお、磁界検出器１１としては、コイル（例えばソレノイド状のコイル）を使用してもよい。
判断制御機器４は、例えばマイクロコンピュータ・記憶装置等によって構成されており、磁界検出器１１が検出した電圧の値に基づいて、受電モジュールに対する電力供給の異常を判断する機能を有する（詳細は後述する）。そして、判断制御機器４は、電力供給の異常であると判断したときに、給電モジュール２に対する電力供給を停止するように、電源回路５を制御する。具体的には、判断制御機器４が電力供給の異常であると判断したときに、制御信号を送信して、電源回路５を制御することにより給電モジュール２に対する電力供給を停止する。
また、判断制御機器４は、所定の時間間隔を空けて（この所定の時間間隔は、任意に設定可能なものである）、電源回路５に検出信号を送信する。この検出信号を受けて、電源回路５が、短期間給電モジュール２に対する電力供給を一時的に行う。これにより、一時的に給電モジュール２に電力が供給され、給電共振器２２の近辺に磁界が発生し、磁界検出器１１による磁界強度の検出が可能となる。
報知装置１２は、外部に無線電力伝送装置１の状態を報知するものであればよく、例えば、アラーム装置、ＬＥＤランプ、ディスプレイなどが挙げられる。判断制御機器４が、電力供給の異常であると判断したときに、報知装置１２によって、電力供給の異常を外部に報知する。例えば、アラーム装置であれば、警告音によって異常を報知し、ＬＥＤランプであれば、警告色を点灯、点滅させることにより異常を報知し、ディスプレイであれば、警告メッセージをディスプレイに表示することにより異常を報知する。
上記無線電力伝送装置１（給電モジュール２及び受電モジュール３）によれば、給電共振器２２と受電共振器３２との間に磁界共鳴状態（共振現象）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可能となり、給電モジュール２を備えた充電器１０１から、受電モジュール３を備えた無線式ヘッドセット１０２に電力が無線伝送され、無線式ヘッドセット１０２内に設けられた二次電池９が充電される。
（磁界空間の形成）
本実施形態では、給電モジュール２及び受電モジュール３の内部・周辺に発生する磁界の強度を抑制するために、磁界強度を弱めた磁界空間Ｇ１を形成する。具体的には、図２に示すように、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際に、給電共振器２２及び受電共振器３２の近辺に、付近の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間Ｇ１を形成する。このように磁界空間Ｇ１を形成するのは、周辺の磁界強度よりも磁界強度を低減させた磁界空間Ｇ１に、磁界の影響を低減させたい安定回路７、充電回路８、及び、二次電池９などを収納することにより、安定回路７、充電回路８、及び、二次電池９などに対して、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させるためである。
磁界空間Ｇ１・Ｇ２を形成するためには、図４に示すように、給電共振器２２及び受電共振器３２における、電源周波数に対する伝送特性『Ｓ２１』を示すグラフが、二つのピーク帯域を有するように設定し、給電モジュールに供給する電力の電源周波数を、二つのピーク帯域の何れかに対応する電源周波数に設定することにより実現する。本実施形態では、図２に示すように、給電共振器２２と受電共振器３２との間に磁界空間Ｇ１を形成するために、電源周波数を、二つのピーク帯域のうち高周波側に形成されるピーク帯域（f(High P)）に対応する電源周波数に設定する。なお、給電共振器２２及び受電共振器３２の外側に、磁界空間Ｇ２を形成したい場合は（図７参照）、電源周波数を、二つのピーク帯域のうち低周波側に形成されるピーク帯域（f(Low P)）に対応する電源周波数に設定する。
ここで、伝送特性『Ｓ２１』とは、無線電力伝送装置１（給電モジュール２及び受電モジュール３）をネットワークアナライザ１１０（例えば、アジレント・テクノロジー株式会社製のＥ５０６１Ｂなど、図５参照）に接続して計測される信号を表しており、デシベル表示され、数値が大きいほど電力伝送効率が高いことを意味する。また、電力伝送効率とは、ネットワークアナライザ１１０に無線電力伝送装置１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。
具体的には、図５に示すように、ネットワークアナライザ１１０を使用して、給電共振器２２及び受電共振器３２における、電源周波数に対する伝送特性『Ｓ２１』を、給電共振器２２に供給する交流電力の電源周波数を変えながら解析する。この際、図４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電源周波数とし、縦軸を伝送特性『Ｓ２１』として解析する。ここで、給電共振器２２及び受電共振器３２における伝送特性『Ｓ２１』を測定するにあたり、給電コイル２１と給電共振器２２との間の結合が強いと、給電共振器２２と受電共振器３２との間の結合状態に影響を与えてしまい、給電共振器２２及び受電共振器３２における伝送特性『Ｓ２１』の正確な測定ができないため、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離ｄ１２は、給電共振器２２が十分に励振でき、給電共振器２２による磁界を生成させ、かつ、給電コイル２１と給電共振器２２とができるだけ結合しない距離に保持する必要がある。また、同様の理由で受電共振器３２と受電コイル３１との間の距離ｄ３４も、受電共振器３２が十分に励振でき、受電共振器３２による磁界を生成させ、かつ、受電共振器３２と受電コイル３１とができるだけ結合しない距離に保持する必要がある。そして、解析された給電共振器２２及び受電共振器３２における伝送特性『Ｓ２１』の解析波形が、図４に示すように、低周波数側に形成されるピーク帯域（f(Low P)）と高周波数側に形成されるピーク帯域（f(High P)）との二つのピーク帯域を有するように設定される。
なお、上記のように給電共振器２２及び受電共振器３２における伝送特性『Ｓ２１』の解析波形が、低周波側と高周波側とにピークが分離して二つのピーク帯域を有するには、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離ｄ２３を調整したり、給電共振器２２のＲＬＣ回路のＲ2、Ｌ2、Ｃ2、受電共振器３２のＲＬＣ回路のＲ3、Ｌ3、Ｃ3における抵抗値、インダクタンス、コンデンサ容量、結合係数ｋ23などの給電共振器２２及び受電共振器３２を構成する変更可能なパラメータを調整したりすることにより実現される。
そして、給電共振器２２及び受電共振器３２における伝送特性『Ｓ２１』の解析波形が、二つのピーク帯域を有する場合に、高周波数側に形成されるピーク帯域（f(High P)）に、供給する交流電力の電源周波数を設定した場合、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Ｇ１を形成することができる。ここで、給電共振器２２に流れる電流の向きと受電共振器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。
一方、給電共振器２２及び受電共振器３２における伝送特性『Ｓ２１』の解析波形が、二つのピーク帯域を有する場合に、低周波数側に形成されるピーク帯域（f(Low P)）に、供給する交流電力の電源周波数を設定した場合、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７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７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Ｇ２を形成することができる。ここで、給電共振器２２に流れる電流の向きと受電共振器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。
（磁界空間の形成を利用した磁界強度の検出）
上記で説明したように、上記構成の無線電力伝送装置１では、給電共振器２２と受電共振器３２とが磁界共鳴状態を創出し、無線電力伝送が行われる際に、磁界空間Ｇ１・Ｇ２を形成することができる。これは、充電器１０１から無線式ヘッドセット１０２が備える二次電池９に対して充電が可能な状態であるときに磁界空間Ｇ１・Ｇ２が形成されると言える。
