JP2017184497A

JP2017184497A - 電磁界模擬装置

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Publication number: JP2017184497A
Application number: JP2016069577A
Authority: JP
Inventors: 金崎　善宏; Yoshihiro Kanezaki; 善宏金崎; 裕史小坂; Yasushi Kosaka; 吉英立野; Yoshifusa Tateno; 谷口　真一; Shinichi Taniguchi; 真一谷口; 長山　利裕; Toshihiro Nagayama; 利裕長山; 辰憲油井; Tatsunori Yui; 渡辺　浩亘; Hironobu Watanabe; 浩亘渡辺
Original assignee: Panasonic System Networks Co Ltd
Current assignee: Panasonic System Solutions Japan Co Ltd
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2017-10-05
Anticipated expiration: 2036-03-30
Also published as: JP6654489B2

Abstract

【課題】ワイヤレス電力伝送システムの近傍に金属材料が存在する場合でも、ワイヤレス電力伝送システムから漏えいする電磁界を精度よく模擬することを可能とする。【解決手段】電磁界模擬装置１が、交流信号を発生する信号発生器１６と、信号発生器の出力信号を増幅する増幅器１７と、増幅器の出力信号を電磁界として空間に放射するコイル１３と、コイルおよび増幅器の間に設けられた整合部１２と、コイルからその中心軸方向に所定距離離れて配置された、コイルの外径より大きい面積を有する金属板１５Ａ、１５Ｂとを備えた構成とする。【選択図】図１

Description

本開示は、ワイヤレス電力伝送システムから漏えいする電磁界を模擬して発生する電磁界模擬装置に関するものである。

近年、携帯型情報端末や家電機器に充電または給電用の電力をワイヤレス電力伝送により供給する中電力（数百Ｗ）のワイヤレス電力伝送システム（以下、適宜に「ＷＰＴシステム」と呼称する）が普及しつつあり、また、電気自動車に充電用の電力を供給する大電力（数ｋＷ）のＷＰＴシステムも、今後の実用化に向けて開発が進められており、このようなＷＰＴシステムにより、利用者が給電・充電を行う際の利便性を格段に向上させることができる。

しかし、ＷＰＴシステムは空間に放射する磁界や電界を利用して電力を伝送するため、このシステムから近接した空間に電磁界が漏えいする。そのため、ＷＰＴシステムから漏えいする電磁界が電子機器・電気機器に及ぼす影響を評価することが必要とされている。このとき、ＷＰＴシステムには様々な構成のものがあるため、ＷＰＴシステムの実機が設置された実環境で影響評価を行うことは、期間およびコストの面で現実的ではない。そこで、ＷＰＴシステムから漏えいする電磁界を模擬して発生する電磁界模擬装置が求められる。

このような電磁界模擬装置に関連する技術として、従来、制御部によって高周波信号の周波数、振幅、位相、および波形を変化させることで、任意の電磁界分布を発生させ、任意の空間放射特性を実現する技術が知られている（特許文献１）。この特許文献１に記載された従来技術では、波長に比べて充分に微小なサイズの複数の電磁界放射部を配置し、制御部の動的な制御に応じて各電磁界放射部が放射する電磁界の重ね合わせの結果として、任意形状の電磁界分布を有する電磁界を発生させることができるとされている。

特開２０１４−２２８３２号公報特開２０１１−０１０４３５号公報

携帯型情報端末、家電機器、電気自動車等の電子機器・電気機器にＷＰＴシステムを搭載する場合、ＷＰＴシステムの近傍に、電子機器・電気機器の金属製部品、回路基板、金属製筐体、金属製ボディ等の金属材料が存在する場合がある。また、電力供給に貢献する磁束を渦電流として損失させることなく効率的に利用することを目的として、ＷＰＴシステムのハウジング（筐体）の一部を金属材料から形成する技術も提案されている（特許文献２）。

