JP5935950B2 - 送電装置、受電装置及びワイヤレス電力伝送システム - Google Patents

送電装置、受電装置及びワイヤレス電力伝送システム Download PDF

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Description

本発明は、電界結合方式によりワイヤレスで電力を伝送する送電装置、受電装置及びワイヤレス電力伝送システムに関する。
近年、携帯電話機、又はモバイルＰＣなどの電子機器を充電する際、電子機器に充電用のケーブルを接続するといった煩わしさを無くすために、充電装置に電子機器を設置するだけで充電できるワイヤレス電力伝送が提案されている。ワイヤレス電力伝送として、電界結合を利用して送電装置（充電装置）側から受電装置（電子機器）側へ電力を伝送する方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の電力伝送システムでは、送電装置、及び受電装置それぞれに高電位側となるアクティブ電極と、低電位側となるパッシブ電極とを備え、アクティブ電極同士、及びパッシブ電極同士を、間隙を介して対向させることで電極間に強い電界を形成し、電極同士を電界結合させる。この電界結合により装置間でのワイヤレスな電力伝送を可能としている。
特表２００９−５３１００９号公報
この電界結合方式のワイヤレス電力伝送システムでは、アクティブ電極同士に印加される電圧を相対的に高くし、パッシブ電極同士に印加される電圧を相対的に低くして電力伝送される。このため、基準電位に対するアクティブ電極の電位の絶対値と、基準電位に対するパッシブ電極の電位の絶対値との差は大きい。この場合、装置の基準電位とアクティブ電極（高電位部）との間に形成される容量と、装置の基準電位とパッシブ電極（低電位部）との間に形成される容量との容量比が適切な値に設定されていないと、受電装置の基準電位が変動するおそれがある。そして、基準電位が変動すると、それに伴い、受電装置において不具合が生じるおそれがある。
この問題を回避するために、変動する容量比を調整する回路を構成することが考えられるが、この場合、外付け部品により省スペース化を阻害するといった問題が生じる。また、装置の回路又は素子の設計変更を必要とし、手間を要するといった問題も生じる。このため、高電位部と低電位部とに生じる容量の比を、容易に調整することは難しい。
そこで、本発明の目的は、基準電位の変動を抑制するために、高電位部と低電位部とに生じる容量の比を容易に設定できる受電装置、送電装置及びワイヤレス電力伝送システムを提供することにある。
本発明に係る受電装置は、送電装置の送電側アクティブ電極に対向する受電側アクティブ電極と、前記送電装置の送電側パッシブ電極に対向する受電側パッシブ電極と、前記受電側アクティブ電極及び前記受電側パッシブ電極に誘起される電圧が印加される第１トランスと、前記第１トランスにより励起された電圧が印加される負荷回路とを備え、電界結合により前記送電装置から電力が伝送される受電装置において、前記第１トランスは、１次コイル及び２次コイルを有し、前記１次コイルの第１端が前記受電側アクティブ電極に接続され、第２端が自装置の基準電位に接続された第１巻線トランスと、１次コイル、及び２次コイルを有し、前記１次コイルの第１端が前記受電側パッシブ電極に接続され、第２端が自装置の基準電位に接続された第２巻線トランスと、を有し、前記第１巻線トランスの前記１次コイルのインダクタンスをＬ１１、前記１次コイルの前記第１端と前記第２端との間に生じる第１静電容量をＣ１１、前記第２巻線トランスの１次コイルのインダクタンスをＬ１２、前記１次コイルの前記第１端と前記第２端との間に生じる第２静電容量をＣ１２、電力伝送の動作角周波数をωで表すと、１／ωＣ１１＜ωＬ１１、１／ωＣ１２＜ωＬ１２である場合、Ｃ１１≦Ｃ１２であり、１／ωＣ１１＞ωＬ１１、１／ωＣ１２＞ωＬ１２である場合、Ｌ１１≧Ｌ１２であることを特徴とする。
この構成では、各条件を満たすよう、第１巻線トランスと第２巻線トランスとを組み合わせることにより、アクティブ電極（高電位部）とパッシブ電極（低電位部）とに生じる容量比を設定できる。これにより、受電装置の基準電位の変動を抑制して、不具合を防止できる。
前記第１静電容量、及び前記第２静電容量は、前記第１巻線トランス、及び前記第２巻線トランスの前記１次コイルの巻線間浮遊容量である、ことが好ましい。
この構成では、巻線トランスの巻線比に応じて、１次コイル及び２次コイルを組み合わせすることで、アクティブ電極（高電位部）とパッシブ電極（低電位部）とに生じる容量比を設定できる。
本発明は、送電装置の送電側アクティブ電極に対向する受電側アクティブ電極と、前記送電装置の送電側パッシブ電極に対向する受電側パッシブ電極と、前記受電側アクティブ電極及び前記受電側パッシブ電極に誘起される電圧が印加される第１トランスと、前記第１トランスにより励起された電圧が印加される負荷回路とを備え、電界結合により前記送電装置から電力が伝送される受電装置において、前記第１トランスは、１次コイル及び２次コイルを有する第１巻線トランス及び第２巻線トランスを有し、前記第１巻線トランスは、前記１次コイルの第１端が前記受電側アクティブ電極に接続され、第２端が前記第２巻線トランスの１次コイルの第１端に接続された構成であり、前記第２巻線トランスは、前記１次コイルの第２端が前記受電側パッシブ電極に接続された構成であり、前記第１巻線トランスの前記１次コイル及び前記２次コイルの間の静電容量をＣ１３、前記第２巻線トランスの前記１次コイル及び前記２次コイルの間の静電容量をＣ１４で表すと、Ｃ１３＜Ｃ１４であることを特徴とする。
この構成では、各条件を満たすよう、第１巻線トランスと第２巻線トランスとを組み合わせることにより、アクティブ電極（高電位部）とパッシブ電極（低電位部）とに生じる容量比を設定できる。これにより、受電装置の基準電位の変動を抑制して、不具合を防止できる。
本発明は、送電装置の送電側アクティブ電極に対向する受電側アクティブ電極と、前記送電装置の送電側パッシブ電極に対向する受電側パッシブ電極と、前記受電側アクティブ電極及び前記受電側パッシブ電極に誘起される電圧が印加される第１トランスと、前記第１トランスにより励起された電圧が印加される負荷回路とを備え、電界結合により前記送電装置から電力が伝送される受電装置において、前記第１トランスは、電圧入力電極、電圧出力電極、及び、自装置の基準電位に接続される基準電位用電極を有する第１圧電トランス及び第２圧電トランスを有し、前記第１圧電トランスは、前記電圧入力電極が前記受電側アクティブ電極に接続され、前記電圧出力電極が、前記第２圧電トランスの前記電圧出力電極に接続された構成であり、前記第２圧電トランスは、前記電圧入力電極が前記受電側パッシブ電極に接続された構成であり、前記第１圧電トランスの前記電圧入力電極と前記基準電位用電極との間に生じる静電容量をＣ１５、前記第２圧電トランスの前記電圧入力電極と前記基準電位用電極との間に生じる静電容量をＣ１６で表すと、Ｃ１５≦Ｃ１６であることを特徴とする。
この構成では、各条件を満たすよう、第１巻線トランスと第２巻線トランスとを組み合わせることにより、アクティブ電極（高電位部）とパッシブ電極（低電位部）とに生じる容量比を設定できる。これにより、受電装置の基準電位の変動を抑制して、不具合を防止できる。また、圧電トランスを用いることで、受電装置の小型化、薄型化を実現できる。