そこで、本願では、磁界空間Ｇ１・Ｇ２が形成される位置に磁界検出器１１を配置して、磁界空間Ｇ１・Ｇ２が形成される位置の磁界強度を検出することにより、充電器１０１から無線式ヘッドセット１０２が備える二次電池９に対して正常充電が行われているのか（正常充電状態）、充電器１０１が待機状態にあるのか（待機状態）、充電器１０１から無線式ヘッドセット１０２が備える二次電池９に対しての充電に関して異常な状態が発生しているのかを判断させている（異常状態）。
具体的には、図８に示すように、磁界空間Ｇ１が形成される位置において（磁界検出器１１の設置箇所）、充電器１０１から無線式ヘッドセット１０２が備える二次電池９に対して正常に充電が行われているときの磁界強度の範囲を予め測定しておき、この範囲の磁界強度が磁界検出器１１によって検出された場合には、正常充電が行われていると判断する。また、図９に示すように、磁界空間Ｇ１が形成される位置において（磁界検出器１１の設置箇所）、充電器１０１から無線式ヘッドセット１０２が備える二次電池９に対しての充電が行われず、待機状態にあるときの磁界強度の範囲を予め測定しておき、この範囲の磁界強度が磁界検出器１１によって検出された場合には、充電に対して待機状態であると判断する。
また、磁界検出器１１が検出した磁界強度が、正常充電を示す磁界強度でも待機状態を示す磁界強度でもない値を示す場合は、充電器１０１から無線式ヘッドセット１０２が備える二次電池９に対しての充電に関して異常状態が発生していると判断する。例えば、図１０に示すように、給電モジュール２の近辺に金属異物（例えば、硬貨、釘、クリップ、鍵など）が置かれたりすると、金属異物が磁場の影響を受け、渦電流が引き起こされてしまう。このように渦電流が引き起こされると金属異物や給電モジュール２に過剰な熱が生じてしまう場合があり、充電器１０１から無線式ヘッドセット１０２が備える二次電池９に対しての充電に関して異常な状態が発生していると判断すべきである。そこで、給電モジュール２の近辺に金属異物が置かれたりすると、金属異物によって給電モジュール２周辺の磁場が影響を受け、磁界強度が、待機状態に比べて弱まる傾向にあることを利用して、磁界検出器１１が検出した磁界強度が、正常充電を示す磁界強度でも待機状態を示す磁界強度でもない値を示す場合は、給電モジュール２の近辺に金属異物が置かれていると判断して、充電に関して異常状態が発生していると判断させる。
（測定実験）
上述した正常充電状態、待機状態、及び、異常状態において、磁界強度がどのように変化するのかを、測定実験１、２により説明する。
測定実験１、２で使用する無線電力伝送装置１では、給電コイル２１は、抵抗器Ｒ1、コイルＬ1、コンデンサＣ1を要素とするＲＬＣ回路を構成しており、コイルＬ1部分は、線径０．２ｍｍの銅線材を使用し、コイル径を９ｍｍφに設定している。また、給電共振器２２は、抵抗器Ｒ2、コイルＬ2、及び、コンデンサＣ2を要素とするＲＬＣ回路を構成しており、コイルＬ2部分は、線径０．２ｍｍの銅線材を使用し、コイル径９ｍｍφのソレノイド型のコイルを使用している。また、受電共振器３２は、抵抗器Ｒ3、コイルＬ3、及び、コンデンサＣ3を要素とするＲＬＣ回路を構成しており、コイルＬ3部分は、線径０．１ｍｍの銅線材を使用し、コイル径８ｍｍφのソレノイド型のコイルを使用している。また、受電コイル３１は、抵抗器Ｒ4、コイルＬ4、コンデンサＣ4を要素とするＲＬＣ回路を構成しており、コイルＬ4部分は、線径０．１ｍｍの銅線材を使用し、コイル径を８ｍｍφに設定している。また、給電コイル２１及び給電共振器２２の内周側に、形成される磁界空間Ｇ１の磁界強度をより小さくするため（測定される磁界強度の変化がより明確になるように）、厚み４５０μｍの円筒状の磁性材を配置している。同様に、受電共振器３２及び受電コイル３１の内周側にも、厚み４５０μｍの円筒状の磁性材を配置している。そして、測定実験１、２で使用する無線電力伝送装置１におけるＲ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4の値をそれぞれ、２Ω、２．３Ω、１．８Ω、１．２Ωに設定した。また、Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3、Ｌ4の値をそれぞれ、１１μＨ、１５μＨ、７．７μＨ、４．１μＨに設定した。また、Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3、Ｃ4の値をそれぞれ、２．３ｎＦ、１．６８ｎＦ、３．３ｎＦ、６．２ｎＦに設定した。また、給電共振器２２及び受電共振器３２における共振周波数は１ＭＨｚである。
（測定実験１）
測定実験１では、図１１〜図１３に示すように、給電共振器２２の内周側に、磁気ホールセンサ１１Ａ（Allegro Micro Systems製A1324LUA リニア型）を配置し、磁気ホールセンサ１１Ａに接続したオシロスコープ（Agilent Technology社 MSO-X3054A）によって、正常充電状態、待機状態、及び、異常状態における磁気ホールセンサ１１Ａの出力電圧を測定する。ここで、磁気ホールセンサ１１Ａで測定された出力電圧は、磁界強度に対して比例関係にあるため、測定した出力電圧の変化を磁界強度の変化として測定することができる。
また、測定実験１では、図１４に示すように、磁気ホールセンサ１１ＡにＤＣ５Ｖで印加した場合の磁気ホールセンサ１１Ａの出力電圧を測定する。この場合、電源６から給電モジュール２に給電が行われないときは、磁界は発生しないため、磁界検出器１１で測定される出力電圧は、２．５Ｖである（図１４参照）。また、測定する出力電圧の値は、図１４に示すように、振幅Ｖp-pを、検出電圧p-pとして測定する。また、給電モジュール２に給電する入力電力は、電源周波数が１０８０ｋＨｚで、電圧５Ｖ、電流０．２５Ａに設定している。また、異常状態としては、図１３に示すよう、金属異物に、５ｍｍ×５ｍｍ×０．５ｍｍの銅片、５ｍｍ×５ｍｍ×０．５ｍｍのアルミ片、１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍの銅片、１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍのアルミ片を、給電共振器２２からの距離３ｍｍ（ｄ２３＝３ｍｍ）に配置した場合、及び、給電共振器２２からの距離２ｍｍ（ｄ２３＝２ｍｍ）に配置した場合の出力電圧を測定する。なお、正常充電状態では、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離ｄ２３が３ｍｍ及び２ｍｍとした場合について測定する。
その測定結果を図１５に示す。この測定結果によると、待機状態での検出電圧p-pは、９４．６ｍＶで最も高くなっており（磁界強度が最も大きい）、ｄ２３＝３ｍｍとした場合の正常充電状態（磁界空間Ｇ１形成）での検出電圧p-pは、８３．５ｍＶで最も低くなっている（磁界強度が最も小さい）。そして、異常状態として、５ｍｍ×５ｍｍ×０．５ｍｍの銅片、５ｍｍ×５ｍｍ×０．５ｍｍのアルミ片、１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍの銅片、１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍのアルミ片を、給電共振器２２からの距離３ｍｍ（ｄ２３＝３ｍｍ）に配置した場合の検出電圧p-pは、待機状態の場合よりも低く、正常充電状態よりも高い値を示している。また、ｄ２３を２ｍｍにした場合も同様の結果である。これにより、正常充電状態では、無線電力伝送装置１において、図１１に示すように、付近の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間Ｇ１が形成されるため、この磁界空間Ｇ１において磁気ホールセンサ１１Ａによって測定される検出電圧p-pは、最も低い値となることが分かる。一方、異常状態として金属異物を給電モジュール２の近くに配置した場合には、金属異物によって給電モジュール２周辺の磁場が影響を受け、磁界強度が、待機状態に比べて弱まることが分かる。
（測定実験２）
測定実験２では、給電共振器２２の内周側に、磁気検出コイル１１Ｂを配置し、磁気検出コイル１１Ｂに接続したオシロスコープ（Agilent Technology社 MSO-X3054A）によって、正常充電状態、待機状態、及び、異常状態における磁気検出コイル１１Ｂの出力電圧を測定する。ここで、磁気検出コイル１１Ｂで測定された出力電圧は、磁界強度に対して比例関係にあるため、測定した出力電圧の変化を磁界強度の変化として測定することができる。なお、磁気検出コイル１１Ｂは、ＲＬ回路であり（Ｒ＝１．２２Ω、Ｌ＝５μＨ）、コイル部分は線径０．１２ｍｍの銅線材を使用し、コイル径を５ｍｍφに設定している。
