JP2016129482A

JP2016129482A - 非接触給電システム、送電装置、及び受電装置

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Publication number: JP2016129482A
Application number: JP2016037212A
Authority: JP
Inventors: 和磨沖段; Kazuma Okidan; 勝彦三戸; Katsuhiko Mito; 典浩大久保; Norihiro Okubo
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2016-02-29
Publication date: 2016-07-14

Abstract

【課題】簡素な構成にて送電装置から受電装置に効率よく安定して電力を供給する非接触給電システムを提供する。【解決手段】非接触給電システム１は、送電コイル１１１ａ、１１１ｂとコンデンサとを用いて構成される送電側の共振回路（送電回路）を有して磁界共鳴方式の非接触給電を行う送電装置１０と、受電コイル２１１ａ、２１１ｂとコンデンサとを用いて構成される受電側の共振回路（受電回路）を有して送電装置１０から非接触給電により給電を受ける受電装置２０とを備えて構成される。送電装置１０は複数の送電側の共振回路を有し、複数の送電側の共振回路を構成する送電コイルの夫々は、夫々の巻回軸の方向が互いに直交するように構成されている。また、受電装置２０は複数の受電側の共振回路を有し、複数の受電側の共振回路を構成する受電コイルの夫々は、夫々の巻回軸の方向が互いに直交するように構成される。【選択図】図８

Description

この発明は、非接触給電システム、送電装置、及び受電装置に関する。

特許文献１には、機器がどのような向きにあってもその機器に対して非接触にて効率的にエネルギーを供給できるようにすることを目的として、それぞれ異なる方向に磁界を発生するように設置される複数の一次コイルと、複数の一次コイルに対して所定の周期で変化する電圧を供給する電源装置とを備え、複数の一次コイルから発生する磁界により機器に備えられた二次コイルに電気的エネルギーを誘起させるようにエネルギー供給装置を構成することが記載されている。

特開２００４−１５９４５６号公報

磁界共鳴方式の非接触給電を行うシステムにおいて、送電装置から受電装置に効率よく電力を供給するためには、送電装置の送電コイルの巻回軸の方向と受電装置の送電コイルの巻回軸の方向とが一致している必要がある。このため、例えば、受電装置が移動体や回転体に搭載されている場合や、送電装置及び受電装置の位置関係が送電装置の送電コイルの巻回軸と受電装置の受電コイルの巻回軸を一致させることができないような位置関係で存在している場合には、送電装置から受電装置に効率よく安定して電力を供給することができない。

本発明はこうした背景に鑑みてなされたものであり、簡素な構成にて送電装置から受電装置に効率よく安定して電力を供給することが可能な、非接触給電システム、送電装置、及び受電装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するための本発明の一つは、非接触給電システムであって、コイルとコンデンサとを用いて構成される送電側の共振回路を有して磁界共鳴方式の非接触給電を行う送電装置と、コイルとコンデンサとを用いて構成される受電側の共振回路を有して前記送電装置から前記非接触給電により給電を受ける受電装置とを備えて構成される非接触給電システムであって、前記送電装置は複数の前記送電側の共振回路を有し、前記複数の送電側の各共振回路を構成する前記コイルの夫々は、夫々の巻回軸の方向が互いに直交するように構成されている。

本発明によれば、送電側の共振回路のコイルと受電側の共振回路のコイルの様々な配置の態様に柔軟に対応して効率よく安定して非接触給電を行うことができる。また複数の送電側の共振回路の夫々のコイルの巻回軸の方向を互いに直交させているので、コイル間での磁界の影響（干渉）が無く、効率よく非接触給電を行うことができる。

本発明の他の一つは、非接触給電システムであって、コイルとコンデンサとを用いて構成される送電側の共振回路を有して磁界共鳴方式の非接触給電を行う送電装置と、コイルとコンデンサとを用いて構成される受電側の共振回路を有して前記送電装置から前記非接触給電により給電を受ける受電装置とを備えて構成される非接触給電システムであって、前記受電装置は複数の前記受電側の共振回路を有し、前記複数の受電側の各共振回路を構成する前記コイルの夫々は、夫々の巻回軸の方向が互いに直交するように構成されている。

本発明によれば、送電側の共振回路のコイルと受電側の共振回路のコイルの様々な配置の態様に柔軟に対応して効率よく安定して非接触給電を行うことができる。また複数の受電側の共振回路の夫々のコイルの巻回軸の方向を互いに直交させているので、コイル間での磁界の影響（干渉）が無く、効率よく非接触給電を行うことができる。