本発明は、送電装置の送電側アクティブ電極に対向する受電側アクティブ電極と、前記送電装置の送電側パッシブ電極に対向する受電側パッシブ電極と、前記受電側アクティブ電極及び前記受電側パッシブ電極に誘起される電圧が印加される第１トランスと、前記第１トランスにより励起された電圧が印加される負荷回路とを備え、電界結合により前記送電装置から電力が伝送される受電装置において、前記第１トランスは、第１電圧入力電極、第２電圧入力電極、第１電圧出力電極及び第２電圧出力電極を有する第１圧電トランス及び第２圧電トランスを有し、前記第１圧電トランスは、前記第１電圧入力電極が前記受電側アクティブ電極に接続され、前記第２電圧入力電極が、自装置の基準電位に接続された構成であり、前記第２圧電トランスは、前記第２電圧入力電極が前記受電側パッシブ電極に接続され、前記第１電圧入力電極が、前記第１圧電トランスの前記第２電圧入力電極、及び、自装置の基準電位に接続された構成であり、前記第１圧電トランスの前記第１電圧入力電極と前記第２電圧入力電極との間に生じる静電容量をＣ５１、前記第１電圧入力電極及び前記第２電圧入力電極と前記第１電圧出力電極及び前記第２電圧出力電極との間に生じる静電容量をＣ５３で表し、前記第２圧電トランスの前記第１電圧入力電極と前記第２電圧入力電極との間に生じる静電容量をＣ６１、前記第１電圧入力電極及び前記第２電圧入力電極と前記第１電圧出力電極及び前記第２電圧出力電極との間に生じる静電容量をＣ６３で表すと、Ｃ５１＋Ｃ５３≦Ｃ６１＋Ｃ６３であることを特徴とする。
本発明は、送電装置の送電側アクティブ電極に対向する受電側アクティブ電極と、前記送電装置の送電側パッシブ電極に対向する受電側パッシブ電極と、前記受電側アクティブ電極及び前記受電側パッシブ電極に誘起される電圧が印加される第１トランスと、前記第１トランスによりされた電圧が印加される負荷回路とを備え、電界結合により前記送電装置から電力が伝送される受電装置において、前記第１トランスは、第１電圧入力電極、第２電圧入力電極、第１電圧出力電極及び第２電圧出力電極を有する第１圧電トランス及び第２圧電トランスを有し、前記第１圧電トランスは、前記第１電圧入力電極が前記受電側アクティブ電極に接続された構成であり、前記第２圧電トランスは、前記第２電圧入力電極が前記受電側パッシブ電極に接続され、前記第１電圧入力電極が、前記第１圧電トランスの前記第２電圧入力電極に接続された構成であり、前記第１圧電トランスの前記第１電圧入力電極及び前記第２電圧入力電極と前記第１電圧出力電極及び前記第２電圧出力電極との間に生じる静電容量をＣ５３で表し、前記第２圧電トランスの前記第１電圧入力電極及び前記第２電圧入力電極と前記第１電圧出力電極及び前記第２電圧出力電極との間に生じる静電容量をＣ６３で表すと、Ｃ５３≦Ｃ６３であることを特徴とする。
この構成では、各条件を満たすよう、第１圧電トランスと第２圧電トランスとを組み合わせることにより、アクティブ電極（高電位部）とパッシブ電極（低電位部）とに生じる容量比を設定できる。これにより、受電装置の基準電位の変動を抑制して、不具合を防止できる。また、圧電トランスを用いることで、受電装置の小型化、薄型化を実現できる。
本発明によれば、第１巻線トランスと第２巻線トランスとを組み合わせることにより、アクティブ電極と基準電位との間に生じる容量と、パッシブ電極と基準電位との間に生じる容量との比を設定できる。これにより、受電装置の基準電位の変動を抑制して、不具合を防止できる。
実施形態１に係るワイヤレス電力伝送システムの回路図 図１に示す受電装置の等価回路を示す図 一部を省略したワイヤレス電力伝送システムの等価回路図 降圧部の別の例を示す図 降圧部の別の例を示す図 降圧部が有する巻線トランスの１次コイルの接続点を、グランド接続しない場合の例を示す図 静電容量を説明するための図 実施形態２に係る送電装置の回路図 実施形態３に係るワイヤレス電力伝送システムの受電装置の回路図 実施形態４に係る送電装置の回路図 実施形態５に係るワイヤレス電力伝送システムの回路図 実施形態５に係る圧電トランスの一例を示す図 図１０に示すワイヤレス電力伝送システムの等価回路図 圧電トランスに生じる寄生容量の測定方法を説明するための図 実施形態６に係るワイヤレス電力伝送システムの回路図 実施形態６に係る圧電トランスの一例を示す図 圧電トランスに生じるキャパシタの測定方法を説明するための図
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るワイヤレス電力伝送システム１の回路図である。ワイヤレス電力伝送システム１は、送電装置１０１と受電装置２０１とを備えている。送電装置１０１には受電装置２０１が載置される。その状態で、送電装置１０１は、電界結合を利用して受電装置２０１へ電力を伝送する。受電装置２０１は、二次電池及び充電回路を含む負荷回路ＲＬを備えていて、送電装置１０１から送電された電力を二次電池に充電する。
送電装置１０１は電源回路１１を備えている。電源回路１１は、商用電源に接続されたＡＣアダプタにより交流電圧（ＡＣ１００Ｖ〜２４０Ｖ）から変換された直流電圧（例えばＤＣ１９Ｖ）を、ＤＣ−ＡＣインバータ回路で交流電圧に変換する。
電源回路１１には昇圧トランス１２が接続されている。昇圧トランス１２は、１次コイル及び２次コイルを有する絶縁型巻線トランスである。１次コイルは電源回路１１に接続されている。２次コイルの一端はアクティブ電極１３に接続され、他端はパッシブ電極１４に接続されている。
アクティブ電極１３及びパッシブ電極１４はいずれも平板状であり、アクティブ電極１３はパッシブ電極１４よりも面積が同じ又は小さい。そして、アクティブ電極１３はパッシブ電極１４よりも送電装置１０１の基準電位に対して電位差が同じ又は大きい。これらアクティブ電極１３及びパッシブ電極１４には、昇圧トランス１２で昇圧された交流電圧が印加される。
アクティブ電極１３及びパッシブ電極１４の間には、キャパシタＣ１ａ，Ｃ１ｐが直列に接続されている。キャパシタＣ１ａ，Ｃ１ｐの接続点は、送電装置１０１の基準電位に接続されている。また、キャパシタＣ１ａの容量（以下、Ｃ１ａで表す）は、キャパシタＣ１ｐの容量（以下、Ｃ１ｐで表す）より小さい又は等しく、Ｃ１ａ≦Ｃ１ｐの関係が成り立つ。このキャパシタＣ１ａ，Ｃ１ｐは、基準電位の変動を抑制するものであり、詳しくは後述する。
受電装置２０１は、アクティブ電極２３及びパッシブ電極２４を備えている。受電装置２０１を送電装置１０１に載置した場合に、アクティブ電極２３は、送電装置１０１のアクティブ電極１３に対向し、パッシブ電極２４は、送電装置１０１のパッシブ電極１４に対向する。アクティブ電極２３及びパッシブ電極２４はいずれも平板状であり、アクティブ電極２３は、対向するアクティブ電極１３と同面積を有し、パッシブ電極２４は、対向するパッシブ電極１４と同面積を有している。すなわち、アクティブ電極２３はパッシブ電極２４よりも面積が小さい、又は同じである。そして、アクティブ電極２３はパッシブ電極２４よりも受電装置２０１の基準電位に対して電位差が大きい、又は同じである。