図８は、本願発明者が、ＷＰＴシステムの電力送信装置の筐体が金属材料で構成された場合の漏えい電磁界を実験するために作製した実験装置を示す模式図であり、（Ａ）はＸ軸およびＺ軸を含むＸＺ平面で切断した断面図であり、（Ｂ）はＹ軸およびＺ軸を含むＹＺ平面をＸ軸方向から見た上面図である。図８中のＸ軸はＷＰＴシステムのコイル（電磁界放射部）の中心軸の方向であり、Ｙ軸およびＺ軸は、コイルの径方向である。図８に示すＷＰＴ実験装置１００は、所定間隔を隔てて互いに平行に配置された１次コイル１０１および２次コイル１０２と、１次コイル１０１および２次コイル１０２を収容する筐体を構成する第１のハウジング部材１０３および第２のハウジング部材１０４とを備えている。第１のハウジング部材１０３および第２のハウジング部材１０４は金属材料から形成されており、１次コイル１０１および２次コイル１０２に対して所定間隔を隔てて平行にそれぞれ配置されている。

図９は、漏えい電磁界の磁界強度を漏えい電磁界の発生源からの距離（図中では対数目盛りで示す）に応じて示すグラフであり、（Ａ）のＬ１１はＷＰＴシステムの近傍に金属材料が存在しない場合を示し、（Ｂ）のＬ２１はＷＰＴシステムの近傍に金属材料が存在する場合を示す。なお、磁界強度は、図示しない磁界強度測定装置を所定距離毎にＸ軸方向に移動させて測定した。

図９（Ａ）のグラフにおいて、破線Ｌ１１は、その近傍に金属材料が存在しないＷＰＴシステムの漏えい電磁界の磁界強度を示し、実線Ｌ１２は、例えば特許文献１に記載された従来技術のような従来の電磁界模擬装置により模擬して発生した漏えい電磁界の磁界強度を示す。図９（Ａ）のグラフを参照して、ＷＰＴシステムの磁界強度（破線Ｌ１１）と従来の電磁界模擬装置の磁界強度（実線Ｌ１２）とを互いに比較すると、漏えい電磁界の発生源からの距離に応じた磁界強度の変化の傾向は互いによく一致する。このように、ＷＰＴシステムの近傍に金属材料が存在しない場合は、ＷＰＴシステムの漏えい電磁界の磁界強度は、従来の電磁界模擬装置により模擬することが可能である。なお、図９（Ａ）の例では、ＷＰＴシステムは１次コイルおよび２次コイルを備えており、従来の電磁界模擬装置は１次コイルのみを備えている。図９（Ａ）のグラフから見て分かるように、１次コイルおよび２次コイルを備えたＷＰＴシステムの漏えい電磁界の磁界強度の変化傾向は、１次コイルのみを備えた従来の電磁界模擬装置により模擬することが可能である。

図９（Ｂ）のグラフにおいて、破線Ｌ２１は、図８に示したＷＰＴ実験装置１００の漏えい電磁界の磁界強度を示し、実線Ｌ２２は、従来の電磁界模擬装置により模擬して発生した漏えい電磁界の磁界強度を示す。図９（Ａ）および図９（Ｂ）を参照して、図９（Ａ）の破線Ｌ１１と図９（Ｂ）の破線Ｌ２１とを比較すると、０．１〜１ｍの距離範囲では、磁界強度の変化の傾向が互いに異なることが分かる。図９（Ａ）の破線Ｌ１１は、全ての距離範囲において距離に応じて磁界強度が減少している。一方、図９（Ｂ）の破線Ｌ２１は、０．１〜０．３ｍの距離範囲では距離に応じて磁界強度が増加し、０．３ｍ以上の距離範囲では距離に応じて磁界強度が減少している。このように、ＷＰＴシステムの近傍に金属材料が存在する場合（破線Ｌ２１）は、ＷＰＴシステムの近傍に金属材料が存在しない場合（破線Ｌ１１）とは、０．１〜１ｍの距離範囲における磁界強度の変化の傾向が異なる。次に、図９（Ｂ）のグラフを参照して、ＷＰＴ実験装置１００（図８参照）の磁界強度（破線Ｌ２１）と従来の電磁界模擬装置の磁界強度（実線Ｌ２２）とを互いに比較すると、漏えい電磁界の発生源からの距離に応じた磁界強度の変化の傾向は、１ｍ以上の距離では互いによく一致するものの、０．１〜１ｍの距離範囲では互いに一致しない。