本発明の他の一つは、上記非接触給電システムであって、前記受電装置は複数の前記受電側の共振回路を有し、前記複数の受電側の各共振回路を構成する前記コイルの夫々は、夫々の巻回軸の方向が互いに直交するように構成されている。

このように送電装置は複数の送電側の共振回路を有し、複数の送電側の共振回路を構成するコイルの夫々は、夫々の巻回軸の方向が互いに直交するように構成されており、一方、受電装置は複数の受電側の共振回路を有し、複数の受電側の共振回路を構成するコイルの夫々は、夫々の巻回軸の方向が互いに直交するように構成されているので、送電側の共振回路のコイルと受電側の共振回路のコイルの様々な配置の態様に柔軟に対応して効率よく安定して非接触給電を行うことができる。

本発明の他の一つは、上記非接触給電システムであって、前記送電側の各共振回路を構成する前記コイルの夫々は、夫々導体線を互いに異なる径で環状に巻回して構成されており、夫々の中心を一致させて、一のコイルが他のコイルの内部空間に収容されるように構成されている。

送電側の共振回路を構成している各コイルをこのような構成とすることで、送電装置の各コイルの全体をコンパクトに構成することができ、ひいては送電装置の小型化を図ることができる。

本発明の他の一つは、上記非接触給電システムであって、前記受電側の各共振回路を構成している前記コイルは、夫々導体線を互いに異なる径で環状に巻回して構成されており、夫々の中心を一致させて、一のコイルが他のコイルの内部空間に収容されるように構成されている。

受電側の共振回路を構成している各コイルをこのような構成とすることで、受電装置の各コイルの全体をコンパクトに構成することができ、ひいては受電装置の小型化を図ることができる。

本発明の他の一つは、上記非接触給電システムであって、前記送電装置は、前記共振回路の夫々に対する電力供給の有無を制御するスイッチ回路を備える。

本発明によれば、複数の送電側の共振回路のうち、特定の共振回路のみを選択して機能させることができ、効率的な非接触給電を実現することができる。

本発明の他の一つは、上記非接触給電システムであって、前記複数の送電側の共振回路の夫々の前記非接触給電の伝送効率をモニタする回路を備え、スイッチ回路は、前記伝送効率に応じて、前記複数の送電側の共振回路の夫々に対する電力供給の有無を制御する。

本発明によれば、例えば、複数の送電側の共振回路のうち、伝送効率の高い共振回路のみを選択して機能させることができ、効率的な非接触給電を実現することができる。

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、簡素な構成にて送電装置から受電装置に効率よく安定して電力を供給することができる。

第１実施例の非接触給電システム１の概略的な構成を説明する図である。送電装置１０の構成を示す図である。受電装置２０の構成を示す図である。送電コイル１１１と受電コイル２１１の配置例を示す図である。第２実施例の非接触給電システム１の概略的な構成を説明する図である。送電装置１０の構成を示す図である。受電装置２０の構成を示す図である。送電コイル１１１と受電コイル２１１の配置例を示す図である。第３実施例の非接触給電システム１の概略的な構成を説明する図である。送電装置１０の構成を示す図である。受電装置２０の構成を示す図である。送電コイル１１１と受電コイル２１１の配置例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について図面とともに説明する。尚、以下の説明において、共通する構成に同一の符号を付すことにより重複する説明を省略することがある。また類似する構成について同一の符号を付してそれらの構成を総称することがある。

＝第１実施例＝
図１に第１実施例として示す磁界共鳴方式の非接触給電システム１の概略的な構成を示している。同図に示すように、非接触給電システム１は、送電装置１０及び受電装置２０を含む。送電装置１０は、受電装置２０に向けて磁界共鳴方式の非接触給電による送電を行う。受電装置２０は、送電装置１０から送られてくる電力を受電する。

図２に第１実施例における送電装置１０の主要な構成を示している。同図に示すように、送電装置１０は、磁界共鳴方式の非接触給電を行う２つの送電回路１１（第１送電回路１１ａ、第２送電回路１１ｂ）、電源回路１２、及びスイッチ回路１３を備える。

第１送電回路１１ａは、第１送電コイル１１１ａ、第１送電コンデンサ１１２ａ、及び第１制御回路１１３ａを備える。第２送電回路１１ｂは、第２送電コイル１１１ｂ、第２送電コンデンサ１１２ｂ、及び第２制御回路１１３ｂを備える。

第１送電コイル１１１ａ及び第１送電コンデンサ１１２ａは、共振回路を構成している。第１送電コイル１１１ａは、その巻回軸の周りに絶縁被覆銅線等の導体線を環状に所定回数巻回した構成を有する。第１送電コイル１１１ａは、例えば、絶縁性の枠体に固定されている。第１制御回路１１３ａは、ドライバ回路（ゲートドライバ、ハーフブリッジドライバ等）を含み、電源回路１２から供給される電力に基づき、上記共振回路に供給する所定周波数の駆動電流を生成する。