また、測定実験２では、図１６に示すように、測定する出力電圧の値は、振幅Ｖp-pを、検出電圧p-pとして測定する。また、給電モジュール２に給電する入力電力は、電源周波数が１０８０ｋＨｚで、電圧５Ｖ、電流０．２５Ａに設定している。また、異常状態としては、測定実験１同様に、金属異物に、５ｍｍ×５ｍｍ×０．５ｍｍの銅片、５ｍｍ×５ｍｍ×０．５ｍｍのアルミ片、１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍの銅片、１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍのアルミ片を、給電共振器２２からの距離３ｍｍ（ｄ２３＝３ｍｍ）に配置した場合、及び、給電共振器２２からの距離２ｍｍ（ｄ２３＝２ｍｍ）に配置した場合の出力電圧を測定する。なお、正常充電状態では、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離ｄ２３が３ｍｍ及び２ｍｍとした場合について測定する。
その測定結果を図１７に示す。この測定結果によると、待機状態での検出電圧p-pは、２．７４Ｖで最も高くなっており（磁界強度が最も大きい）、ｄ２３＝３ｍｍとした場合の正常充電状態（磁界空間Ｇ１形成）での検出電圧p-pは、１．８６Ｖで最も低くなっている（磁界強度が最も小さい）。そして、異常状態として、５ｍｍ×５ｍｍ×０．５ｍｍの銅片、５ｍｍ×５ｍｍ×０．５ｍｍのアルミ片、１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍの銅片、１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍのアルミ片を、給電共振器２２からの距離３ｍｍ（ｄ２３＝３ｍｍ）に配置した場合の検出電圧p-pは、待機状態の場合よりも低く、正常充電状態よりも高い値を示している。また、ｄ２３を２ｍｍにした場合も同様の結果である。これにより、正常充電状態では、無線電力伝送装置１において、付近の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間Ｇ１が形成されるため、この磁界空間Ｇ１において磁気検出コイル１１Ｂによって測定される検出電圧p-pは、最も低い値となることが分かる。一方、異常状態として金属異物を給電モジュール２の近くに配置した場合には、金属異物によって給電モジュール２周辺の磁場が影響を受け、磁界強度が、待機状態に比べて弱まることが分かる。
（無線電力伝送装置１の給電動作フロー）
上記無線電力伝送装置１の構成等を踏まえて、無線電力伝送装置１における給電動作について説明する。具体的には、無線電力伝送装置１において、主に判断制御機器４が実行する給電動作フロー（処理）を、図１８を参照して説明する。
まず、判断制御機器４は、初期化等の所定の起動処理を行う（Ｓ１）。
次に、判断制御機器４は、所定時間経過したか否かを判断する（Ｓ２）。所定時間経過していなければ（Ｓ２：ＮＯ）、所定時間経過するまで待機する。
一方、所定時間経過していれば（Ｓ２：ＹＥＳ）、電源回路５に検出信号を送信する（Ｓ３）。
ここで、Ｓ２、Ｓ３の処理では、所定の時間間隔を空けて（この所定の時間間隔は、任意に設定可能なものである）、電源回路５に検出信号を送信し、この検出信号を受けて、電源回路５が、短期間給電モジュール２に対する電力供給を一時的に行う。これにより、一時的に給電モジュール２に電力が供給され、給電共振器２２の近辺に磁界が発生し、磁気ホールセンサ１１Ａによる出力電圧（検出電圧）の検出が可能となる（磁界強度の検出が可能となる）。また、Ｓ２で設定する所定時間は、短すぎると、検出動作に要する消費電力が増大してしまい、逆に、長くすると、検出に対する時間的精度が低下してしまうので、この点を考慮して決定する必要がある。
次に、一時的に給電モジュール２に電力が供給され、給電共振器２２の近辺に磁界が発生するので、このときの磁気ホールセンサ１１Ａにおける検出電圧を測定する（Ｓ４）。
次に、判断制御機器４は、Ｓ４で測定された検出電圧が、待機状態における磁界強度を示す範囲内の値か否かを判断する（Ｓ５）。例えば、測定実験１の測定結果を参照した場合（図１５参照）、待機状態における磁界強度を示す検出電圧は、９４．６ｍＶであるため、待機状態における磁界強度を示す範囲を、９４．６ｍＶ以上と予め記憶装置等に記憶させておき、Ｓ５の処理が実行された際に、「待機状態における磁界強度を示す範囲が、９４．６ｍＶ以上である」ことを参照する。
そして、Ｓ４で測定された検出電圧が、待機状態における磁界強度を示す範囲内の値（測定実験１の例では、９４．６ｍＶ以上）である場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、無線電力伝送装置１の状態を、待機状態と判断する（Ｓ６）。これは、図１２に示すように、無線式ヘッドセット１０２が、充電器１０１の近く（充電可能範囲）に存在しない状態である。
そして、待機状態と判断した場合（Ｓ６）、判断制御機器４は、給電モジュール２に対する電力供給をＯＦＦにする（Ｓ７）。具体的には、判断制御機器４が、電源回路５に制御信号を送信して、電源回路５を制御することにより給電モジュール２に対する電力供給を停止する。これにより、待機状態における消費電力を抑制することができる。
一方、Ｓ４で測定された検出電圧が、待機状態における磁界強度を示す範囲内の値（測定実験１の例では、９４．６ｍＶ以上）でない場合（Ｓ５：ＮＯ）、判断制御機器４は、Ｓ４で測定された検出電圧が、正常充電状態における磁界強度を示す範囲内の値か否かを判断する（Ｓ８）。例えば、測定実験１の測定結果を参照した場合（図１５参照）、正常充電状態における磁界強度を示す検出電圧は、８３．５ｍＶであるため、正常充電状態における磁界強度を示す範囲を、８３．５ｍＶ以下と予め記憶装置等に記憶させておき、Ｓ８の処理が実行された際に、「正常充電状態における磁界強度を示す範囲が、８３．５ｍＶ以下である」ことを参照する。
そして、Ｓ４で測定された検出電圧が、正常充電状態における磁界強度を示す範囲内の値（測定実験１の例では、８３．５ｍＶ以下）である場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、無線電力伝送装置１の状態を、正常充電状態と判断する（Ｓ９）。これは、図１１に示すように、無線式ヘッドセット１０２が、充電器１０１の近く（充電可能範囲）に存在する状態である。
そして、正常充電状態と判断した場合（Ｓ９）、判断制御機器４は、給電モジュール２に対する電力供給をＯＮにする（Ｓ１０）。具体的には、判断制御機器４が、電源回路５に制御信号を送信して、電源回路５を制御することにより給電モジュール２に対する電力供給を開始する。
一方、Ｓ４で測定された検出電圧が、正常充電状態における磁界強度を示す範囲内の値（測定実験１の例では、８３．５ｍＶ以下）でない場合（Ｓ８：ＮＯ）、判断制御機器４は、無線電力伝送装置１の状態を、異常状態と判断する（Ｓ１１）。これは、図１３に示すように、充電器１０１の近辺に金属異物が配置されていると推定するものである。
そして、異常状態と判断した場合（Ｓ１１）、判断制御機器４は、報知装置１２によって、電力供給の異常を外部に報知する報知処理を実行する（Ｓ１２）。例えば、報知装置１２が、アラーム装置であれば、警告音によって異常を報知し、ＬＥＤランプであれば、警告色を点灯、点滅させることにより異常を報知し、ディスプレイであれば、警告メッセージをディスプレイに表示することにより異常を報知する。
そして、Ｓ１２の報知処理の後、判断制御機器４は、給電モジュール２に対する電力供給をＯＦＦにする（Ｓ７）。
Ｓ７の処理又はＳ１０の処理が終了すると、Ｓ２の処理に戻る。これにより、所定時間間隔で、無線電力伝送装置１の状態が、待機状態であるのか、正常充電状態であるのか、異常状態であるのかを監視することができる。
（効果）
上記の構成によれば、給電モジュール２から、受電モジュール３に対して共振現象を利用して電力を供給する際に、給電モジュール２周辺に発生する磁界と受電モジュール３周辺に発生する磁界とを打ち消し合わせることにより、給電モジュール２及び受電モジュール３の近辺に、付近の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間Ｇ１・Ｇ２を形成することができる。そして、磁界空間Ｇ１・Ｇ２に配置された磁界検出器１１を用いて磁界強度を検出し、この磁界強度の値に基づいて電力供給の異常（異常状態）を検知することができるため、無線電力伝送装置１の大型化を防止しながら安全な電力供給を実現することができる。
また、電力供給の異常（異常状態）を検知したときに、給電モジュール２に対する電力供給が停止されることによって、異常な電力供給による不具合の発生を未然に防止することができる。