このように、ＷＰＴシステムの近傍に金属材料が存在する場合は、従来の電磁界模擬装置では、ＷＰＴシステムの近傍（具体的には、ＷＰＴシステムから０．１〜１ｍの距離範囲）での漏えい電磁界を模擬することができなかった。ＷＰＴシステムの近傍は漏えい電磁界の磁界強度が強く、電子機器・電気機器に対して影響を及ぼす可能性が高い領域であるので、ＷＰＴシステムの近傍の漏えい電磁界を模擬できることが望ましい。

本開示は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、ワイヤレス電力伝送システムの近傍に金属材料が存在する場合でも、ワイヤレス電力伝送システムから漏えいする電磁界を精度よく模擬することが可能な電磁界模擬装置を提供することを主目的とする。

本開示の電磁界模擬装置は、ワイヤレス電力伝送システムから漏えいする電磁界を模擬して発生する電磁界模擬装置であって、交流信号を発生する信号発生器と、前記信号発生器の出力信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力信号を電磁界として空間に放射するコイルと、前記コイルおよび前記増幅器の間に設けられた整合部と、前記コイルからその中心軸方向に所定距離離れて平行に配置された、前記コイルの外径より大きい面積を有する金属板とを備えたことを特徴とする。

本開示によれば、ワイヤレス電力伝送システムの近傍に金属材料が存在する場合でも、ワイヤレス電力伝送システムから漏えいする電磁界を精度よく模擬することが可能となる。

第１実施形態に係る電磁界模擬装置の斜視図図１に示した電磁界模擬装置の概略構成図図１に示した電磁界模擬装置におけるコイルと第１および第２の金属板との位置関係を示す模式図漏えい電磁界の磁界強度を漏えい電磁界の発生源からの距離に応じて示すグラフ第２実施形態に係る電磁界模擬装置の斜視図図２に示したる電磁界模擬装置におけるコイルと第１の金属板との位置関係を示す模式図漏えい電磁界の磁界強度を漏えい電磁界の発生源からの距離に応じて示すグラフであり、（Ａ）は＋Ｘ方向における磁界強度を示し、（Ｂ）は−Ｘ方向における磁界強度を示すＷＰＴシステムの電力送信装置の筐体が金属材料された場合の漏えい電磁界を実験するために作製した実験装置を示す模式図漏えい電磁界の磁界強度を漏えい電磁界の発生源からの距離に応じて示すグラフであり、（Ａ）はＷＰＴシステムの近傍に金属材料が存在しない場合を示し、（Ｂ）はＷＰＴシステムの近傍に金属材料が存在する場合を示す距離可変機構の一例を示す模式図面積可変機構の一例を示す模式図

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、ワイヤレス電力伝送システムから漏えいする電磁界を模擬して発生する電磁界模擬装置であって、交流信号を発生する信号発生器と、前記信号発生器の出力信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力信号を電磁界として空間に放射するコイルと、前記コイルおよび前記増幅器の間に設けられた整合部と、前記コイルからその中心軸方向に所定距離離れて配置された、前記コイルの外径より大きい面積を有する金属板とを備えたことを特徴とする。

この第１の発明に係る電磁界模擬装置によれば、ワイヤレス電力伝送システムの近傍に金属材料が存在する場合でも、ワイヤレス電力伝送システムの近傍（具体的には、ワイヤレス電力伝送システムから０．１〜１ｍの距離範囲）での漏えい電磁界を模擬することができる。これにより、ワイヤレス電力伝送システムの近傍に金属材料が存在する場合でも、ワイヤレス電力伝送システムから漏えいする電磁界を精度よく模擬することが可能となる。

また、第２の発明は、上記第１の発明において、前記金属板の枚数が１枚であり、前記金属板が前記コイルの前記中心軸方向における一方の側に配置されていることを特徴とする。