第２送電コイル１１１ｂ及び第２送電コンデンサ１１２ｂは、共振回路を構成している。第２送電コイル１１１ｂは、その巻回軸の周りに絶縁被覆銅線等の導体線を環状に所定回数巻回した構成を有する。第２送電コイル１１１ｂは、例えば、絶縁性の枠体に固定されている。第２制御回路１１３ｂは、ドライバ回路（ゲートドライバ、ハーフブリッジドライバ等）を含み、電源回路１２から供給される電力に基づき、上記共振回路に供給する所定周波数の駆動電流を生成する。

電源回路１２は、例えば、スイッチング方式やリニア方式の回路であり、２つの送電回路１１（第１送電回路１１ａ、第２送電回路１１ｂ）に駆動電力を供給する。スイッチ回路１３は、２つの送電回路１１の夫々に対する、電源回路１２から供給される電力の供給（オンオフ）を制御する。

図３に受電装置２０の主要な構成を示している。同図に示すように、受電装置２０は、磁界共鳴方式の非接触給電を行う受電回路２１（第１受電回路２１ａ）、及び負荷２２を備える。

第１受電回路２１ａは、第１受電コイル２１１ａ、第１受電コンデンサ２１２ａ、及び第１整流回路２１３ａを備える。

第１受電コイル２１１ａ及び第１受電コンデンサ２１２ａは、共振回路を構成している。第１受電コイル２１１ａは、その巻回軸の周りに絶縁被覆銅線等の導体線を環状に所定回数巻回した構成を有する。第１整流回路２１３ａは、上記共振回路が受電した交流電力を直流電力に変換して負荷２２に供給する。

図４に、送電装置１０の２つの送電コイル１１１（第１送電コイル１１１ａ、第２送電コイル１１１ｂ）と受電装置２０の受電コイル２１１（第１受電コイル２１１ａ）の配置例を示している。

この例では、第１送電コイル１１１ａについては、その巻回軸の方向が同図に設定した三次元直交座標系のｘ軸に平行になるように、第２送電コイル１１１ｂについてはその巻回軸の方向が上記三次元直交座標系のｙ軸に平行になるように、夫々送電装置１０に設けられている。つまり第１送電コイル１１１ａ及び第２送電コイル１１１ｂの夫々の巻回軸の方向は互いに直交している。そのため、第１送電コイル１１１ａによって生成される磁界と第２送電コイル１１１ｂによって生成される磁界との間の影響（干渉）を防ぐことができ、送電装置１０は、各送電回路１１から効率よく送電を行うことができる。

同図に示すように、第２送電コイル１１１ｂの外径は、第１送電コイル１１１ａの内径よりも小さく、第２送電コイル１１１ｂは、第１送電コイル１１１ａの内部空間に、その中心が第１送電コイル１１１ａの中心と一致するように設けられている。第１送電コイル１１１ａと第２送電コイル１１１ｂをこのような配置とすることにより、送電コイル１１１全体をコンパクトに構成することができ、ひいては送電装置１０の小型化を図ることができる。

第１受電コイル２１１ａは、その巻回軸の方向が上記三次元直交座標系のｘ軸に平行になるように受電装置２０に設けられている。

送電装置１０の各送電回路１１の共振回路の共振周波数と、受電装置２０の受電回路２１の共振周波数は、いずれも一致させてある。従って、送電装置１０の各送電回路１１はいずれも受電回路２１に対して電力を供給することが可能である。

＜作用＞
第１実施例の非接触給電システム１の作用について説明する。尚、以下の説明において、スイッチ回路１３の制御によって、第１送電回路１１ａ及び第２送電回路１１ｂには電源回路１２から電力が供給されているものとする。

ここで例えば、図４に示すような状態で、送電装置１０の送電コイル１１１（第１送電コイル１１１ａ、第２送電コイル１１１ｂ）と受電装置２０の受電コイル２１１（第１受電コイル２１１ａ）とが配置されている場合を考える。尚、説明の簡単のため、各送電コイル１１１の巻回軸及び受電コイル２１１の巻回軸は、いずれもｘｙ平面に平行な同一平面上にあるものとする。

ここでまず第１送電コイル１１１ａの巻回軸の方向と第１受電コイル２１１ａの巻回軸の方向とが一致している場合には、第１送電回路１１ａと第１受電回路２１ａとの間で効率よく非接触給電を行うことができる。