以下では、アクティブ電極１３，２３の間に生じる（等価的に接続される）容量をキャパシタＣａで表し、パッシブ電極１４，２４の間に生じる（等価的に接続される）容量をキャパシタＣｐで表す。また、キャパシタＣａのキャパシタンスをＣａａ、キャパシタＣｐのキャパシタンスをＣｐｐで表す。この場合、パッシブ電極１４，２４間の対向面積は、アクティブ電極１３，２３間の対向面積よりも大きい、又は同じであるから、Ｃａａ≦Ｃｐｐの関係が成り立つ。
なお、アクティブ電極２３及びパッシブ電極２４は、対向するアクティブ電極１３及びパッシブ電極１４と同面積を有しているとしているが、これに限らない。アクティブ電極１３，２３間の対向面積が、パッシブ電極１４，２４間の対向面積より小さい、または同じであるように電極の大きさを定め、Ｃａａ≦Ｃｐｐの関係が成り立てばよい。
アクティブ電極２３及びパッシブ電極２４には、降圧部２５、整流用のダイオードブリッジＤＢ、平滑用のインダクタＬ１及びキャパシタＣｏを介して、負荷回路ＲＬが接続されている。送電装置１０１のアクティブ電極１３及びパッシブ電極１４に電圧が印加されると、アクティブ電極１３，２３同士、パッシブ電極１４，２４同士が電界結合する。そして、アクティブ電極２３及びパッシブ電極２４には電圧が誘起される。降圧部２５は、この誘起された電圧を降圧する。降圧部２５は、本発明に係る「第１トランス」に相当する。
降圧部２５は、二つの巻線トランスＴ２１，Ｔ２２を有している。巻線トランスＴ２１は、本発明に係る第１巻線トランスに相当し、巻線トランスＴ２２は、本発明に係る第２巻線トランスに相当する。巻線トランスＴ２１，Ｔ２２は、１次コイルと２次コイルとを有している。
なお、図の破線で示すキャパシタＣ１１は、巻線トランスＴ２１の１次コイルの巻線間浮遊容量である。また、キャパシタＣ１２は、巻線トランスＴ２２の１次コイルの巻線間浮遊容量である。
巻線トランスＴ２１，Ｔ２２の１次コイル同士、２次コイル同士はそれぞれ直列に接続されている。直列に接続された１次コイルの接続点は、受電装置２０１の基準電位に接続されている。より詳しくは、巻線トランスＴ２１の１次コイルの一端はアクティブ電極２３に接続され、他端は送電装置１０１の基準電位に接続されている。巻線トランスＴ２２の１次コイルの一端はパッシブ電極２４に接続され、他端は送電装置１０１の基準電位に接続されている。また、巻線トランスＴ２１，Ｔ２２の２次コイルは直列接続されている。
巻線トランスＴ２１，Ｔ２２を所定の条件を満たすように組み合わせ、降圧部２５を構成した場合、受電装置２０１の基準電位の変動を抑制できる。以下に、その条件について説明する。
巻線トランスＴ２１の１次コイルのインダクタンスをＬ１１、その１次コイルのキャパシタＣ１１のキャパシタンスをＣ１１で表す。また、巻線トランスＴ２２の１次コイルのインダクタンスをＬ１２、その１次コイルのキャパシタＣ１２のキャパシタンスをＣ１２で表す。ワイヤレス電力伝送システム１の電力伝送時の動作角周波数ω（＝２πｆ、ｆ：動作周波数）で表す。
１／ωＣ１１＜ωＬ１１、１／ωＣ１２＜ωＬ１２である場合、受電装置２０１の基準電位の変動は、キャパシタンスＣ１１，Ｃ１２による影響が支配的となる。この場合、少なくともＣ１１≦Ｃ１２の条件（以下、条件（１）と言う。）を満たすように、巻線トランスＴ２１，Ｔ２２を選択する。
１／ωＣ１１＞ωＬ１１、１／ωＣ１２＞ωＬ１２である場合、受電装置２０１の基準電位の変動は、インダクタンスＬ１１，Ｌ１２による影響が支配的となる。この場合、少なくともＬ１１≧Ｌ１２の条件（以下、条件（２）と言う。）を満たすように、巻線トランスＴ２１，Ｔ２２を選択する。
図２は、図１に示す受電装置２０１の等価回路を示す図である。降圧部２５は、等価的に図２に示す回路で表すことができる。図２では、直列接続された、巻線トランスＴ２１，Ｔ２２の１次コイルを一つの１次コイルｎ１で表し、直列接続された、巻線トランスＴ２１，Ｔ２２の２次コイルを一つの２次コイルｎ２で表している。キャパシタＣ１１，Ｃ１２は、図２で示すように、アクティブ電極２３及びパッシブ電極２４の間に直列に接続された構成で表せる。そして、キャパシタＣ１１，Ｃ１２の接続点は、受電装置２０１の基準電位に接続された構成となる。
このワイヤレス電力伝送システム１において、前記の各条件（１）、（２）を満たすことで、受電装置２０１の基準電位の変動を抑制できる。そして、その結果、基準電位の変動による不具合、例えば、装置の誤作動等を防止できる。
以下に、受電装置２０１の基準電位が安定する理由について説明する。
図３は、一部を省略したワイヤレス電力伝送システム１の等価回路図である。図３では、キャパシタＣ１ａ，Ｃ１ｐ，Ｃ１１，Ｃ１２及びキャパシタＣａ，Ｃｐから構成される回路を主に示し、他の回路、例えば、受電装置２０１のダイオードブリッジＤＢなどは負荷回路ＲＬとしてまとめている。また、図３に示すＴＧは、送電装置１０１の基準電位点であり、ＲＧは受電装置２０１の基準電位点である。この図３において、送電装置側基準電位点ＴＧと受電装置側基準電位点ＲＧとの電位差を抑えることにより、受電装置２０１の基準電位の安定化が可能となる。
図３において、キャパシタＣ１ａ，Ｃ１ｐのインピーダンスをＺ１，Ｚ２で表す。また、並列接続したキャパシタＣ１１及びインダクタＬ１１のインピーダンスをＺ３で表し、並列接続したキャパシタＣ１２及びインダクタＬ１２のインピーダンスをＺ４で表す。なお、説明を簡単にするため抵抗成分は無視する。この場合、インピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４それぞれは以下の式（１）〜（４）で表される（以下では、記号「//」は並列接続を表す）。
Ｚ１＝１／ｊωＣ１ａ…（１）
Ｚ２＝１／ｊωＣ１ｐ…（２）
Ｚ３＝（ｊωＬ１１）//（１／ｊωＣ１１）…（３）
Ｚ４＝（ｊωＬ１２）//（１／ｊωＣ１２）…（４）
ここで、電源回路側から視たブリッジ回路及び負荷回路側から視たブリッジ回路の両方の平衡条件から、
Ｚ１／Ｚ２＝Ｚ３／Ｚ４＝（１／ｊωＣａａ）／（１／ｊωＣｐｐ）…（５）
を満たしているとき、送電装置側基準電位点ＴＧと受電装置側基準電位点ＲＧとの電位差が０となる。
前記式（１）〜（５）から以下の式（６）が成り立つ。
C１ｐ／C１ａ＝（ωＬ１１−１／ωＣ１１）／（ωＬ１２−１／ωＣ１２）＝Ｃｐｐ／Ｃａａ…（６）
よって、前記式（６）が成り立つように周波数に応じて各定数を定めれば送電装置側基準電位点ＴＧと受電装置側基準電位点ＲＧとの電位差が０となる。
ここで、Ｃａａ≦Ｃｐｐであるから、式（６）により、少なくともＣ１ａ≦Ｃ１ｐ、｜ωＬ１１−１／ωＣ１１｜≧｜ωＬ１２−１／ωＣ１２｜であることにより、不等号が逆の場合と比べて式（５）の各辺の差は小さい。このため、送電装置側基準電位点ＴＧと受電装置側基準電位点ＲＧとの電位差は小さい。ωＬ１１−１／ωＣ１１及びωＬ１２−１／ωＣ１２は、周波数によってインダクタンスＬ１１，Ｌ１２、又はキャパシタンスＣ１１，Ｃ１２の影響の大きさは変化する。
以上より、キャパシタンスＣ１ａ，Ｃ１ｐの容量比と、キャパシタンスＣａａ，Ｃｐｐの容量比と、キャパシタンスＣ１１，Ｃ１２の容量比、又はインダクタンスＬ２ｐ，Ｌ２ａのインダクタンス比とを同じにすることで、受電装置２０１の基準電位が変動しないようにできる。
条件（１）の場合、キャパシタンスＣ１１，Ｃ１２の影響が支配的となるため、Ｃ１１≦Ｃ１２が成り立つよう巻線トランスＴ２１，Ｔ２２の組み合わせることで、受電装置２０１の基準電位の変動を抑制できる。また、Ｃ１１／Ｃ１２＝Ｃａａ／Ｃｐｐであれば、より受電装置２０１の基準電位の変動を安定できる。