この第２の発明に係る電磁界模擬装置によれば、コイルの中心軸方向における一方の側において、その近傍に金属材料が存在するワイヤレス電力伝送システムの漏えい電磁界を精度よく模擬することができる。

また、第３の発明は、上記第１の発明において、前記金属板の枚数が２枚であり、前記金属板が前記コイルの前記中心軸方向における両方の側にそれぞれ配置されていることを特徴とする。

この第３の発明に係る電磁界模擬装置によれば、コイルの中心軸方向における両方の側において、その近傍に金属材料が存在するワイヤレス電力伝送システムの漏えい電磁界を精度よく模擬することができる。

また、第４の発明は、上記第１の発明ないし第３の発明のいずれかにおいて、前記コイルと前記金属板との間の距離を可変とする、非導電性材料から形成された距離可変機構をさらに備えたことを特徴とする。

この第４の発明に係る電磁界模擬装置によれば、ワイヤレス電力伝送システムの近傍に存在する金属材料とワイヤレス電力伝送システムのコイルとの距離がそれぞれ異なる様々なワイヤレス電力伝送システムの漏えい電磁界を、１つの電磁界模擬装置で模擬することが可能となる。

また、第５の発明は、上記第１の発明ないし第４の発明のいずれかにおいて、前記金属板の表面積を可変とする、非導電性材料から形成された面積可変機構をさらに備えたことを特徴とする。

この第５の発明に係る電磁界模擬装置によれば、ワイヤレス電力伝送システムの近傍に存在する金属材料の表面積がそれぞれ異なる様々なワイヤレス電力伝送システムの漏えい電磁界を、１つの電磁界模擬装置で模擬することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る電磁界模擬装置１の斜視図であり、図２は、図１に示した電磁界模擬装置１の概略構成図である。なお、図１では、筐体１４を透視して内部に収容された部品を示している。また、図２では、第１の金属板１５Ａおよび第２の金属板１５Ｂの図示は省略している。

この第１実施形態に係る電磁界模擬装置１は、送信部１１と、整合部１２と、コイル（放射部）１３と、筐体１４と、第１の金属板１５Ａと、第２の金属板１５Ｂとを備えている。図１に示すように、本実施形態では、ＸＹＺ直交座標系が設定されており、Ｘ軸はコイル１３の中心軸の方向であり、Ｙ軸およびＺ軸は、コイル１３の径方向である。

送信部１１は、信号発生器１６と、増幅器１７と、この信号発生器１６および増幅器１７を収容するケース体１８とから構成されている。ケース体１８は、アルミニウム等の金属で形成されている。

信号発生器１６は、所定の周波数の高周波信号（交流信号）を発生するものであり、アナログ式またはディジタル式の発振回路を備えた発振器である。本実施形態では、信号発生器１６は、模擬対象となるＷＰＴシステムの駆動周波数と略同一の周波数の高周波信号を発生する。増幅器１７は、信号発生器１６の出力信号を増幅するものであり、例えば、入力した信号をトランジスタ等のスイッチング動作を用いて増幅するものである。なお、模擬対象となるＷＰＴシステムで利用される周波数に応じて、送信部１１を異なるものに交換して使用するようにするとよい。

整合部１２は、コイル１３のインピーダンスを送信部１１の出力に整合させるものである。この整合部１２により送信部１１とコイル１３との間のインピーダンス整合を行うことで、送信部１１の出力における反射による損失を小さくすることができ、送信部１１の出力信号が効率よくコイル１３に入力される。この整合部１２は、コイル１３の両端および送信部１１に接続される回路構成を有し、インピーダンス整合を行うコンデンサが実装されている（図２参照）。なお、模擬対象となるＷＰＴシステムで利用される周波数に応じて、整合部１２をコンデンサ定数が異なるものに交換して使用するようにするとよい。

コイル（放射部）３は、整合部１２を介して送信部１１から入力される高周波信号を電磁界として空間に放射するものである。本実施形態では、コイル１３に、導線を平面上に渦巻き状に巻回した渦巻き型のものが用いられる。コイル１３の導線には、導電率の高い銅材等による単線やリッツ線等の線材を用いればよい。コイル１３の導線の両端は整合部１２に接続されている（図２参照）。このコイル１３は、周波数に応じて、線材、直径や巻き数が異なるものに交換することで、数ｋＨｚから数ＧＨｚの周波数に対応することができる。