次に第１送電コイル１１１ａの巻回軸の方向と第１受電コイル２１１ａの巻回軸の方向がずれた場合を考える。この場合、両者の巻回軸の方向が一致していた場合に比べ、第１送電回路１１ａと第１受電回路２１ａとの間の伝送効率が低下する。しかし一方で第２送電コイル１１１ｂと第１受電コイル２１１ａの間の伝送効率が向上するので、上記伝送効率の低下分を補償することができる。このように、第１実施例の非接触給電システム１においては、送電コイル１１１の巻回軸の方向又は受電コイル２１１の巻回軸の方向が変化した場合でも伝送効率の低下を防ぐことができる。

尚、送電装置１０において、各送電回路１１のうち、受電装置２０への伝送効率が高いものを選択して電源回路１２の電力を供給するようにしてもよい。その場合、上記伝送効率は、例えば、送電装置１０と受電装置２０を通信可能に接続し、受電装置２０の受電電力を送電装置１０に随時フィードバックし、同一時刻における送電電力と受電電力の比を求めることにより送電装置１０側で把握する。また例えば、送電装置１０が電源回路１２の消費電力をモニタすることにより上記伝送効率を把握する構成としてもよい。

また非接触給電システム１が、例えば、送電装置１０と受電装置２０の相対的な位置関係、各送電コイル１１１の巻回軸の方向、受電コイル２１１の巻回軸の方向が所定期間の間、同じ状態に維持されるような静的な状況で用いられる場合には、スイッチ回路１３が、受電回路２１への伝送効率の高い送電回路１１に対してのみ電源回路１２の電力を供給するようにして消費電力の低減を図るようにしてもよい。その場合、送電装置１０に、電源回路１２の電力の供給先とする送電回路１１を設定するためのユーザインタフェース（例えば、ディップスイッチ）を設けてもよい。

＝第２実施例＝
図５に第２実施例として示す磁界共鳴方式の非接触給電システム１の概略的な構成を示している。同図に示すように、非接触給電システム１は、送電装置１０及び受電装置２０を含む。送電装置１０は、受電装置２０に向けて磁界共鳴方式の非接触給電による送電を行う。受電装置２０は、送電装置１０から送られてくる電力を受電する。

図６に第１実施例における送電装置１０の主要な構成を示している。同図に示すように、送電装置１０は、磁界共鳴方式の非接触給電を行う２つの送電回路１１（第１送電回路１１ａ、第２送電回路１１ｂ）、電源回路１２、及びスイッチ回路１３を備える。

第２送電コイル１１１ｂ及び第２送電コンデンサ１１２ｂは、共振回路を構成している。第２送電コイル１１１ｂは、その巻回軸の周りに絶縁被覆銅線等の導体線を環状に所定回数巻回した構成を有する。第２送電コイル１１１ｂは、例えば、絶縁性の枠体に固定支持されている。第２制御回路１１３ｂは、ドライバ回路（ゲートドライバ、ハーフブリッジドライバ等）を含み、電源回路１２から供給される電力に基づき、上記共振回路に供給する所定周波数の駆動電流を生成する。

図７に受電装置２０の主要な構成を示している。同図に示すように、受電装置２０は、磁界共鳴方式の非接触給電を行う２つの受電回路２１（第１受電回路２１ａ、第２受電回路２１ｂ）、及び負荷２２を備える。

第１受電回路２１ａは、第１受電コイル２１１ａ、第１受電コンデンサ２１２ａ、及び第１整流回路２１３ａを備える。第２受電回路２１ｂは、第２受電コイル２１１ｂ、第２受電コンデンサ２１２ｂ、及び第２整流回路２１３ｂを備える。

第２受電コイル２１１ｂ及び第２受電コンデンサ２１２ｂは、共振回路を構成している。第２受電コイル２１１ｂは、その巻回軸の周りに絶縁被覆銅線等の導体線を環状に所定回数巻回した構成を有する。第２整流回路２１３ｂは、上記共振回路が受電した交流電力を直流電力に変換して負荷２２に供給する。

図８に、送電装置１０の２つの送電コイル１１１（第１送電コイル１１１ａ、第２送電コイル１１１ｂ）と受電装置２０の２つの受電コイル２１１（第１受電コイル２１１ａ、第２受電コイル２１１ｂ）の配置例を示している。