条件（２）の場合、インダクタンスＬ１１，Ｌ１２の影響が支配的となるため、Ｌ１１≧Ｌ１２が成り立つよう巻線トランスＴ２１，Ｔ２２の組み合わせることで、受電装置２０１の基準電位の変動を抑制できる。また、Ｌ１２／Ｌ１１＝Ｃａａ／Ｃｐｐであれば、より受電装置２０１の基準電位の変動を安定できる。
以上から、基準電位の変動を抑制するためには、受電装置２０１の製造時において、キャパシタＣａ，Ｃｐの容量比と同じになるように（又はそれに近づけるように）、巻線トランスＴ２１，Ｔ２２の組み合わせを決めればよい。
巻線トランスＴ２１，Ｔ２２の組み合わせにより、基準電位の変動を抑制できるため、既存の巻線トランスを適宜選択すればよく、基準電位の変動を抑制のために巻線トランスを新たに設計する必要がない。また、キャパシタＣ１１，Ｃ１２の素子を設ける必要がなく、受電装置２０１の省スペース化が図れる。
本実施形態に係る降圧部２５は、上述の構成に限定されない。図４Ａ及び図４Ｂは、降圧部２５の別の例を示す図である。
本実施形態では、降圧部２５の巻線トランスＴ２１，Ｔ２２の２次コイルは直列に接続されているが、図４Ａに示すように、２次コイルは並列に接続されてもよい。また、本実施形態に係る降圧部２５は、高電圧を取り扱うことができる絶縁型巻線トランスとしているが、降圧部２５は、図４Ｂに示すように、巻線トランスＴ２１，Ｔ２２は非絶縁型巻線トランスであってもよい。
また、本実施形態に係る降圧部２５において、巻線トランスＴ２１，Ｔ２２の１次コイルは直列に接続され、その接続点は、受電装置２０１の基準電位に接続されているが、基準電位に接続しなくてもよい。
図５は、降圧部２５が有する巻線トランスＴ２１，Ｔ２２の１次コイルの接続点を、グランド接続しない場合の例を示す図である。
この例では、巻線トランスＴ２１，Ｔ２２の１次側が、受電装置２０１の基準電位に対して絶縁している。このため、インダクタンスＬ１１，Ｌ１２、及びキャパシタンスＣ１１，Ｃ１２は、受電装置２０１の基準電位の変動には寄与しない。したがって、この例では、受電装置２０１の基準電位の変動を抑制するためには、図示する、巻線トランスＴ２１の１次−２次間の静電容量Ｃ１３と、巻線トランスＴ２２の１次−２次間の静電容量Ｃ１４との関係が、Ｃ１３≦Ｃ１４を満たすように、巻線トランスＴ２１，Ｔ２２を組み合わせる必要がある。
巻線トランスＴ２１，Ｔ２２の１次コイルに印加される電圧と比較すると、２次コイルに発生する電圧は十分低い。２次コイルは基準電位に接続しているため、２次コイル全体を基準電位とした回路と等価的に見ることができる。この場合、静電容量Ｃ１３と静電容量Ｃ１４との比を、キャパシタンスＣａａ，Ｃｐｐの比に合わせる（近づける）。すなわち、Ｃａａ≦Ｃｐｐの関係から、Ｃ１３≦Ｃ１４の条件が導くことができる。Ｃ１３≦Ｃ１４の条件を満たすように、巻線トランスＴ２１，Ｔ２２の組み合わせることで、受電装置２０１の基準電位の変動を抑制できる。
図６は、静電容量Ｃ１３，Ｃ１４を説明するための図である。図に示すように、巻線トランスＴ２１の１次コイルと２次コイルとの間には、線間容量Ｃ０１が生じる。静電容量Ｃ１３は、この線間容量Ｃ０１を総合して等価的に表したものである。同様に、巻線トランスＴ２２の１次コイルと２次コイルとの間には、線間容量Ｃ０２が生じる。静電容量Ｃ１４は、この線間容量Ｃ０２を総合して等価的に表したものである。
なお、本実施形態では、送電装置１０１は昇圧トランス１２を備え、受電装置２０１は降圧部２５を備えた場合について説明したが、各装置１０１，２０１が備えるトランスは、昇圧及び降圧に限定されない。例えば、送電装置１０１及び受電装置２０１は変圧しない絶縁型トランスを備えていてもよいし、送電装置１０１は降圧トランスを備え、受電装置２０１は昇圧トランスを備えていてもよい。そして、受電装置２０１が昇圧トランスを備える場合、本実施形態と同様に、昇圧トランスが有するキャパシタ成分であるキャパシタＣ１１，Ｃ１２を利用して、昇圧トランスの巻線トランスを適宜組み合わせ、受電装置２０１の基準電位の変動を抑制するようにしてもよい。
（実施形態２）
本実施形態では、ワイヤレス電力伝送システムの送電装置が有する昇圧トランスの構成が、実施形態１と相違する。受電装置は実施形態１と同様である。
図７は、実施形態２に係る送電装置１０２の回路図である。送電装置１０２は、電源回路１１、昇圧部１５、アクティブ電極１３及びパッシブ電極１４を備えている。
昇圧部１５は、二つの巻線トランスＴ１１，Ｔ１２を有している。昇圧部１５は、本発明に係る第２トランスに相当する。巻線トランスＴ１１は、本発明に係る第３巻線トランスに相当し、巻線トランスＴ１２は、本発明に係る第４巻線トランスに相当する。巻線トランスＴ１１，Ｔ１２は、１次コイルと２次コイルとを有している。
なお、図７の破線で示すキャパシタＣ２１は、巻線トランスＴ１１の２次コイルの巻線間浮遊容量である。また、キャパシタＣ２２は、巻線トランスＴ１２の２次コイルの巻線間浮遊容量である。
巻線トランスＴ１１，Ｔ１２の１次コイル同士、２次コイル同士はそれぞれ直列に接続されている。直列に接続された２次コイルの接続点は、送電装置１０２の基準電位に接続されている。より詳しくは、巻線トランスＴ１１の２次コイルは、一端がアクティブ電極１３に接続され、他端が送電装置１０２の基準電位に接続されている。巻線トランスＴ１２の２次コイルは、一端がパッシブ電極１４に接続され、他端が送電装置１０２の基準電位に接続されている。また、巻線トランスＴ１１，Ｔ１２の１次コイルは直列接続されている。
巻線トランスＴ１１，Ｔ１２を所定の条件を満たすように組み合わせ、昇圧部１５を構成した場合、送電装置１０２から電力伝送される受電装置の基準電位の変動を抑制できる。以下に、その条件について説明する。
巻線トランスＴ１１の２次コイルのインダクタンスをＬ２１、その１次コイルのキャパシタＣ２１のキャパシタンスをＣ２１で表す。また、巻線トランスＴ１２の２次コイルのインダクタンスをＬ２２、その１次コイルのキャパシタＣ２２のキャパシタンスをＣ２２で表す。ワイヤレス電力伝送システム１の電力伝送時の動作角周波数をωで表す。
１／ωＣ２１＜ωＬ２１、１／ωＣ２２＜ωＬ２２である場合、受電装置の基準電位の変動は、キャパシタンスＣ２１，Ｃ２２による影響が支配的となる。この場合、少なくともＣ２１≦Ｃ２２の条件（以下、条件（３）と言う。）を満たすように、巻線トランスＴ１１，Ｔ１２を選択する。これにより、受電装置の基準電位の変動を抑制できる。また、Ｃ２１／Ｃ２２＝Ｃａａ／Ｃｐｐであれば、より受電装置の基準電位の変動を安定できる。
１／ωＣ２１＞ωＬ２１、１／ωＣ２２＞ωＬ２２である場合、受電装置の基準電位の変動は、インダクタンスＬ２１，Ｌ２２による影響が支配的となる。この場合、少なくともＬ２１≧Ｌ２２の条件（以下、条件（４）と言う。）を満たすように、巻線トランスＴ１１，Ｔ１２を選択する。これにより、受電装置の基準電位の変動を抑制できる。また、Ｌ２２／Ｌ２１＝Ｃａａ／Ｃｐｐであれば、より受電装置の基準電位の変動を安定できる。