筐体１４は、送信部１１（信号発生器１６および増幅器１７）、整合部１２、コイル１３を内部に保持収容するものであり、絶縁性で比誘電率が小さくかつ所要の強度を有する樹脂材料等により形成されている。

第１および第２の金属板１５Ａ、１５Ｂは、例えば鉄やアルミニウム等の金属材料から形成されており、所定の面積および厚さを有している。第１および第２の金属板１５Ａ、１５Ｂは、非導電性材料から形成された図示しない支持機構により、筐体１４の内側または外側において支持されている。本実施形態では、第１および第２の金属板１５Ａ、１５Ｂは、筐体１４の内側において支持されている。なお、模擬対象となるＷＰＴシステムの近傍に存在する金属材料の材質、面積および厚さに応じて、第１および第２の金属板１５Ａ、１５Ｂを材質、面積および厚さが異なるものに交換して使用するようにするとよい。

図３は、図１に示した電磁界模擬装置１における、コイル１３と第１および第２の金属板１５Ａ、１５Ｂとの位置関係を示す模式図であり、（Ａ）はＸ軸およびＺ軸を含むＸＺ平面で切断した断面図、（Ｂ）はＹ軸およびＺ軸を含むＹＺ平面をＸ軸方向から見た上面図である。なお、図３では、送信部１１、整合部１２および筐体１４の図示は省略している。

図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、第１および第２の金属板１５Ａ、１５Ｂは、コイル１３の外径よりも大きい面積を有している。また、図３（Ａ）に示すように、第１および第２の金属板１５Ａ、１５Ｂは、コイル１３からその中心軸方向（Ｘ軸方向）に所定距離離れて、コイル１３に対して平行にそれぞれ配置されている。第１の金属板１５Ａは、コイル１３の中心軸方向（Ｘ軸方向）の一方の側（図中の右側）に配置されており、第２の金属板１５Ｂは、コイル１３の中心軸方向（Ｘ軸方向）の他方の側（図中の左側）に配置されている。このように、第１および第２の金属板１５Ａ、１５Ｂは、コイル１３の電磁界放射面１３ａ、１３ｂから所定距離を隔てて、コイル１３の電磁界放射面１３ａ、１３ｂに対向してそれぞれ配置されている。

このように構成された電磁界模擬装置１を稼働すると、送信部１１から高周波信号がコイル１３に入力されて、コイル１３から電磁界が発生する。コイル１３の中心軸方向（Ｘ軸方向）の両側には第１および第２の金属板１５Ａ、１５Ｂが配置されているので、これにより、ＷＰＴシステムの近傍に金属材料が存在する場合におけるＷＰＴシステムの漏えい電磁界を模擬して発生することが可能となる。また、第１および第２の金属板１５Ａ、１５Ｂは、コイル１３の外径より大きい面積を有しているので、ＷＰＴシステムの近傍に存在する金属材料が、ＷＰＴシステムのコイルの外径より大きい面積を有している場合でも、ＷＰＴシステムの漏えい電磁界を模擬して発生することができる。

なお、信号発生器１６を、任意の周波数の高周波信号を発生する周波数可変型のもので構成して、図示しない制御部により信号発生器１６の周波数を制御するようにしてもよい。また、増幅器１７を、利得を調整可能なもので構成して、図示しない制御部により増幅器１７の利得を制御するようにしてもよい。

図４は、漏えい電磁界の磁界強度を、漏えい電磁界の発生源からの距離に応じて示したグラフである。なお、図４では、距離の軸を対数目盛で示している。図４のグラフにおいて、破線Ｌ１は、その筐体が金属材料から形成されたＷＰＴ実験装置１００（図８参照）の漏えい電磁界の磁界強度を示し、実線Ｌ２は、電磁界模擬装置１により模擬して発生した漏えい電磁界の磁界強度を示す。なお、磁界強度は、図示しない磁界強度測定装置を所定距離毎にＸ軸方向に移動させて測定した。