この例では、第１送電コイル１１１ａについては、その巻回軸の方向が同図に設定した三次元直交座標系のｘ軸に平行になるように、第２送電コイル１１１ｂについてはその巻回軸の方向が上記三次元直交座標系のｙ軸に平行になるように、夫々送電装置１０に設けられている。つまり第１送電コイル１１１ａ及び第２送電コイル１１１ｂの夫々の巻回軸の方向は互いに直交している。このように第１送電コイル１１１ａ及び第２送電コイル１１１ｂの夫々の巻回軸の方向は直交している。そのため、第１送電コイル１１１ａによって生成される磁界と第２送電コイル１１１ｂによって生成される磁界との間の影響（干渉）を防ぐことができ、送電装置１０は、各送電回路１１から効率よく送電を行うことができる。

またこの例では、第１受電コイル２１１ａについては、その巻回軸の方向が上記三次元直交座標系のｘ軸に平行になるように、第２受電コイル２１１ｂについては、その巻回軸の方向が上記三次元直交座標系のｙ軸に平行になるように、夫々受電装置２０に設けられている。つまり第１受電コイル２１１ａと第２受電コイル２１１ｂの巻回軸は互いに直交している。

また同図に示すように、第２受電コイル２１１ｂの外径は第１受電コイル２１１ａの内径よりも小さく、第２受電コイル２１１ｂは、第１受電コイル２１１ａの内部空間に、その中心が第１受電コイル２１１ａの中心と一致するように設けられている。第１受電コイル２１１ａ、及び第２受電コイル２１１ｂをこのような配置とすることにより、受電コイル２１１全体をコンパクトに構成することができ、ひいては受電装置２０の小型化を図ることができる。

送電装置１０の各送電回路１１の共振回路の共振周波数と、受電装置２０の各受電回路２１の共振周波数は、いずれも一致させてある。従って、送電装置１０の各送電回路１１は、受電装置２０のいずれの受電回路２１に対しても電力を供給することが可能である。

＜作用＞
第２実施例の非接触給電システム１の作用について説明する。尚、以下の説明において、スイッチ回路１３の制御によって、第１送電回路１１ａ及び第２送電回路１１ｂには電源回路１２から電力が供給されているものとする。

ここで例えば、図８に示すような状態で、送電装置１０の送電コイル１１１（第１送電コイル１１１ａ、第２送電コイル１１１ｂ）と受電装置２０の受電コイル２１１（第１受電コイル２１１ａ、第２受電コイル２１１ｂ）とが配置されている場合を考える。尚、説明の簡単のため、各送電コイル１１１の巻回軸及び各受電コイル２１１の巻回軸は、いずれもｘｙ平面に平行な同一平面上にあるものとする。

次に第１送電コイル１１１ａの巻回軸の方向と第１受電コイル２１１ａの巻回軸の方向がずれた場合を考える。この場合、両者の巻回軸の方向が一致していた場合に比べ、第１送電回路１１ａと第１受電回路２１ａとの間の伝送効率が低下する。しかし一方で第１送電コイル１１１ａと第１受電コイル２１１ａ以外の、送電コイル１１１と受電コイル２１１の組み合わせ（第１送電コイル１１１ａと第２受電コイル２１１ｂ、第２送電コイル１１１ｂと第１受電コイル２１１ａ、第２送電コイル１１１ｂと第２受電コイル２１１ｂ）においては伝送効率が向上するので、上記伝送効率の低下分を補償することができる。そのため、第２実施例の非接触給電システム１においては、送電コイル１１１の巻回軸の方向又は受電コイル２１１の巻回軸の方向が変化した場合でも伝送効率の低下を防ぐことができる。

＝第３実施例＝
図９に第３実施例として示す磁界共鳴方式の非接触給電システム１の概略的な構成を示している。同図に示すように、非接触給電システム１は、送電装置１０及び受電装置２０を含む。送電装置１０は、受電装置２０に向けて磁界共鳴方式の非接触給電による送電を行う。受電装置２０は、送電装置１０から送られてくる電力を受電する。

図１０に送電装置１０の主要な構成を示している。同図に示すように、送電装置１０は、磁界共鳴方式の非接触給電を行う３つの送電回路１１（第１送電回路１１ａ、第２送電回路１１ｂ、第３送電回路１１ｃ）、電源回路１２、及びスイッチ回路１３を備える。

第１送電回路１１ａは、第１送電コイル１１１ａ、第１送電コンデンサ１１２ａ、及び第１制御回路１１３ａを備える。第２送電回路１１ｂは、第２送電コイル１１１ｂ、第２送電コンデンサ１１２ｂ、及び第２制御回路１１３ｂを備える。第３送電回路１１ｃは、第３送電コイル１１１ｃ、第３送電コンデンサ１１２ｃ、及び第３制御回路１１３ｃを備える。