なお、送電装置１０１の昇圧部、及び受電装置２０１の降圧部それぞれに巻線トランスを設ける本実施形態において、昇圧部の巻線トランスＴ１１と、降圧部の巻線トランスＴ２１とが同じ巻線トランスを用い、昇圧部の巻線トランスＴ１２と、降圧部の巻線トランスＴ２２とが同じ巻線トランスを用いることができる。この場合、送電装置１０１と受電装置２０１とで容量比を略同じにすることができ、受電装置２０１の基準電位をより安定化できる。
また、実施形態１の図５で説明した場合と同様に、昇圧部１５が有する巻線トランスＴ１１，Ｔ１２の２次コイルの接続点は、グランド接続されていなくてもよい。この場合、巻線トランスＴ１１，Ｔ１２の２次側が、送電装置１０２の基準電位に対して絶縁している。このため、インダクタンスＬ２１，Ｌ２２、及びキャパシタンスＣ２１，Ｃ２２は、送電装置１０２の基準電位の変動には寄与しない。したがって、この例では、送電装置１０２の基準電位の変動を抑制するためには、巻線トランスＴ１１の１次−２次間の静電容量Ｃ２３と、巻線トランスＴ１２の１次−２次間の静電容量Ｃ２４との関係が、Ｃ２３≦Ｃ２４を満たすように、巻線トランスＴ１１，Ｔ１２を組み合わせる必要がある。
（実施形態３）
図８は、実施形態３に係るワイヤレス電力伝送システムの受電装置の回路図である。本実施形態に係る受電装置２０２は、降圧部２６の構成が実施形態１と相違する。ワイヤレス電力伝送システムの送電装置は、実施形態１と同様である。
降圧部２６は、ローゼン型の圧電トランス２６１，２６２を備えている。圧電トランス２６１は、本発明に係る第１圧電トランスに相当し、圧電トランス２６２は、本発明に係る第２圧電トランスに相当する。圧電トランス２６１は、λ共振モードで振動し、圧電トランス２６２は、（λ／２）共振モードで振動する。
圧電トランス２６１，２６２は、第１電極Ｅ１１，Ｅ２１、第２電極Ｅ１２，Ｅ２２、及び第３電極Ｅ１３，Ｅ２３を有している。圧電トランス２６１の第１電極Ｅ１１は、アクティブ電極２３に接続されている。圧電トランス２６２の第１電極Ｅ２１は、パッシブ電極２４に接続されている。圧電トランス２６１，２６２の第２電極Ｅ１２，Ｅ２２は、受電装置２０２の基準電位に接続されている。圧電トランス２６１，２６２の第３電極Ｅ１３，Ｅ２３は、共振用のインダクタＬ２、整流用のダイオードブリッジＤＢ、平滑用のインダクタＬ１及びキャパシタＣｏが接続されている。
この降圧部２６において、圧電トランス２６１，２６２は、第１電極Ｅ１１，Ｅ２１に電圧が印加されると、逆圧電効果により、駆動信号に応じた周期で応力が生じ、その機械的歪みにより降圧した電圧を第３電極Ｅ１３，Ｅ２３から出力する。この圧電トランス２６１，２６２は、第１電極Ｅ１１，Ｅ２１と、第３電極Ｅ１３，Ｅ２３とは絶縁性を保っている。このため、受電装置２０２の降圧部において、入出力間で電気的に絶縁することで、負荷回路ＲＬ側への高圧部（アクティブ電極１３，２３の結合）によるノイズの影響を抑制できる。
図８の破線で示すキャパシタＣ１５は、圧電トランス２６１の第１電極Ｅ１１と第２電極Ｅ１２との間に生じるキャパシタンス成分であり、キャパシタＣ１６は、圧電トランス２６２の第１電極Ｅ２１と第２電極Ｅ２２との間に生じるキャパシタンス成分である。また、第３電極Ｅ１３，Ｅ２３は、受電装置２０２の基準電位に接続されている。換言すれば、キャパシタＣ１５は、アクティブ電極２３と基準電位との間に生じる容量、キャパシタＣ１６は、パッシブ電極２４と基準電位との間に生じる容量である。
また、圧電トランス２６１はλ共振モードで振動し、圧電トランス２６２は（λ／２）共振モードで振動することから、第１電極Ｅ１１と第２電極Ｅ１２との距離は、第１電極Ｅ２１と第２電極Ｅ２２との距離より長い。すなわち、キャパシタＣ１５のキャパシタンス（以下、Ｃ１５で表す）は、キャパシタＣ１６（以下、Ｃ１６で表す）のキャパシタンスよりも小さい。このため、Ｃ１５＜Ｃ１６の関係が成り立つ。なお、圧電トランス２６１，２６２に同じ圧電トランスを用いた場合には、Ｃ１５＝１６の関係が成り立つ。
以上より、キャパシタＣ１５，Ｃ１６は、実施形態１と同様に、アクティブ電極２３及びパッシブ電極２４の間に直列に接続され、キャパシタＣ１５，Ｃ１６の接続点が基準電位に接続された回路構成と同視できる。この場合、キャパシタＣ１５，Ｃ１６の影響が支配的となるため、Ｃ１５≦Ｃ１６が成り立つよう、圧電トランス２６１，２６２を組み合わせることで、受電装置２０２の基準電位の変動を抑制できる。また、Ｃ１５／Ｃ１６＝Ｃａａ／Ｃｐｐであれば、より受電装置２０２の基準電位の変動を安定できる。
また、受電装置２０２が例えば携帯電話機等、小型化、薄型化が望まれる装置である場合には、圧電トランス２６１，２６２により降圧部２６を構成することで、受電装置２０２の小型化、薄型化を実現できる。
（実施形態４）
本実施形態では、ワイヤレス電力伝送システムの送電装置が有する昇圧トランスの構成が、実施形態３と相違する。受電装置は、実施形態１又は実施形態３に係る受電装置と同じである。
図９は、実施形態４に係る送電装置１０３の回路図である。送電装置１０３は、電源回路１１、昇圧部１６、アクティブ電極１３及びパッシブ電極１４を備えている。
昇圧部１６は、二つのローゼン型の圧電トランス１６１，１６２を有している。圧電トランス１６１は、本発明に係る第３圧電トランスに相当し、圧電トランス１６２は、本発明に係る第４圧電トランスに相当する。圧電トランス１６１は、λ共振モードで振動し、圧電トランス１６２は、（λ／２）共振モードで振動する。
圧電トランス１６１，１６２は、第１電極Ｅ３１，Ｅ４１、第２電極Ｅ３２，Ｅ４２、及び第３電極Ｅ３３，Ｅ４３を有している。圧電トランス１６１の第１電極Ｅ３１は、アクティブ電極１３に接続されている。圧電トランス１６２の第１電極Ｅ４１は、パッシブ電極１４に接続されている。圧電トランス１６１，１６２の第２電極Ｅ３２，Ｅ４２は、送電装置１０３の基準電位に接続されている。圧電トランス１６１，１６２の第３電極Ｅ３３，Ｅ４３は、電源回路１１に接続されている。
このように構成される昇圧部１６において、圧電トランス１６１，１６２は、第２電極Ｅ３２，Ｅ４２、及び第３電極Ｅ３３，Ｅ４３に、電源回路１１から交流電圧が印加されると、逆圧電効果により、駆動信号に応じた周期で応力が生じ、その機械的歪みにより昇圧した電圧を第１電極Ｅ３１，Ｅ４１から出力する。そして、アクティブ電極１３及びパッシブ電極１４には、圧電トランス１６１，１６２により昇圧された電圧が印加される。
図９の破線で示すキャパシタＣ２５は、圧電トランス１６１の第１電極Ｅ３１と第２電極Ｅ３２との間に生じるキャパシタンス成分であり、キャパシタＣ２６は、圧電トランス１６２の第１電極Ｅ４１と第２電極Ｅ４２との間に生じるキャパシタンス成分である。また、第３電極Ｅ３３，Ｅ４３は、送電装置１０３の基準電位に接続されている。換言すれば、キャパシタＣ２５は、アクティブ電極１３と基準電位との間に生じる容量、キャパシタＣ２６は、パッシブ電極１４と基準電位との間に生じる容量である。
また、圧電トランス１６１はλ共振モードで振動し、圧電トランス１６２は（λ／２）共振モードで振動することから、圧電トランス１６１の第１電極Ｅ３１と第２電極Ｅ３２との距離は、圧電トランス１６２の第１電極Ｅ４１と第２電極Ｅ４２との距離より長い。すなわち、キャパシタＣ２５のキャパシタンス（以下、Ｃ２５で表す）は、キャパシタＣ２６のキャパシタンス（以下、Ｃ２６で表す）よりも小さい。このため、Ｃ２５＜Ｃ２６の関係が成り立つ。なお、圧電トランス１６１，１６２に同じ圧電トランスを用いた場合には、Ｃ２５＝Ｃ２６の関係が成り立つ。