また、電力供給の異常（異常状態）を検知したときに、報知装置１２によって異常状態であることを外部に知らせることができる。
また、上記の構成では、付近の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間Ｇ１を形成する際に、給電共振器２２と受電共振器３２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２から受電モジュール３に電力を送電する際の送電効率の指標となる値）を解析すると、その解析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、この高周波側の周波数に、電力周波数を設定することにより、給電共振器２２に流れる電流の向きと受電共振器３２に流れる電流の向きとが逆向きになり、給電モジュール２の内周側に発生する磁界と受電モジュール３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の内周側に、磁界による影響が低減されて、付近の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間Ｇ１を形成することができる。そして、磁界空間Ｇ１が形成される給電共振器２２の内周側に磁界検出器１１を配置することにより、給電共振器２２の内周側の空間を有効活用することができ、無線電力伝送装置１をコンパクトにすることができる。
また、上記の構成では、磁界検出器１１に磁気ホールセンサ１１Ａを使用することにより、精度よく磁界強度を検知することができるとともに、磁気ホールセンサ１１Ａが小型であるため無線電力伝送装置１をコンパクトにすることができる。
また、磁界検出器１１に磁気検出コイル１１Ｂを使用した場合には、無線電力伝送装置１の製造コストを安価にすることができる。また、磁気検出コイル１１Ｂは、その大きさ（径、厚み、巻き数、コイルの線径等）をある程度変更できるので、無線電力伝送装置１の大きさや空間に合わせて、コイルの大きさを調整することが可能である。
（磁界強度の検出感度を高める構成）
次に、磁界強度の検出感度を高める構成について説明する。
上述したように、磁気ホールセンサ１１Ａなどで測定された出力電圧は、磁界強度に対して比例関係にあるため、測定した出力電圧の変化を磁界強度の変化として測定することができる。ここで、正常充電状態、待機状態、及び、異常状態における磁界強度、即ち、磁気ホールセンサ１１Ａなどの磁界検出器で測定される出力電圧は、高い方が検出し易く、検出精度が高い。仮に、磁気ホールセンサ１１Ａなどの磁界検出器をどの位置に配置するかによって、磁界検出器で測定される出力電圧が変わるとすれば、出力電圧が高くなる位置に磁気ホールセンサ１１Ａなどの磁界検出器を配置することが望まれる。そこで、以下の説明では、上記磁界空間を形成可能な無線電力伝送装置１において、磁気ホールセンサ１１Ａなどの磁界検出器をどの位置に配置するのが良いかについて説明する。
具体的には、磁気ホールセンサ１１Ａを、給電コイル２１及び受電共振器３２のコイル内部のどの位置に配置するのが良いかを測定実験３により説明する。また、磁気ホールセンサ１１Ａをどの向きで配置するかについても測定実験４により説明する。
（測定実験）
測定実験３、４で使用する無線電力伝送装置１では、図１９に示すように、給電コイル２１は、抵抗器Ｒ1、コイルＬ1、コンデンサＣ1を要素とするＲＬＣ回路を構成しており、コイルＬ1部分は、線径０．１２ｍｍの銅線材を使用し、コイル径を１１ｍｍφに設定している。また、給電共振器２２は、抵抗器Ｒ2、コイルＬ2、及び、コンデンサＣ2を要素とするＲＬＣ回路を構成しており、コイルＬ2部分は、線径０．１２ｍｍの銅線材を使用し、コイル径１１ｍｍφのソレノイド型のコイルを使用している。また、図２０に示すように、受電共振器３２は、抵抗器Ｒ3、コイルＬ3、及び、コンデンサＣ3を要素とするＲＬＣ回路を構成しており、コイルＬ3部分は、線径０．１ｍｍの銅線材を使用し、コイル径９ｍｍφのソレノイド型のコイルを使用している。また、受電コイル３１は、抵抗器Ｒ4、コイルＬ4、コンデンサＣ4を要素とするＲＬＣ回路を構成しており、コイルＬ4部分は、線径０．１ｍｍの銅線材を使用し、コイル径を９ｍｍφに設定している。また、給電コイル２１及び給電共振器２２の内周側に、形成される磁界空間Ｇ１の磁界強度をより小さくするため（測定される磁界強度の変化がより明確になるように）、厚み４５０μｍの円筒状の磁性材２３を配置している。同様に、受電共振器３２及び受電コイル３１の内周側にも、厚み４５０μｍの円筒状の磁性材３３を配置している。そして、測定実験３、４で使用する無線電力伝送装置１におけるＲ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4の値をそれぞれ、１．９Ω、２．５Ω、１．７Ω、２Ωに設定した。また、Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3、Ｌ4の値をそれぞれ、１２．５μＨ、１８．８μＨ、７μＨ、５．５μＨに設定した。また、Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3、Ｃ4の値をそれぞれ、２ｎＦ、１．３３ｎＦ、３．６ｎＦ、４．７ｎＦに設定した。また、給電共振器２２及び受電共振器３２における共振周波数は１ＭＨｚである。
また、図１９に示すように、給電モジュール２では、給電コイル２１はコイル中心軸方向の厚みが３ｍｍのソレノイド形状にしている。また、給電共振器２２はコイル中心軸方向の厚みが３．５ｍｍのソレノイド形状にしている。そして、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離は、図１９に示すように、コイル中心軸方向に３．５ｍｍになるように設定している。
また、図２０に示すように、正常充電状態では、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離ｄ２３は、３ｍｍに設定する。
また、図２１に示すように、異常状態を想定する際に使用する金属異物６０には、直径９ｍｍφ、厚み０．５ｍｍの円柱状の銅板、及び、直径１１．６ｍｍφ、厚み５．４ｍｍの円柱状の空気亜鉛電池（Zinc Air）を使用している。また、給電共振器２２と金属異物６０との間の距離ｄ２３は、３ｍｍに設定する。
（測定実験３）
測定実験３では、図１９〜図２１に示すように、待機状態（図１９参照）、正常充電状態（図２０参照）及び、異常状態（図２１参照）を想定した無線電力伝送装置１において、給電コイル２１及び給電共振器２２の内周側に、磁気ホールセンサ１１Ａ（Allegro Micro Systems製A1324LUA リニア型）を様々な位置に配置し、磁気ホールセンサ１１Ａに接続したオシロスコープ (エヌエフ回路設計ブロック社 GDS2064)によって、磁気ホールセンサ１１Ａの出力電圧を測定する。
磁気ホールセンサ１１Ａは、図１９に示すように、縦幅３ｍｍ、横幅４ｍｍ、厚み１．５ｍｍの薄板形状をした磁界検出器で、薄板状の半導体を内包し、この薄板状の半導体に対するホール効果を利用して磁界強度を検出する。
具体的には、測定実験３の１つ目は、待機状態（図１９参照）、正常充電状態（図２０参照）及び、異常状態（図２１参照）を想定した無線電力伝送装置１において、横向きにした磁気ホールセンサ１１Ａ（図２３のＢ参照）を、コイル中心軸に沿って（図２２のＡ参照）、給電コイル２１の外面側（２１Ａ）から受電共振器３２に移動させながら、磁気ホールセンサ１１Ａの出力電圧を測定する。即ち、磁気ホールセンサ１１Ａを、給電共振器２２が有するソレノイド状のコイルのコイル中心軸に沿って、給電時に給電共振器２２と受電共振器３２とが対向しない面側（２１Ａ参照）から、給電共振器２２と受電共振器３２とが対向する面側（対抗面側２２Ａ：図１９参照）に移動させながら、磁気ホールセンサ１１Ａの出力電圧を測定する。その測定結果を図２４のＡに示す。
ここで、図２３のＢに示すように、横向きにした磁気ホールセンサ１１Ａとは、磁気ホールセンサ１１Ａが内包する薄板状の半導体の薄板面が、コイルの中心軸方向に対して垂直になるように配置することである。また、図２３のＡに示すように、縦向きにした磁気ホールセンサ１１Ａとは、磁気ホールセンサ１１Ａが内包する薄板状の半導体の薄板面が、コイルの中心軸方向になるように配置することである。