第３送電コイル１１１ｃ及び第３送電コンデンサ１１２ｃは、共振回路を構成している。第３送電コイル１１１ｃは、その巻回軸の周りに絶縁被覆銅線等の導体線を環状に所定回数巻回した構成を有する。第３送電コイル１１１ｃは、例えば、絶縁性の枠体に固定支持されている。第３制御回路１１３ｃは、ドライバ回路（ゲートドライバ、ハーフブリッジドライバ等）を含み、電源回路１２から供給される電力に基づき、上記共振回路に供給する所定周波数の駆動電流を生成する。

電源回路１２は、例えば、スイッチング方式やリニア方式の回路であり、３つの送電回路１１（第１送電回路１１ａ、第２送電回路１１ｂ、第３送電回路１１ｃ）に駆動電力を供給する。スイッチ回路１３は、３つの送電回路１１の夫々に対する、電源回路１２から供給される電力の供給（オンオフ）を制御する。

図１１に受電装置２０の主要な構成を示している。同図に示すように、受電装置２０は、磁界共鳴方式の非接触給電を行う３つの受電回路２１（第１受電回路２１ａ、第２受電回路２１ｂ、第３受電回路２１ｃ）、及び負荷２２を備える。

第１受電回路２１ａは、第１受電コイル２１１ａ、第１受電コンデンサ２１２ａ、及び第１整流回路２１３ａを備える。第２受電回路２１ｂは、第２受電コイル２１１ｂ、第２受電コンデンサ２１２ｂ、及び第２整流回路２１３ｂを備える。第３受電回路２１ｃは、第３受電コイル２１１ｃ、第３受電コンデンサ２１２ｃ、及び第３整流回路２１３ｃを備える。

第１受電コイル２１１ａ及び第１受電コンデンサ２１２ａは、共振回路を構成している。第２受電コイル２１１ａは、その巻回軸の周りに絶縁被覆銅線等の導体線を環状に所定回数巻回した構成を有する。第１整流回路２１３ａは、上記共振回路が受電した交流電力を直流電力に変換して負荷２２に供給する。

第３受電コイル２１１ｃ及び第３受電コンデンサ２１２ｃは、直列共振回路を構成している。第３受電コイル２１１ｃは、その巻回軸の周りに絶縁被覆銅線等の導体線を環状に所定回数巻回した構成を有する。第３整流回路２１３ｃは、上記共振回路が受電した交流電力を直流電力に変換して負荷２２に供給する。

図１２に、送電装置１０の３つの送電コイル１１１（第１送電コイル１１１ａ、第２送電コイル１１１ｂ、第３送電コイル１１１ｃ）及び３つの受電コイル２１１（第１受電コイル２１１ａ、第２受電コイル２１１ｂ、第３受電コイル２１１ｃ）の配置例を示している。

この例では、第１送電コイル１１１ａについては、その巻回軸の方向が同図に設定した三次元直交座標系のｘ軸に平行になるように、第２送電コイル１１１ｂについてはその巻回軸の方向が上記三次元直交座標系のｙ軸に平行になるように、第３送電コイル１１１ｃについてはその巻回軸の方向が上記三次元直交座標系のｚ軸に平行になるように、夫々送電装置１０に設けられている。つまり、第１送電コイル１１１ａ、第２送電コイル１１１ｂ、及び第３送電コイル１１１ｃの夫々の巻回軸の方向は互いに直交している。そのため、第１送電コイル１１１ａによって生成される磁界、第２送電コイル１１１ｂによって生成される磁界、及び第３送電コイル１１１ｃによって生成される磁界の間の影響（干渉）を防ぐことができ、送電装置１０は、各送電回路１１から効率よく送電を行うことができる。

同図に示すように、第２送電コイル１１１ｂの外径は、第１送電コイル１１１ａの内径よりも小さく、第２送電コイル１１１ｂは、第１送電コイル１１１ａの内部空間に、その中心が第１送電コイル１１１ａの中心と一致するように設けられている。また第３送電コイル１１１ｃの外径は、第１送電コイル１１１ａ及び第２送電コイル１１１ｂの内径よりも小さく、第３送電コイル１１１ｃは、第１送電コイル１１１ａ及び第２送電コイル１１１ｂの内部空間に、その中心が第１送電コイル１１１ａ及び第２送電コイル１１１ｂの中心と一致するように設けられている。第１送電コイル１１１ａ、第２送電コイル１１１ｂ、及び第３送電コイル１１１ｃをこのような配置とすることにより、送電コイル１１１全体をコンパクトに構成することができ、ひいては送電装置１０の小型化を図ることができる。