以上より、キャパシタＣ２５，Ｃ２６は、実施形態２と同様に、アクティブ電極１３及びパッシブ電極１４の間に直列に接続され、キャパシタＣ２５，Ｃ２６の接続点が基準電位に接続された回路構成と同視できる。この場合、キャパシタＣ２５，Ｃ２６の影響が支配的となるため、Ｃ２５≦Ｃ２６が成り立つよう、圧電トランス１６１，１６２を組み合わせることで、受電装置の基準電位の変動を抑制できる。また、Ｃ２５／Ｃ２６＝Ｃａａ／Ｃｐｐであれば、より受電装置の基準電位の変動を安定できる。
また、送電装置１０３に圧電トランス１６１，１６２を適用することで、送電装置１０３の小型化、薄型化を実現できる。
なお、送電装置の昇圧部、及び受電装置の降圧部それぞれに圧電トランスを設けた場合、実施形態３の降圧部２６の圧電トランス２６１と、本実施形態の昇圧部１６の圧電トランス１６１とが同じ圧電トランスであり、実施形態３の降圧部２６の圧電トランス２６２と、本実施形態の昇圧部１６の圧電トランス１６２とが同じ圧電トランスであることが好ましい。この場合、送電装置と受電装置とで容量比を略同じにすることができ、受電装置の基準電位をより安定化できる。
（実施形態５）
図１０は、実施形態５に係るワイヤレス電力伝送システム５の回路図である。
ワイヤレス電力伝送システム５が備える送電装置１０５及び受電装置２０５は、それぞれの基準電位に接続された基準電位電極１０５Ａ，２０５Ａを備えている。送電装置１０５に受電装置２０５を載置した場合、基準電位電極１０５Ａ，２０５Ａは対向し、キャパシタＣｇを形成する。したがって、受電装置２０５の基準電位は、形成されたキャパシタＣｇを介して、送電装置１０５の基準電位と接続される。受電装置２０５の基準電位を、キャパシタＣｇを介して送電装置１０５の基準電位に接続することで、受電装置２０５の基準電位の安定化が図れる。
送電装置１０５は、電源回路１１からの交流電圧を昇圧し、アクティブ電極１３及びパッシブ電極１４へ印加する昇圧部１７を備えている。昇圧部１７は、二つの圧電トランス１７１，１７２を有している。圧電トランス１７１は、本発明に係る「第３圧電トランス」に相当し、圧電トランス１７１は、本発明に係る「第４圧電トランス」に相当する。
圧電トランス１７１は、第１電極Ｅ５１、第２電極Ｅ５２、第３電極Ｅ５３及び第４電極Ｅ５４を備えている。圧電トランス１７２は、第１電極Ｅ６１、第２電極Ｅ６２、第３電極Ｅ６３及び第４電極Ｅ６４を備えている。第１電極Ｅ５１，Ｅ６１は、本発明に係る「第１電圧入力電極」に相当する。第２電極Ｅ５２，Ｅ６２は、本発明に係る「第２電圧入力電極」に相当する。第３電極Ｅ５３，Ｅ６３は、本発明に係る「第１電圧出力電極」に相当する。第４電極Ｅ５４，Ｅ６４は、本発明に係る「第２電圧出力電極」に相当する。
圧電トランス１７１の第１電極Ｅ５１及び第２電極Ｅ５２は電源回路１１に接続されている。第３電極Ｅ５３は、アクティブ電極１３に接続されている。第４電極Ｅ５４は、圧電トランス１７２の第３電極Ｅ６３、及び、送電装置１０５の基準電位に接続されている。
圧電トランス１７２の第１電極Ｅ６１及び第２電極Ｅ６２は、電源回路１１に接続されている。第３電極Ｅ６３は、圧電トランス１７１の第４電極Ｅ５４、及び、送電装置１０５の基準電位に接続されている。第４電極Ｅ６４は、パッシブ電極１４に接続されている。
なお、圧電トランス１７１の第２電極Ｅ５２と、圧電トランス１７２の第１電極Ｅ６１とはそれぞれ、電源回路１１に接続しているが、圧電トランス１７１の第２電極Ｅ５２と、圧電トランス１７２の第１電極Ｅ６１とが互いに接続された構成でもよい。
圧電トランス１７１，１７２には電極間に寄生容量（キャパシタ）が生じる。圧電トランス１７１の第１電極Ｅ５１及び第２電極Ｅ５２間に生じる寄生容量をＣ３１で表し、第３電極Ｅ５３及び第４電極Ｅ５４間に生じる寄生容量をＣ３２で表す。また、第１電極Ｅ５１及び第２電極Ｅ５２と第３電極Ｅ５３及び第４電極Ｅ５４との間に生じる寄生容量をＣ３３で表す。
また、圧電トランス１７２の第１電極Ｅ６１及び第２電極Ｅ６２間に生じる寄生容量をＣ４１で表し、第３電極Ｅ６３及び第４電極Ｅ６４間に生じる寄生容量をＣ４２で表す。また、第１電極Ｅ６１及び第２電極Ｅ６２間と第３電極Ｅ６３及び第４電極Ｅ６４との間に生じる寄生容量をＣ４３で表す。
受電装置２０５は、アクティブ電極２３及びパッシブ電極２４に誘起される電圧を降圧し、ダイオードブリッジＤＢへ供給する降圧部２７を備えている。降圧部２７は、二つの圧電トランス２７１，２７２を有している。圧電トランス２７１は、本発明に係る「第１圧電トランス」に相当する。圧電トランス２７２は、本発明に係る「第２圧電トランス」に相当する。
圧電トランス２７１は、第１電極Ｅ７１、第２電極Ｅ７２、第３電極Ｅ７３及び第４電極Ｅ７４を備えている。圧電トランス２７２は、第１電極Ｅ８１、第２電極Ｅ８２、第３電極Ｅ８３及び第４電極Ｅ８４を備えている。第１電極Ｅ７１，Ｅ８１は、本発明に係る「第１電圧入力電極」に相当する。第２電極Ｅ７２，Ｅ８２は、本発明に係る「第２電圧入力電極」に相当する。第３電極Ｅ７３，Ｅ８３は、本発明に係る「第１電圧出力電極」に相当する。第４電極Ｅ７４，Ｅ８４は、本発明に係る「第２電圧出力電極」に相当する。
圧電トランス２７１の第１電極Ｅ７１は、アクティブ電極２３に接続されている。第２電極Ｅ７２は、圧電トランス２７２の第１電極Ｅ８１、及び、受電装置２０５の基準電位に接続されている。第３電極Ｅ７３及び第４電極Ｅ７４は、ダイオードブリッジＤＢに接続されている。
圧電トランス２７２の第１電極Ｅ８１は、圧電トランス２７１の第２電極Ｅ７２、及び、受電装置２０５の基準電位に接続されている。第２電極Ｅ８２は、パッシブ電極２４に接続されている。第３電極Ｅ８３及び第４電極Ｅ８４は、ダイオードブリッジＤＢに接続されている。
なお、圧電トランス２７１の第４電極Ｅ７４と、圧電トランス２７２の第３電極Ｅ８３とはそれぞれ、ダイオードブリッジＤＢに接続しているが、圧電トランス２７１の第４電極Ｅ７４と、圧電トランス２７２の第３電極Ｅ８３とが互いに接続された構成でもよい。
圧電トランス２７１，２７２には電極間に寄生容量が生じる。圧電トランス２７１の第１電極Ｅ７１及び第２電極Ｅ７２間に生じる寄生容量をＣ５１で表し、第３電極Ｅ７３及び第４電極Ｅ７４間に生じる寄生容量をＣ５２で表す。また、第１電極Ｅ７１及び第２電極Ｅ７２と第３電極Ｅ７３及び第４電極Ｅ７４との間に生じる寄生容量をＣ５３で表す。
また、圧電トランス２７２の第１電極Ｅ８１及び第２電極Ｅ８２間に生じる寄生容量をＣ６１で表し、第３電極Ｅ８３及び第４電極Ｅ８４間に生じる寄生容量をＣ６２で表す。また、第１電極Ｅ８１及び第２電極Ｅ８２と第３電極Ｅ８３及び第４電極Ｅ８４との間に生じる寄生容量をＣ６３で表す。
ここで、圧電トランス１７１，１７２，２７１，２７２の具体的構成について説明する。本実施形態では、圧電トランス１７１，１７２，２７１，２７２はそれぞれ別の圧電体素体に形成されている。圧電トランス１７１，１７２，２７１，２７２それぞれは同じ構成であり、入力側、出力側ともに圧電対素体の厚み方向に分極されている。以下では、圧電トランス２７１について説明する。