図２４の測定結果における横軸ｈ（ｍｍ）は、図１９〜図２１に示すように、給電コイル２１の外面側（２１Ａ）を基準「０ｍｍ」とし、対抗面側２２Ａへのコイル中心軸方向の距離を示している。また、縦軸は、磁気ホールセンサ１１Ａの出力電圧Ｖp-p（ｍＶ）の値である。また、四角（□）の測定値を結ぶ実線は、待機状態における磁気ホールセンサ１１Ａの出力電圧である。また、三角（△）の測定値を結ぶ実線は、金属異物６０に空気亜鉛電池（Zinc Air）を使用した異常状態における磁気ホールセンサ１１Ａの出力電圧である。また、菱形（◇）の測定値を結ぶ実線は、金属異物６０に銅板を使用した異常状態における磁気ホールセンサ１１Ａの出力電圧である。また、丸（○）の測定値を結ぶ実線は、正常充電状態における磁気ホールセンサ１１Ａの出力電圧である。
次に、測定実験３の２つ目は、待機状態（図１９参照）、正常充電状態（図２０参照）及び、異常状態（図２１参照）を想定した無線電力伝送装置１において、横向きにした磁気ホールセンサ１１Ａ（図２３のＢ参照）を、給電共振器２２のコイル内周面に沿って（図２２のＣ参照）、給電コイル２１の外面側（２１Ａ）から給電共振器２２に移動させながら、磁気ホールセンサ１１Ａの出力電圧を測定する。即ち、磁気ホールセンサ１１Ａを、給電共振器２２が有するソレノイド状のコイル内周面に沿って、給電時に給電共振器２２と受電共振器３２とが対向しない面側（２１Ａ参照）から、給電共振器２２と受電共振器３２とが対向する面側（対抗面側２２Ａ：図１９参照）に移動させながら、磁気ホールセンサ１１Ａの出力電圧を測定する。その測定結果を図２４のＣに示す。
図２４のＡ及びＣの測定結果を見てみると、図２４のＡに示すように磁気ホールセンサ１１Ａをコイル中心軸に沿って移動させた場合よりも、図２４のＣに示すように磁気ホールセンサ１１Ａを給電共振器２２のコイル内周面に沿って移動させた場合の方が、磁気ホールセンサ１１Ａが測定した出力電圧は、高いことが分かる。即ち、磁気ホールセンサ１１Ａをコイル中心軸に沿った位置に配置した場合よりも、磁気ホールセンサ１１Ａを給電共振器２２のコイル内周面側に配置した場合の方が、磁気ホールセンサ１１Ａなどの磁界検出器で測定される出力電圧は検出し易く、検出精度が高いことが分かる。
また、図２４のＡ及びＣの測定結果を見てみると、両方の測定結果とも、給電コイル２１の外面側２１Ａ（ｈ＝０ｍｍ）から給電共振器２２の対抗面側２２Ａ（ｈ＝１０ｍｍ）に、磁気ホールセンサ１１Ａを移動させるにつれて、磁気ホールセンサ１１Ａが測定した出力電圧が、高くなっていることが分かる。即ち、磁気ホールセンサ１１Ａを、給電コイル２１の外面側２１Ａよりも給電共振器２２の対抗面側２２Ａに配置した場合の方が、磁気ホールセンサ１１Ａなどの磁界検出器で測定される出力電圧は、検出し易く、検出精度が高いことが分かる。
なお、図２４のＡ及びＣの測定結果では、磁気ホールセンサ１１Ａで測定される出力電圧は、ｈ＝１１ｍｍの場所、即ち、磁気ホールセンサ１１Ａが給電共振器２２の対抗面２２Ａを１ｍｍほど突出する場所が最高であった。従って、給電モジュール２の構成上可能であれば、出力電圧の検出精度を最も高めるために、磁気ホールセンサ１１Ａを給電共振器２２の対抗面２２Ａを少し突出する場所に配置してもよい。ただし、磁気ホールセンサ１１Ａを給電共振器２２のコイル内周部側に配置して、コンパクト化を図りたい意図からは、磁気ホールセンサ１１Ａを、給電共振器２２のコイル内周面側、且つ、給電共振器２２の対抗面２２Ａに沿った位置（ｈ＝１０ｍｍ）に配置するとよい。
ここで、測定実験３の３つ目として、待機状態（図１９参照）を想定した無線電力伝送装置１において、横向きにした磁気ホールセンサ１１Ａ（図２３のＢ参照）を、コイル中心軸からコイル内周面側に２．５ｍｍ離れた位置で（図２２のＢ参照）、コイル中心軸方向に、給電コイル２１の外面側（２１Ａ）から給電共振器２２に移動させながら、磁気ホールセンサ１１Ａの出力電圧を測定する。その測定結果を図２５の三角（△）の測定値を結ぶ実線（中間）で示す。なお、図２５では、図２４のＡ（磁気ホールセンサ１１Ａをコイル中心軸に配置した場合）の待機状態における測定結果を、丸（○）の測定値を結ぶ実線（中心）で示している。また、図２５では、図２４のＣ（磁気ホールセンサ１１Ａをコイル内周面側に配置した場合）の待機状態における測定結果を、四角（□）の測定値を結ぶ実線（中心）で示している。
図２５の測定結果を見てみると、コイル中心軸（図２２のＡ参照）から、コイル中心軸からコイル内周面側に２．５ｍｍ離れた位置（図２２のＢ参照）を経て、給電共振器２２のコイル内周面側（図２２のＣ参照）に、磁気ホールセンサ１１Ａを移動させるにつれて、磁気ホールセンサ１１Ａが測定した出力電圧が、高くなっていることが分かる。即ち、磁気ホールセンサ１１Ａを、コイル中心軸よりも給電共振器２２のコイル内周面側に配置した場合の方が、磁気ホールセンサ１１Ａなどの磁界検出器で測定される出力電圧は、検出し易く、検出精度が高いことが分かる。
また、図２６に、測定実験３の１つ目で測定した、待機状態での出力電圧から、正常充電状態での出力電圧を差し引いた値を、丸（○）の値を結ぶ実線（中心）で示している。同様に、測定実験３の２つ目で測定した、待機状態での出力電圧から、正常充電状態での出力電圧を差し引いた値を、四角（□）の値を結ぶ実線（内周側）で示している。
図２６の結果を見てみると、磁気ホールセンサ１１Ａをコイル中心軸に沿った位置に配置させた場合よりも、磁気ホールセンサ１１Ａを給電共振器２２のコイル内周面に沿った位置に配置させた場合の方が、待機状態での出力電圧から正常充電状態での出力電圧を差し引いた値が大きくなることが分かる。このように、待機状態での出力電圧から、正常充電状態での出力電圧を差し引いた値が大きくなると、正常充電状態における出力電圧と待機状態における出力電圧との間に大きな差を設けることができるので、正常充電状態における出力電圧と待機状態における出力電圧との間の差が小さい場合に比べて、誤検出の可能性を防止することが可能となる。したがって、磁気ホールセンサ１１Ａなどの磁界検出器で測定される出力電圧は、検出し易く、検出精度が高くなると言える。
（測定実験４）
測定実験４では、待機状態（図１９参照）を想定した無線電力伝送装置１において、コイル中心軸に沿って、磁気ホールセンサ１１Ａ（Allegro Micro Systems製A1324LUA リニア型）の向きを変えて、磁気ホールセンサ１１Ａに接続したオシロスコープ (エヌエフ回路設計ブロック社 GDS2064)によって、磁気ホールセンサ１１Ａの出力電圧を測定する。具体的には、磁気ホールセンサ１１Ａの向きは、上述したように、縦向き（図２３のＡ）、及び、横向き（図２３のＢ）にした場合について測定した。その測定結果を図２７に示す。なお、図２７では、磁気ホールセンサ１１Ａの向きを、縦向き（図２３のＡ）にした場合の測定結果を、四角（□）の測定値を結ぶ実線（縦）で示している。また、磁気ホールセンサ１１Ａの向きを、横向き（図２３のＢ）にした場合の測定結果を、菱形（◇）の測定値を結ぶ実線（横）で示している。
図２７の測定結果を見てみると、磁気ホールセンサ１１Ａを縦向きに配置した場合よりも、磁気ホールセンサ１１Ａを横向きに配置した場合の方が、磁気ホールセンサ１１Ａが測定した出力電圧は、高いことが分かる。即ち、磁気ホールセンサ１１Ａを縦向きに配置した場合よりも、磁気ホールセンサ１１Ａを横向きに配置した場合の方が、磁気ホールセンサ１１Ａなどの磁界検出器で測定される出力電圧は検出し易く、検出精度が高いことが分かる。
（効果）
上記構成によれば、磁気ホールセンサ１１Ａを給電共振器２２が有するコイル中心軸よりもコイルの内周面側に配置することにより、磁気ホールセンサ１１Ａを給電共振器２２が有するコイルの中心軸に配置した場合よりも、磁界強度の検出感度を高めることができる。
また、磁気ホールセンサ１１Ａを給電共振器２２が有するコイルの内周面に沿った位置に配置することにより、磁界強度の検出感度をより高めることができる。
また、磁気ホールセンサ１１Ａを給電共振器２２が有するコイルの内周側で、給電共振器２２が有するコイルと受電共振器３２が有するコイルとが対向しない面（２１Ａ）よりも対向する面側（対抗面側２２Ａ）に配置することにより、給電共振器２２が有するコイルと受電共振器３２が有するコイルとが対向しない面側（２１Ａ）に配置した場合よりも、磁界強度の検出感度を高めることができる。
また、磁気ホールセンサ１１Ａを給電共振器２２が有するコイルと受電共振器３２が有するコイルとが対向する面（対抗面２２Ａ）に沿った位置に配置することにより、磁界強度の検出感度をより高めることができる。
また、磁気ホールセンサ１１Ａが内包する薄板状の半導体の薄板面を、給電共振器２２が有するコイルの内周側で、コイル中心軸方向に対して垂直方向になるように配置（横向き）することにより、磁気ホールセンサ１１Ａを縦向きに配置した場合に比べて磁界強度の検出感度を高めることができる。
（その他の実施形態）