またこの例では、第１受電コイル２１１ａについてはその巻回軸の方向が上記三次元直交座標系のｘ軸に平行になるように、第２受電コイル２１１ｂについてはその巻回軸の方向が上記三次元直交座標系のｙ軸に平行になるように、第３受電コイル２１１ｃについてはその巻回軸の方向が上記三次元直交座標系のｚ軸に平行になるように、夫々受電装置２０に設けられている。つまり第１受電コイル２１１ａ、第２受電コイル２１１ｂ、及び第３受電コイル２１１ｃの夫々の巻回軸は互いに直交している。

また同図に示すように、第２受電コイル２１１ｂの外径は第１受電コイル２１１ａの内径よりも小さく、第２受電コイル２１１ｂは、第１受電コイル２１１ａの内部空間に、その中心が第１受電コイル２１１ａの中心と一致するように設けられている。また第３受電コイル２１１ｃの外径は、第１受電コイル２１１ａ及び第２受電コイル２１１ｂの内径よりも小さく、第３受電コイル２１１ｃは、第１受電コイル２１１ａ及び第２受電コイル２１１ｂの内部空間に、その中心が第１受電コイル２１１ａ及び第２受電コイル２１１ｂの中心と一致するように設けられている。第１受電コイル２１１ａ、第２受電コイル２１１ｂ、及び第３受電コイル２１１ｃをこのような配置とすることにより、受電コイル２１１全体をコンパクトに構成することができ、ひいては受電装置２０の小型化を図ることができる。

送電装置１０の各送電回路１１の共振回路の共振周波数と、受電装置２０の受電回路２１の共振周波数は、いずれも一致させてある。従って、送電装置１０の各送電回路１１は、受電装置２０のいずれの受電回路２１に対しても電力を供給することが可能である。

＜作用＞
第３実施例の非接触給電システム１の作用について説明する。尚、以下の説明において、スイッチ回路１３の制御によって、第１送電回路１１ａ、第２送電回路１１ｂ、及び第３送電回路１１ｃには電源回路１２から電力が供給されているものとする。

ここで例えば、図１２に示すような状態で、送電装置１０の送電コイル１１１（第１送電コイル１１１ａ、第２送電コイル１１１ｂ、第３送電コイル１１１ｃ）と受電装置２０の受電コイル２１１（第１受電コイル２１１ａ、第２受電コイル２１１ｂ、第３受電コイル２１１ｃ）とが配置されている場合を考える。尚、説明の簡単のため、当初、第１送電コイル１１１ａの巻回軸及び第１受電コイル２１１ａの巻回軸はいずれもｘｙ平面に平行な同一平面上にあるものとする。

次に第１送電コイル１１１ａの巻回軸の方向と第１受電コイル２１１ａの巻回軸の方向がずれた場合を考える。尚、このずれは第１送電コイル１１１ａの巻回軸、又は第１受電コイル２１１ａの巻回軸がｘｙ平面に平行な同一平面上に存在しなくなるようなものでもよい。この場合、両者の巻回軸の方向が一致していた場合に比べ、第１送電回路１１ａと第１受電回路２１ａとの間の非接触給電の伝送効率は低下する。しかし一方で第１送電コイル１１１ａと第１受電コイル２１１ａ以外の、送電コイル１１１と受電コイル２１１の組み合わせ（第１送電コイル１１１ａと第２受電コイル２１１ｂ、第１送電コイル１１１ａと第３受電コイル２１１ｃ、第２送電コイル１１１ｂと第１受電コイル２１１ａ、第２送電コイル１１１ｂと第２受電コイル２１１ｂ、第２送電コイル１１１ｂと第３受電コイル２１１ｃ、第３送電コイル１１１ｃと第１受電コイル２１１ａ、第３送電コイル１１１ｃと第２受電コイル２１１ｂ、第３送電コイル１１１ｃと第３受電コイル２１１ｃ）においては伝送効率が向上するので、上記伝送効率の低下分を補償することができる。そのため、第２実施例の非接触給電システム１においては、送電コイル１１１の巻回軸の方向又は受電コイル２１１の巻回軸の方向が変化した場合でも伝送効率の低下を防ぐことができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、以上の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

例えば、送電装置１０が備える送電回路１１の数と受電装置２０が備える受電回路２１の数は以上の実施例で示した態様に限られない。例えば、送電装置１０が備える送電回路１１を単数とし、受電装置２０が備える受電回路２１を複数として非接触給電システムを構成してもよい。