図１１は、実施形態５に係る圧電トランス２７１の一例を示す図である。圧電トランス２７１は、例えばＰＺＴ系セラミックスシートが積層されて形成された圧電体３０１を備えている。圧電体３０１は、長さ方向に沿って、高インピーダンスの駆動部Ａ１と、低インピーダンスの発電部Ａ２と、駆動部Ａ１及び発電部Ａ２の間に形成された絶縁部Ａ３とを有している。
駆動部Ａ１での圧電体３０１は厚み方向に分極されている。そして、駆動部Ａ１では、圧電体３０１内部に内部電極３０２，３０３が厚み方向に沿って交互に積層され、上下面に第１電極Ｅ７１及び第２電極Ｅ７２が設けられている。内部電極３０２は、側面電極３０４により第１電極Ｅ７１と接続され、内部電極３０３は、側面電極３０４に対向する位置に形成された側面電極（不図示）により第２電極Ｅ７２と接続されている。
発電部Ａ２では、圧電体３０１の厚み方向に分極されている。発電部Ａ２では、圧電体３０１と内部電極３０５，３０６を交互に複数枚積層しており、上下面に第３電極Ｅ７３及び第４電極Ｅ７４が形成されている。内部電極３０５は、側面電極３０７により第３電極Ｅ７３と接続されている。破線で示す内部電極３０６は、側面電極３０７が形成された面側には露出せず、反対面側に露出している。そして、内部電極３０６は、側面電極３０７に対向する位置に形成された側面電極（不図示）により第４電極Ｅ７４と接続されている。
この構造を有する圧電トランス２７１において、駆動部Ａ１の第１電極Ｅ７１及び第２電極Ｅ７２に交流電圧を入力して駆動させると、発電部Ａ２の第３電極Ｅ７３及び第４電極Ｅ７４から降圧された電圧が出力される。なお、図１１に示す構造の圧電トランスは、駆動部Ａ１、発電部Ａ２の積層構成を調整することにより、降圧及び昇圧の変圧比を設定できる。
図１２は、図１０に示すワイヤレス電力伝送システム５の等価回路図である。図１２では、昇圧部１７の圧電トランス１７１，１７２、及び、降圧部２７の圧電トランス２７１，２７２それぞれを、等価回路で示している。
昇圧部１７は変圧部１７０を有している。この変圧部１７０は電源回路１１と、アクティブ電極１３及びパッシブ電極１４との間に接続されている。また、圧電トランス１７１，１７２に生じるキャパシタＣ３３，Ｃ４３の直列回路と、キャパシタＣ３２，Ｃ４２の直列回路とが、アクティブ電極１３及びパッシブ電極１４の間に接続されている。キャパシタＣ３３，Ｃ４３の接続点、及び、キャパシタＣ３２，Ｃ４２の接続点は、それぞれ基準電位に接続されている。
なお、図１２では、圧電トランス１７１，１７２に生じるキャパシタＣ３１，Ｃ４１の図示は省略している。
降圧部２７は変圧部２７０を有している。この変圧部２７０は、アクティブ電極２３及びパッシブ電極２４と、ダイオードブリッジＤＢとの間に接続されている。また、圧電トランス２７１，２７２に生じるキャパシタＣ５１，Ｃ６１の直列回路と、キャパシタＣ５３，Ｃ６３の直列回路とが、アクティブ電極２３及びパッシブ電極２４の間に接続されている。キャパシタＣ５１，Ｃ６１の接続点、及び、キャパシタＣ５３，Ｃ６３の接続点は基準電位に接続されている。図１２では、圧電トランス２７１，２７２に生じるキャパシタＣ５２，Ｃ６２の図示は省略している。
この回路構成において、送電装置１０５の昇圧部１７では、並列接続されたキャパシタＣ３２，Ｃ３３と、並列接続されたキャパシタＣ４２，Ｃ４３とが、直列接続された構成と等価的に表せる。また、受電装置２０５の降圧部２７では、並列接続されたキャパシタＣ５１，Ｃ５３と、並列接続されたキャパシタＣ６１，Ｃ６３とが、直列接続された構成と等価的に表せる。
ここで、キャパシタＣ３２，Ｃ３３，Ｃ４２，Ｃ４３，Ｃ５１，Ｃ５３，Ｃ６１，Ｃ６３それぞれのキャパシタンスをＣ３２，Ｃ３３，Ｃ４２，Ｃ４３，Ｃ５１，Ｃ５３，Ｃ６１，Ｃ６３で表す。この場合、図１２に示すキャパシタＣ３２，Ｃ３３，Ｃ４２，Ｃ４３は、Ｃ３２＋Ｃ３３のキャパシタンスを有するキャパシタと、Ｃ４２＋Ｃ４３のキャパシタンスを有するキャパシタとが直列接続された構成で表せる。また、図１２に示すキャパシタＣ５１，Ｃ５３，Ｃ６１，Ｃ６３は、Ｃ５１＋Ｃ５３のキャパシタンスを有するキャパシタと、Ｃ６１＋Ｃ６３のキャパシタンスを有するキャパシタとが直列接続された構成となる。
この場合、実施形態１で説明したように、パッシブ電極１４，２４の面積は、アクティブ電極１３，２３の面積よりも大きい、又は同じであり、Ｃａａ≦Ｃｐｐの関係が成り立つ。そして、Ｃ３２＋Ｃ３３≦Ｃ４２＋Ｃ４３、かつ、Ｃ５１＋Ｃ５３≦Ｃ６１＋Ｃ６３を満たすように、圧電トランス１７１，１７２，２７１，２７２を選択する。これにより、受電装置２０５の基準電位の変動を抑制できる。そして、その結果、基準電位の変動による不具合、例えば、装置の誤作動等を防止できる。
以下に、圧電トランス１７１，１７２，２７１，２７２に生じる寄生容量の測定方法について説明する。
図１３は、圧電トランス２７１に生じる寄生容量の測定方法を説明するための図である。なお、図１３では、圧電トランス２７１に生じる寄生容量の測定方法について説明するが、他の圧電トランス１７１，１７２，２７２に生じる寄生容量の測定方法も同様である。
圧電トランス２７１の第１電極Ｅ７１に定電流源１５０を接続し、第２電極Ｅ７２はグランドに接続する。また、第３電極Ｅ７３及び第４電極Ｅ７４は短絡し、グランドに接続する。この接続構成において、キャパシタＣ５３のキャパシタンスは、圧電トランス２７１に入力される電圧Ｖｉｎと、圧電トランス２７１から出力される電流Ｉｏｕｔとから、Ｃ５３＝Ｉｏｕｔ／２πｆＶｉｎの式により求めることができる。
なお、圧電トランス２７１に生じるキャパシタＣ５１は、第１電極Ｅ７１及び第２電極Ｅ７２間に生じる容量、キャパシタＣ５２は、第３電極Ｅ７３及び第４電極Ｅ７４間に生じる容量である。したがって、例えば、キャパシタＣ５１のキャパシタンスは、第１電極Ｅ７１と第２電極Ｅ７２との間の容量を測定することで得られる。また、キャパシタＣ５２のキャパシタンスは、第３電極Ｅ７３と第４電極Ｅ７４との間の容量を測定することで得られる。
以上のように、Ｃ３２＋Ｃ３３≦Ｃ４２＋Ｃ４３、かつ、Ｃ５１＋Ｃ５３≦Ｃ６１＋Ｃ６３の条件が満たされるように、圧電トランス１７１，１７２，２７１，２７２を選択することで、受電装置２０５の基準電位の変動を抑制できる。そして、その結果、基準電位の変動による不具合、例えば、装置の誤作動等を防止できる。
なお、本実施形態では、送電装置１０５及び受電装置２０５それぞれが圧電トランスを備えた構成としているが、送電装置１０５及び受電装置２０５の一方のみが圧電トランスを備えていてもよい。
送電装置１０５のみが圧電トランスを備えている場合、受電装置２０５の降圧部２７は、巻線トランスで構成される。そして、この場合、Ｃ３２＋Ｃ３３＜Ｃ４２＋Ｃ４３を満たすように、圧電トランス１７１，１７２を選択する。受電装置２０５のみが圧電トランスを備えている場合、送電装置１０５の昇圧部１７は、巻線トランスで構成される。そして、この場合、Ｃ５１＋Ｃ５３≦Ｃ６１＋Ｃ６３を満たすように、圧電トランス２７１，２７２を選択する。
また、本実施形態では、受電装置２０５の降圧部２７において、圧電トランス２７１の入力電極Ｅ７２と、圧電トランス２７２の入力電極Ｅ８１とはそれぞれ基準電位に接続しているが、接続していなくてもよい。この場合、圧電トランス２７１，２７２の入力電極側と出力電極側とが絶縁状態となるため、グランド経由で入力電極側に流れ込むノイズを抑制できる。そして、この場合では、Ｃ５３≦Ｃ６３を満たすよう、圧電トランス２７１，２７２を選択することで、受電装置２０５の基準電位の変動を抑制できる。