上記の説明では、充電器１０１及び無線式ヘッドセット１０２を例示して説明したが、充電池を備えた機器であれば、タブレット型ＰＣ、デジタルカメラ、携帯電話、イヤホン型音楽プレイヤー、補聴器、集音器などにも使用することができる。
また、上記では、被給電機器１０に二次電池９を含むものとして説明したが、これに限らず、被給電機器１０に直接電力を消費しながら可動する機器を採用してもよい。
また、上記説明では、給電モジュール２及び受電モジュール３を携帯型の電子機器に搭載した場合を想定して説明したが、用途はこれら小型なものに限らず、必要電力量に合わせて仕様を変更することにより、例えば、比較的大型な電気自動車（ＥＶ）における無線充電システムや、より小型な医療用の無線式胃カメラなどにも搭載することができる。
上記では、給電共振器２２の内周側に、磁界による影響が低減されて、付近の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間Ｇ１を形成した場合について説明したが、給電共振器２２及び受電共振器３２における伝送特性『Ｓ２１』の解析波形が、二つのピーク帯域を有する場合に、低周波数側に形成されるピーク帯域（f(Low P)）に、供給する交流電力の電源周波数を設定し、図５に示すように、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Ｇ２を形成してもよい。この場合、磁界検出器１１は、給電共振器２２の外周側の磁界空間Ｇ２が形成される空間に配置することになる。
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。
１ 無線電力伝送装置
２ 給電モジュール
３ 受電モジュール
４ 判断制御機器
５ 電源回路
６ 電源
７ 安定回路
８ 充電回路
９ 充電池
１０ 被給電機器
１１ 磁界検出器
１２ 報知装置
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 充電器
１０２ 無線式ヘッドセット
Ｇ１・Ｇ２ 磁界空間

Claims (12)

  1. 付近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条件で受電モジュールとの間で共振現象を起こすことによって、電力を前記受電モジュールに供給する給電モジュールと、
    前記磁界空間が形成される位置に配置され、磁界強度を検出する磁界検出器と、
    前記磁界検出器が検出した磁界強度の値に基づいて前記受電モジュールに対する電力供給の異常を判断する判断制御機器と、
    を備えていることを特徴とする無線電力伝送装置。
  2. 前記判断制御機器は、前記電力供給の異常であると判断したときに、前記給電モジュールに対する電力供給を停止することを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送装置。
  3. 外部に報知する報知装置を備え、
    前記制御機器は、前記電力供給の異常であると判断したときに、前記報知装置によって前記電力供給の異常を報知することを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送装置。
  4. 前記給電モジュール及び前記受電モジュールは、少なくとも所定の共振周波数で共振する給電共振器及び受電共振器を有し、
    前記給電共振器から前記受電共振器に対して前記共振現象により電力を供給するときに、前記給電共振器に流れる電流の向きと前記受電共振器に流れる電流の向きとが、逆向きになるように、前記電源の電源周波数を前記共振周波数よりも高周波数側に設定することを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送装置。
  5. 前記給電モジュール及び前記受電モジュールは、少なくとも所定の共振周波数で共振する給電共振器及び受電共振器を有し、
    前記給電共振器から前記受電共振器に対して前記共振現象により電力を供給するときに、前記給電共振器に流れる電流の向きと前記受電共振器に流れる電流の向きとが、同じ向きになるように、前記電源の電源周波数を前記共振周波数よりも低周波数側に設定することを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送装置。
  6. 前記磁界検出器は、磁気ホールセンサであることを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送装置。
  7. 前記磁界検出器は、コイルであることを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送装置。
  8. 前記給電共振器はコイルを有し、
    前記磁界検出器は、前記コイルの中心軸よりも前記コイルの内周面側に配置されることを特徴とする請求項４に記載の無線電力伝送装置。
  9. 前記磁界検出器は、前記コイルの内周面に沿った位置に配置されることを特徴とする請求項８に記載の無線電力伝送装置。
  10. 前記給電共振器、及び、前記受電共振器はそれぞれコイルを有し、
    前記磁界検出器は、前記給電共振器が有するコイルの内周側で、前記給電共振器が有するコイルと前記受電共振器が有するコイルとが対向しない面よりも対向する面側に配置されることを特徴とする請求項４に記載の無線電力伝送装置。
  11. 前記磁界検出器は、前記給電共振器が有するコイルと前記受電共振器が有するコイルとが対向する面に沿った位置に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の無線電力伝送装置。
  12. 前記給電共振器はコイルを有し、
    前記磁界検出器は、薄板状の半導体に対するホール効果を利用して磁界強度を検出する磁気ホールセンサであって、
    前記磁気ホールセンサは、前記薄板状の半導体が、前記給電共振器が有するコイルの内周側で、前記コイルの中心軸方向に対して垂直方向になるように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の無線電力伝送装置。
JP2014106357A 2014-01-06 2014-05-22 無線電力伝送装置 Pending JP2015146723A (ja)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014106357A JP2015146723A (ja) 2014-01-06 2014-05-22 無線電力伝送装置
PCT/JP2015/050141 WO2015102113A1 (ja) 2014-01-06 2015-01-06 無線電力伝送装置
CN201580000573.7A CN105122593A (zh) 2014-01-06 2015-01-06 无线电力传输装置
SG11201508438XA SG11201508438XA (en) 2014-01-06 2015-01-06 Wireless power transmission device
KR1020157026218A KR20160106002A (ko) 2014-01-06 2015-01-06 무선 전력 전송 장치
US14/784,520 US20160072306A1 (en) 2014-01-06 2015-01-06 Wireless power transmission device
TW104100317A TW201532361A (zh) 2014-01-06 2015-01-06 無線電力傳送裝置
EP15733244.6A EP3096436A1 (en) 2014-01-06 2015-01-06 Wireless power transmission device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014000458 2014-01-06
JP2014000458 2014-01-06
JP2014106357A JP2015146723A (ja) 2014-01-06 2014-05-22 無線電力伝送装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015146723A true JP2015146723A (ja) 2015-08-13

Family

ID=53493452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014106357A Pending JP2015146723A (ja) 2014-01-06 2014-05-22 無線電力伝送装置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20160072306A1 (ja)