図４を参照して、電磁界模擬装置１の磁界強度（実線Ｌ２）と、図８に示したＷＰＴ実験装置１００の磁界強度（破線Ｌ１）とを比較すると、漏えい電磁界の発生源からの距離に応じた磁界強度の変化の傾向は互いによく一致する。特に、従来の電磁界模擬装置の場合（図９（Ｂ）の実線Ｌ２２参照）とは異なり、漏えい電磁界の発生源から０．１〜１ｍの距離範囲でも、磁界強度の変化の傾向がよく一致する。

このように、この第１実施形態に係る電磁界模擬装置１によれば、ＷＰＴシステムの近傍に金属材料が存在する場合でも、ＷＰＴシステムから０．１〜１ｍの距離範囲での漏えい電磁界を模擬することができる。これにより、ＷＰＴシステムの近傍に金属材料が存在する場合でも、ＷＰＴシステムから漏えいする電磁界を精度よく模擬することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る電磁界模擬装置１０について説明する。なお、ここで特に言及しない点は上記の第１実施形態と同様である。図５は、第２実施形態に係る電磁界模擬装置１０の斜視図であり、図６は、図５に示した電磁界模擬装置１０における、コイル１３と第１の金属板１５Ａとの位置関係を示す模式図である。なお、図６では、送信部１１、整合部１２および筐体１４の図示は省略している。

図５および図６に示すように、この第２実施形態に係る電磁界模擬装置１０は、コイル１３の中心軸方向（Ｘ軸方向）における一方の側（＋Ｘ方向）には第１の金属板１５Ａが配置されているが、他方の側（−Ｘ方向）には第２の金属板１５Ｂは配置されていない。このように、この第２実施形態に係る電磁界模擬装置１０では、第２の金属板１５Ｂを備えておらず、第１の金属板１５Ａのみを備えている。

図７は、漏えい電磁界の磁界強度を、漏えい電磁界の発生源からの距離に応じて示したグラフであり、（Ａ）は＋Ｘ方向における磁界強度を示し、（Ｂ）は−Ｘ方向における磁界強度を示す。なお、図７では、距離の軸を対数目盛で示している。図７のグラフにおいて、破線Ｌ１は、筐体が金属材料から形成されたＷＰＴ実験装置１００（図８参照）の漏えい電磁界の磁界強度を示し、実線Ｌ２は、第１実施形態に係る電磁界模擬装置１（図１および図３参照）により模擬して発生した漏えい電磁界の磁界強度を示し、一点鎖線Ｌ３は、第２実施形態に係る電磁界模擬装置１０の漏えい電磁界の磁界強度を示す。なお、磁界強度は、図示しない磁界強度測定装置を所定距離毎にＸ軸方向に移動させて測定した。

図７（Ａ）を参照して、第２実施形態に係る電磁界模擬装置１０の磁界強度（一点鎖線Ｌ３）と、ＷＰＴ実験装置１００（図８参照）の磁界強度（破線Ｌ１）とを比較すると、漏えい電磁界の発生源からの距離に応じた磁界強度の変化の傾向は互いによく一致する。このように、第２実施形態に係る電磁界模擬装置１０は、＋Ｘ方向においては、その近傍に金属材料が存在するＷＰＴシステムの漏えい電磁界を精度よく模擬することができる。

次に、第２実施形態に係る電磁界模擬装置１０の磁界強度（一点鎖線Ｌ３）を、第１実施形態に係る電磁界模擬装置１の磁界強度（実線Ｌ２）およびＷＰＴ実験装置１００（図８参照）の磁界強度（破線Ｌ１）と比較すると、電磁界模擬装置１０の磁界強度（一点鎖線Ｌ３）は、電磁界模擬装置１の磁界強度（実線Ｌ２）およびＷＰＴ実験装置１００の磁界強度（破線Ｌ１）よりも大きい。このように、第２実施形態に係る電磁界模擬装置１０は、第１実施形態に係る電磁界模擬装置１およびＷＰＴ実験装置１００よりも大きい磁界強度を発生することができる。