また以上では、複数の送電回路１１の夫々の共振回路が独立（並列）している場合を例として説明したが、複数の送電回路１１の夫々の送電コイル１１１を、送電コンデンサ１１２とともに直列に接続して一つの共振回路が構成されるようにしてもよい（例えば、第３実施例の場合には、第１送電コイル１１１ａ、第２送電コイル１１１ｂ、第３送電コイル１１１ｃ、及び送電コンデンサ１１２を直列に接続して共振回路を構成する）。同様に、複数の受電回路２１の夫々の受電コイル２１１を受電コンデンサ２１２とともに直列に接続して一つの共振回路が構成されるようにしてもよい（例えば、第３実施例の場合には、第１受電コイル２１１ａ、第２受電コイル２１１ｂ、第３受電コイル２１１ｃ、及び受電コンデンサ２１２を直列に接続して共振回路を構成する）。

１非接触給電システム、１０送電装置、１１送電回路、１１１送電コイル、１１２送電コンデンサ、１１３制御回路、１２電源回路、１３スイッチ回路、２０受電装置、２１受電回路、２１１受電コイル、２１３整流回路、２２負荷

Claims

コイルとコンデンサとを用いて構成される送電側の共振回路を有して磁界共鳴方式の非接触給電を行う送電装置と、
コイルとコンデンサとを用いて構成される受電側の共振回路を有して前記送電装置から前記非接触給電により給電を受ける受電装置と
を備えて構成される非接触給電システムであって、
前記送電装置は複数の前記送電側の共振回路を有し、
前記複数の送電側の各共振回路を構成する前記コイルの夫々は、夫々の巻回軸の方向が互いに直交するように構成されている
非接触給電システム。
コイルとコンデンサとを用いて構成される送電側の共振回路を有して磁界共鳴方式の非接触給電を行う送電装置と、
コイルとコンデンサとを用いて構成される受電側の共振回路を有して前記送電装置から前記非接触給電により給電を受ける受電装置と
を備えて構成される非接触給電システムであって、
前記受電装置は複数の前記受電側の共振回路を有し、
前記複数の受電側の各共振回路を構成する前記コイルの夫々は、夫々の巻回軸の方向が互いに直交するように構成されている
非接触給電システム。
請求項１に記載の非接触給電システムであって、
前記受電装置は複数の前記受電側の共振回路を有し、
前記複数の受電側の各共振回路を構成する前記コイルの夫々は、夫々の巻回軸の方向が互いに直交するように構成されている
非接触給電システム。
請求項１に記載の非接触給電システムであって、
前記送電側の各共振回路を構成する前記コイルの夫々は、夫々導体線を互いに異なる径で環状に巻回して構成されており、夫々の中心を一致させて、一のコイルが他のコイルの内部空間に収容されるように構成されている
非接触給電システム。
請求項３又は４に記載の非接触給電システムであって、
前記受電側の各共振回路を構成している前記コイルは、夫々導体線を互いに異なる径で環状に巻回して構成されており、夫々の中心を一致させて、一のコイルが他のコイルの内部空間に収容されるように構成されている
非接触給電システム。
請求項１又は３に記載の非接触給電システムであって、
前記送電装置は、前記共振回路の夫々に対する電力供給の有無を制御するスイッチ回路を備える
非接触給電システム。
請求項６に記載の非接触給電システムであって、
前記複数の送電側の共振回路の夫々の前記非接触給電の伝送効率をモニタする回路を備え、
スイッチ回路は、前記伝送効率に応じて、前記複数の送電側の共振回路の夫々に対する電力供給の有無を制御する
非接触給電システム。
請求項１又は３に記載の非接触給電システムにおける前記送電装置であって、
前記複数の送電側の共振回路を有し、
前記複数の送電側の各共振回路を構成する前記コイルの夫々は、夫々の巻回軸の方向が互いに直交するように構成されている
送電装置。
請求項２に記載の非接触給電システムにおける前記受電装置であって、
前記複数の受電側の共振回路を有し、
前記複数の受電側の各共振回路を構成する前記コイルの夫々は、夫々の巻回軸の方向が互いに直交するように構成されている
受電装置。
請求項４に記載の非接触給電システムにおける前記送電装置であって、
前記送電側の各共振回路を構成している前記コイルの夫々は、夫々導体線を互いに異なる径で環状に巻回して構成されており、夫々の中心を一致させて、一のコイルが他のコイルの内部空間に収容されるように構成されている
送電装置。
請求項５に記載の非接触給電システムにおける前記受電装置であって、
前記受電側の各共振回路を構成している前記コイルの夫々は、夫々導体線を互いに異なる径で環状に巻回して構成されており、夫々の中心を一致させて、一のコイルが他のコイルの内部空間に収容されるように構成されている
受電装置。