EP (1) EP3096436A1 (ja)
JP (1) JP2015146723A (ja)
KR (1) KR20160106002A (ja)
CN (1) CN105122593A (ja)
SG (1) SG11201508438XA (ja)
TW (1) TW201532361A (ja)
WO (1) WO2015102113A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017229207A (ja) * 2016-06-24 2017-12-28 株式会社ダイヘン 非接触電力伝送システムおよび磁界検出装置
KR20230017682A (ko) * 2021-07-28 2023-02-06 주식회사 경신 무선으로 전력을 공급받는 조향 시스템 및 그 방법
WO2023059910A1 (en) * 2021-10-07 2023-04-13 Nucurrent, Inc. Repeater compatibility verifier for wireless power transmission system

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9537353B1 (en) 2014-06-03 2017-01-03 Apple Inc. Methods for detecting mated coils
US9685814B1 (en) 2014-06-13 2017-06-20 Apple Inc. Detection of coil coupling in an inductive charging system
US10014733B2 (en) 2014-08-28 2018-07-03 Apple Inc. Temperature management in a wireless energy transfer system
US10193372B2 (en) 2014-09-02 2019-01-29 Apple Inc. Operating an inductive energy transfer system
JP6348854B2 (ja) * 2015-02-03 2018-06-27 富士フイルム株式会社 内視鏡用プロセッサ装置、内視鏡システム及び内視鏡システムの非接触給電方法
US10666084B2 (en) * 2015-07-10 2020-05-26 Apple Inc. Detection and notification of an unpowered releasable charging device
CN105226779B (zh) * 2015-10-19 2017-06-20 广东欧珀移动通信有限公司 无线充电设备及其控制方法和控制装置
US9979222B2 (en) * 2015-12-17 2018-05-22 Motorola Solutions, Inc. Method and device for wireless power transfer
US10714960B2 (en) * 2015-12-22 2020-07-14 Intel Corporation Uniform wireless charging device
CN105433946B (zh) * 2015-12-31 2018-06-26 苏州景昱医疗器械有限公司 无线充电定位装置和方法
EP3226431B1 (en) * 2016-04-01 2019-09-04 Intel IP Corporation Apparatus and method for aligning a wireless chargeable device with a wireless charger
CN106019000A (zh) * 2016-05-16 2016-10-12 蒋志波 一种多功能电力网络监测系统
US20180062434A1 (en) 2016-08-26 2018-03-01 Nucurrent, Inc. Wireless Connector Receiver Module Circuit
US10644531B1 (en) 2016-09-22 2020-05-05 Apple Inc. Adaptable power rectifier for wireless charger system
US10523063B2 (en) 2017-04-07 2019-12-31 Apple Inc. Common mode noise compensation in wireless power systems
US10389274B2 (en) 2017-04-07 2019-08-20 Apple Inc. Boosted output inverter for electronic devices
CN107798972A (zh) * 2017-12-01 2018-03-13 中山市榄商置业发展有限公司 一种信息科技教学用无线充电实验装置
CN111466065A (zh) * 2017-12-11 2020-07-28 松下知识产权经营株式会社 无线电力传输系统、送电装置及受电装置
JP2021511774A (ja) 2018-01-26 2021-05-06 インディゴ テクノロジーズ， インク．Ｉｎｄｉｇｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｎｃ． 統合されたインピーダンス整合を伴う無線電力伝達システム、およびそれを使用するための方法
US10951064B2 (en) * 2018-02-28 2021-03-16 Massachusetts Institute Of Technology Coreless power transformer
CN109560622A (zh) * 2018-12-14 2019-04-02 上海楚山电子科技有限公司 一种无线充电待机检测金属异物的方法和无线充电方法
CN109765504B (zh) * 2019-03-06 2021-01-29 东南大学 一种无线充电系统参数对多组系统间共存影响的测试评判方法
US11360200B2 (en) * 2019-04-02 2022-06-14 Tennessee Technological University Omnidirectional, electric near-field distance sensing device
WO2022047018A1 (en) * 2020-08-27 2022-03-03 Etherdyne Technologies, Inc. Continuously variable active reactance systems and methods
US20230378811A1 (en) * 2020-09-09 2023-11-23 Massachusetts Institute Of Technology Improved coreless power transformer design
CN114977349A (zh) * 2021-02-26 2022-08-30 北京小米移动软件有限公司 无线充电方法、电子设备及移动终端
US11824373B2 (en) 2021-11-03 2023-11-21 Nucurrent, Inc. Wireless power transmission antenna with parallel coil molecule configuration
US11831176B2 (en) 2021-11-03 2023-11-28 Nucurrent, Inc. Wireless power transfer systems with substantial uniformity over a large area
US11831173B2 (en) 2021-11-03 2023-11-28 Nucurrent, Inc. Wireless power transmission antenna with series coil molecule configuration
US11824372B2 (en) 2021-11-03 2023-11-21 Nucurrent, Inc. Wireless power transmission antenna with puzzled antenna molecules
US11955819B2 (en) 2021-11-03 2024-04-09 Nucurrent, Inc. Communications modulation in wireless power receiver with multi-coil receiver antenna