図８に示したＷＰＴ実験装置１００は、上述したように、本願発明者が、ＷＰＴシステムの電力送信装置の筐体が金属材料で構成された場合の漏えい電磁界を実験するために作製したものである。

また、図７（Ｂ）を参照して、第２実施形態に係る電磁界模擬装置１０の磁界強度（一点鎖線Ｌ３）を、ＷＰＴ実験装置１００（図８参照）の磁界強度（破線Ｌ１）および第１実施形態に係る電磁界模擬装置１の磁界強度（実線Ｌ２）と比較すると、漏えい電磁界の発生源からの距離に応じた磁界強度の変化の傾向は、１ｍ以上の距離では互いによく一致するものの、０．１〜１ｍの距離範囲では互いに一致しない。すなわち、電磁界模擬装置１０は、−Ｘ方向においては、０．１〜１ｍの距離では、その近傍に金属材料が存在するＷＰＴシステムの漏えい電磁界を模擬することができない。なお、図７（Ｂ）の一点鎖線Ｌ３と、図９（Ａ）の実線Ｌ１２を比較すると、変化傾向は一致している。よって、電磁界模擬装置１０の−Ｘ方向における磁界強度の変化傾向は、ＷＰＴシステムの近傍に金属材料が存在しない場合の磁界強度の変化傾向を模擬することができる。したがって、電磁界模擬装置１０は、その設置する方向を変えることで、金属が近傍に存在するＷＰＴシステムと、金属が近傍に存在しないＷＰＴシステムの磁界強度の変化傾向を模擬することが可能である。

このように、この第２実施形態に係る電磁界模擬装置１０によれば、＋Ｘ方向においては、その近傍に金属材料が存在するＷＰＴシステムの漏えい電磁界を精度よく模擬することができる。

なお、上記の第１実施形態に係る電磁界模擬装置１および第２実施形態に係る電磁界模擬装置１０において、コイル１３と、第１および第２の金属板１５Ａ、１５Ｂの一方または両方と間の距離を変更可能に構成してもよい。コイル１３・金属板１５間の距離の変更は、例えば樹脂材料等の非導電性材料から形成された公知のスライド機構やボールネジ機構等を利用して構成した距離可変機構を用いることにより実現可能である。このように、コイル１３・金属板１５間の距離を変更可能に構成すると、ＷＰＴシステムの近傍に存在する金属材料とＷＰＴシステムのコイルとの距離がそれぞれ異なる様々なＷＰＴシステムの漏えい電磁界を、１つの電磁界模擬装置１、１０で模擬することが可能となる。

図１０は、スライド機構を利用して構成した距離可変機構の一例を示す模式図である。なお、図１０は、距離可変機構を上記の第２実施形態に係る電磁界模擬装置１０に設置した例を示す。図１０に示すように、距離可変機構は、Ｘ軸方向に所定の長さを有し、Ｚ軸方向に所定距離を隔てて互いに平行に配置されたスライドレール２１およびスライドレール２２を備えている。スライドレール２１、２２は、樹脂材料等の非導電性材料から形成されており、電磁界模擬装置１０の筐体１４（図５参照）の所定位置に固定されている。そして、第１の金属板１５ＡのＺ軸方向の両端は、スライドレール２１、２２に、Ｘ軸方向にスライド変位可能にそれぞれ支持されている。このような構成により、第１の金属板１５ＡをＸ軸方向に所望の距離だけスライド変位させることができ、これにより、コイル１３と第１の金属板１５Ａとの間の距離を可変とすることができる。

また、上記の第１実施形態に係る電磁界模擬装置１および第２実施形態に係る電磁界模擬装置１０において、第１および第２の金属板１５Ａ、１５Ｂの一方または両方の面積を変更可能に構成してもよい。例えば、第１の金属板１５Ａを、ＺＹ平面（図６参照）において複数に分割した形状をそれぞれ有する複数の板状部材から構成し、その複数の板状部材のＺＹ平面における配置位置または配置枚数を変更することにより、第１の金属板１５Ａの面積を変更するように構成するとよい。第２の金属板１５Ｂについても同様である。複数の板状部材の面方向（ＺＹ平面）における配置位置または配置枚数を変更は、例えば樹脂材料等の非導電性材料から形成された公知のスライド機構や扇開閉式の開閉機構等を利用して構成した面積可変機構を用いることにより実現可能である。このように、第１および第２の金属板１５Ａ、１５Ｂの一方または両方の面積を変更可能に構成すると、ＷＰＴシステムの近傍に存在する金属材料の面積がそれぞれ異なる様々なＷＰＴシステムの漏えい電磁界を、１つの電磁界模擬装置１、１０で模擬することが可能となる。

図１１は、スライド機構を利用して構成した面積可変機構の一例を示す模式図である。なお、図１１は、面積可変機構を上記の第２実施形態に係る電磁界模擬装置１０に設置した例を示す。図１１に示すように、電磁界模擬装置１０は、図６に示した第１の金属板１５ＡをＺＹ平面においてＺ軸方向に２分割した形状をそれぞれ有する金属板１９Ａおよび金属板１９Ｂを備えている。面積可変機構は、Ｚ軸方向に所定の長さを有し、Ｘ軸方向に互いに隣接して平行に配置されたスライドレール対３１およびスライドレール対３２を備えている。スライドレール対３１は一対のスライドレール３１、３１から構成されており、スライドレール３１、３１は、図１１（Ｂ）に示すように、Ｘ軸方向に所定距離を隔てて互いに平行に配置されている。スライドレール対３２についても同様である。スライドレール対３１、３２は、樹脂材料等の非導電性材料から形成されており、電磁界模擬装置１０の筐体１４（図５参照）の所定位置に固定されている。

そして、金属板１９ＡのＹ軸方向の両端は、スライドレール対３１の各スライドレール３１、３１に、Ｚ軸方向にスライド変位可能にそれぞれ支持されている。また、金属板１９ＢのＹ軸方向の両端も、スライドレール対３２の各スライドレール３２、３２に、Ｚ軸方向にスライド変位可能にそれぞれ支持されている。このような構成により、金属板１９Ａおよび金属板１９Ｂを、それぞれＺ軸方向に所望の距離だけスライド変位させることができ、その結果、金属板１９Ａと金属板１９ＢとをＸ軸方向において互いに重ねることができる。これにより、金属板１９Ａおよび金属板１９ＢのＺＹ平面における面積を可変とすることができる。

以上、本開示を特定の実施形態に基づいて説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって、本開示はこれらの実施形態によって限定されるものではない。なお、上記実施形態に示した本開示に係る電磁界模擬装置の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本開示の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

本開示に係る電磁界模擬装置は、ワイヤレス電力伝送システムの近傍に金属材料が存在する場合でも、ワイヤレス電力伝送システムから漏えいする電磁界を精度よく模擬することを可能とする電磁界模擬装置等として有用である。

１、１０電磁界模擬装置
１１送信部
１２整合部
１３コイル
１４筐体
１５Ａ第１の金属板
１５Ｂ第２の金属板
１６信号発生器
１７増幅器
１８ケース体

Claims

ワイヤレス電力伝送システムから漏えいする電磁界を模擬して発生する電磁界模擬装置であって、
交流信号を発生する信号発生器と、
前記信号発生器の出力信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器の出力信号を電磁界として空間に放射するコイルと、
前記コイルおよび前記増幅器の間に設けられた整合部と、
前記コイルからその中心軸方向に所定距離離れて配置された、前記コイルの外径より大きい面積を有する金属板と
を備えたことを特徴とする電磁界模擬装置。
前記金属板の枚数が１枚であり、前記金属板が前記コイルの前記中心軸方向における一方の側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁界模擬装置。
前記金属板の枚数が２枚であり、前記金属板が前記コイルの前記中心軸方向における両方の側にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁界模擬装置。
前記コイルと前記金属板との間の距離を可変とする、非導電性材料から形成された距離可変機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電磁界模擬装置。
前記金属板の表面積を可変とする、非導電性材料から形成された面積可変機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電磁界模擬装置。