US11831175B2 (en) 2021-11-03 2023-11-28 Nucurrent, Inc. Wireless power transmission antenna with antenna molecules
US11862984B2 (en) 2021-11-03 2024-01-02 Nucurrent, Inc. Wireless power receiver with repeater for enhanced power harvesting
US11831177B2 (en) 2021-11-03 2023-11-28 Nucurrent, Inc. Wireless power transmitter with internal repeater and enhanced uniformity
US11962337B2 (en) 2021-11-03 2024-04-16 Nucurrent, Inc. Communications demodulation in wireless power transmission system having an internal repeater
US11824371B2 (en) * 2021-11-03 2023-11-21 Nucurrent, Inc. Wireless power transmission antenna with internal repeater and repeater filter
US11848566B2 (en) 2021-11-03 2023-12-19 Nucurrent, Inc. Dual communications demodulation of a wireless power transmission system having an internal repeater
US11862991B2 (en) 2021-11-03 2024-01-02 Nucurrent, Inc. Wireless power transmission antenna with internal repeater and in-coil tuning

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4624768B2 (ja) 2004-11-29 2011-02-02 オリンパス株式会社 被検体内導入装置および被検体内導入システム
EP2037286A1 (de) * 2007-09-13 2009-03-18 Micronas GmbH Messvorrichtung zur Messung eines magnetischen Felds
RU2011116999A (ru) * 2008-10-03 2012-11-10 Эксесс Бизнесс Груп Интернешнл ЛЛС (US) Система электропитания
JP5426510B2 (ja) * 2010-09-27 2014-02-26 株式会社東芝 無線電力伝送装置
JP6067211B2 (ja) * 2011-05-27 2017-01-25 日産自動車株式会社 非接触給電装置
JP5794056B2 (ja) 2011-09-12 2015-10-14 ソニー株式会社 給電装置および給電システム
JP2013192391A (ja) * 2012-03-14 2013-09-26 Sony Corp 検知装置、受電装置、送電装置及び非接触給電システム
JP5865822B2 (ja) 2012-04-17 2016-02-17 日東電工株式会社 磁界空間の形成方法
JP6059522B2 (ja) * 2012-04-17 2017-01-11 日東電工株式会社 無線電力供給システム、給電装置、受電装置、及び、磁界空間の形成方法
US10084350B2 (en) * 2012-05-29 2018-09-25 Pioneer Corporation Wireless power transmission system and method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017229207A (ja) * 2016-06-24 2017-12-28 株式会社ダイヘン 非接触電力伝送システムおよび磁界検出装置
KR20230017682A (ko) * 2021-07-28 2023-02-06 주식회사 경신 무선으로 전력을 공급받는 조향 시스템 및 그 방법
KR102634965B1 (ko) * 2021-07-28 2024-02-07 주식회사 경신 무선으로 전력을 공급받는 조향 시스템 및 그 방법
WO2023059910A1 (en) * 2021-10-07 2023-04-13 Nucurrent, Inc. Repeater compatibility verifier for wireless power transmission system
US11682930B2 (en) 2021-10-07 2023-06-20 Nucurrent, Inc. Repeater compatibility verifier for wireless power transmission system

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160106002A (ko) 2016-09-09
TW201532361A (zh) 2015-08-16
CN105122593A (zh) 2015-12-02
WO2015102113A1 (ja) 2015-07-09
US20160072306A1 (en) 2016-03-10
EP3096436A1 (en) 2016-11-23
SG11201508438XA (en) 2015-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015102113A1 (ja) 無線電力伝送装置
JP6466557B2 (ja) 検知装置及び送電装置
JP6205308B2 (ja) 無線電力伝送装置
KR101993482B1 (ko) 차량 장착용 무선전력 전송장치
US9148201B2 (en) Systems and methods for calibration of a wireless power transmitter
KR102101528B1 (ko) 정전용량형 근접 감지를 이용하는 무선 전력 시스템
JP6356804B2 (ja) 無線電力受信機内の誘導加熱に起因する電力損失を定量化するためのシステム、装置、および方法
KR101213649B1 (ko) 이물질 및 무선 충전기기의 이동을 감지할 수 있는 자기공진유도 방식을 이용한 무선 전력전송 장치 및 방법
JP2009201344A (ja) 無接点充電システム及びその充電制御方法
JP2017034972A (ja) 異物検出装置、無線送電装置、および無線電力伝送システム
JP2013017336A (ja) 検知装置、受電装置、非接触電力伝送システム及び検知方法
JP6746622B2 (ja) 非接触充電設備
JP5919991B2 (ja) 電子機器、給電装置および給電システム
JP2018521612A (ja) 位相ずれフィールドを軽減するための方法および装置
KR20160022911A (ko) 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 장치의 공급 전력 제어 방법
JP2014027102A (ja) コイルユニットおよびそれを用いたワイヤレス給電装置
JP5622901B1 (ja) 無線電力伝送装置及び無線電力伝送装置の供給電力制御方法
US20150263529A1 (en) Wireless power transmission device and power supply method of wireless power transmission device
WO2015102116A1 (ja) 無線電力伝送装置
WO2015182603A1 (ja) 無線電力伝送装置
JP3208726U (ja) ワイヤレス給電システム
JP3208726U7 (ja)
JP2019097383A (ja) 受電装置及び電力伝送システム
KR100998683B1 (ko) 멀티무접점전력충전이 가능한 무접점전력수신장치
JP2013046444A (ja) 充電機構、充電方法及びプログラム