同様に、送電装置１０５において、圧電トランス１７１の第４電極Ｅ５４と、圧電トランス１７２の第３電極Ｅ６３とが、送電装置１０５の基準電位に接続していなくてもよい。この場合では、Ｃ３３≦Ｃ４３を満たすよう、圧電トランス１７１，１７２を選択することで、受電装置２０５の基準電位の変動を抑制できる。
（実施形態６）
実施形態５では、入出力部がともに圧電体素体の厚み方向に分極された圧電トランスを用いているのに対し、本実施形態では、入力部もしくは出力部のいずれか一方が圧電体素体の長手方向に分極され、他方が厚み方向に分極された圧電トランスを用いている点で、実施形態５と相違する。以下、実施形態５との相違点について説明する。
図１４は、実施形態６に係るワイヤレス電力伝送システム６の回路図である。
ワイヤレス電力伝送システム６が備える送電装置１０６は、電源回路１１からの交流電圧を昇圧し、アクティブ電極１３及びパッシブ電極１４へ印加する昇圧部１８を備えている。昇圧部１８は、二つの圧電トランス１８１，１８２を有している。圧電トランス１８１は、本発明に係る「第３圧電トランス」に相当する。圧電トランス１８２は、本発明に係る「第４圧電トランス」に相当する。
圧電トランス１８１は、第１電極Ｅ９１、第２電極Ｅ９２、第３電極Ｅ９３及び第４電極Ｅ９４を備えている。圧電トランス１７２は、第１電極Ｅ１０１、第２電極Ｅ１０２、第３電極Ｅ１０３及び第４電極Ｅ１０４を備えている。第１電極Ｅ９１，Ｅ１０１は、本発明に係る「第１電圧入力電極」に相当する。第２電極Ｅ９２，Ｅ１０２は、本発明に係る「第２電圧入力電極」に相当する。第３電極Ｅ９３，Ｅ１０３は、本発明に係る「第１電圧出力電極」に相当する。第４電極Ｅ９４，Ｅ１０４は、本発明に係る「第２電圧出力電極」に相当する。
圧電トランス１８１の第１電極Ｅ９１及び第２電極Ｅ９２は電源回路１１に接続されている。また、第１電極Ｅ９１は、送電装置１０６の基準電位にも接続されている。第３電極Ｅ９３はアクティブ電極１３に接続されている。第４電極Ｅ９４は、圧電トランス１８２の第３電極Ｅ１０３、及び、送電装置１０６の基準電位に接続されている。
圧電トランス１８２の第１電極Ｅ１０１及び第２電極Ｅ１０２は、電源回路１１に接続されている。また、第１電極Ｅ１０１は、送電装置１０６の基準電位にも接続されている。第４電極Ｅ１０４はパッシブ電極１４に接続されている。第３電極Ｅ１０３は、圧電トランス１８１の第４電極Ｅ９４、及び、送電装置１０６の基準電位に接続されている。
圧電トランス１８１，１８２には電極間に寄生容量が生じる。圧電トランス１８１の第１電極Ｅ９１及び第２電極Ｅ９２と、第３電極Ｅ９３との間に生じる寄生容量をＣａ１で表し、第１電極Ｅ９１及び第２電極Ｅ９２と、第４電極Ｅ９４との間に生じる寄生容量をＣｂ１で表す。また、第１電極Ｅ９１と第２電極Ｅ９２との間に生じる寄生容量をＣｃ１で表す。
同様に、圧電トランス１８２の第１電極Ｅ１０１及び第２電極Ｅ１０２と、第３電極Ｅ１０３との間に生じる寄生容量をＣａ２で表し、第１電極Ｅ１０１及び第２電極Ｅ１０２と、第４電極Ｅ１０４との間に生じる寄生容量をＣｂ２で表す。また、第１電極Ｅ１０１と第２電極Ｅ１０２との間に生じる寄生容量をＣｃ２で表す。
ワイヤレス電力伝送システム６が備える受電装置２０６は、アクティブ電極２３及びパッシブ電極２４に誘起される電圧を降圧し、ダイオードブリッジＤＢへ供給する降圧部２８を備えている。降圧部２８は、二つの圧電トランス２８１，２８２を有している。圧電トランス２８１は、本発明に係る「第１圧電トランス」に相当する。圧電トランス２８２は、本発明に係る「第２圧電トランス」に相当する。
圧電トランス２８１は、第１電極Ｅ１１１、第２電極Ｅ１１２、第３電極Ｅ１１３及び第４電極Ｅ１１４を備えている。圧電トランス２８２は、第１電極Ｅ１２１、第２電極Ｅ１２２、第３電極Ｅ１２３及び第４電極Ｅ１２４を備えている。第１電極Ｅ１１１，Ｅ１２１は、本発明に係る「第１電圧出力電極」に相当する。第２電極Ｅ１１２，Ｅ１２２は、本発明に係る「第２電圧出力電極」に相当する。第３電極Ｅ１１３，Ｅ１２３は、本発明に係る「第１電圧入力電極」に相当する。第４電極Ｅ１１４，Ｅ１２４は、本発明に係る「第２電圧入力電極」に相当する。
圧電トランス２８１の第１電極Ｅ１１１及び第２電極Ｅ１１２は、ダイオードブリッジＤＢに接続されている。第３電極Ｅ１１３はアクティブ電極２３に接続されている。第４電極Ｅ１１４は、圧電トランスＥ２８２の第３電極Ｅ１２３、及び、受電装置２０６の基準電位に接続されている。
圧電トランス２８２の第１電極Ｅ１２１及び第２電極Ｅ１２２は、ダイオードブリッジＤＢに接続されている。第４電極Ｅ１２４はパッシブ電極２４に接続されている。第３電極Ｅ１２３は、圧電トランスＥ２８１の第４電極Ｅ１１４、及び、受電装置２０６の基準電位に接続されている。
圧電トランス２８１，２８２には電極間に寄生容量が生じる。圧電トランス２８１の第１電極Ｅ１１１及び第２電極Ｅ１１２と、第３電極Ｅ１１３との間に生じる寄生容量をＣａ３で表し、第１電極Ｅ１１１及び第２電極Ｅ１１２と、第４電極Ｅ１１４との間に生じる寄生容量をＣｂ３で表す。また、第１電極Ｅ１１１と第２電極Ｅ１１２との間に生じる寄生容量をＣｃ３で表す。
同様に、圧電トランス２８２の第１電極Ｅ１２１及び第２電極Ｅ１２２と、第３電極Ｅ１２３との間に生じる寄生容量をＣａ４で表し、第１電極Ｅ１２１及び第２電極Ｅ１２２と、第４電極Ｅ１２４との間に生じる寄生容量をＣｂ４で表す。また、第１電極Ｅ１２１と第２電極Ｅ１２２との間に生じる寄生容量をＣｃ４で表す。
ここで、圧電トランス１８１，１８２，２８１，２８２の具体的構成について説明する。本実施形態では、圧電トランス１８１，１８２，２８１，２８２は、入力部もしくは出力部のいずれか一方が圧電体素体の長手方向に分極され、他方が厚み方向に分極された圧電トランスである。圧電トランス１８１，１８２，２８１，２８２それぞれは同じ構成であり、以下では、圧電トランス２８１について説明する。
図１５は、実施形態６に係る圧電トランス２８１の一例を示す図である。圧電トランス２８１は、例えばＰＺＴ系セラミックスシートが積層されて形成された圧電体４０１を備えている。
圧電トランス２８１は、（３λ／２）共振モードで長さ方向に振動するものとする。ここで、λは長さ方向の振動の１波長である。したがって、圧電体４０１の長さは（３λ／２）としている。ここで、圧電体４０１の幅及び厚みは（λ／２）未満とすることが好ましい。そうすることで、幅方向及び厚み方向の振動が長さ方向の振動に結合せず、圧電トランス２８１全体の振動が不安定とならない。
圧電体４０１は、第１領域Ｂ１、第２領域Ｂ２、第３領域Ｂ３が形成されている。各領域Ｂ１〜Ｂ３の長さは、何れもλ／２である。
第１領域Ｂ１及び第３領域Ｂ３は、圧電体の長さ方向に平行に分極されており、第２領域Ｂ２は、厚み方向に平行に分極されている。第１領域Ｂ１と第３領域Ｂ３とは逆方向に分極されている。分極処理の方法としては、例えば、圧電体板を１７０℃の絶縁油中で２ｋＶ／ｍｍの電圧を印加する方法等が挙げられる。
第２領域Ｂ２には、第１電極Ｅ１１１及び第２電極Ｅ１１２が圧電体４０１の側面に対向するよう設けられている。また、第２領域Ｂ２には、厚み方向に積層された複数の内部電極４０２が設けられている。この内部電極４０２は、交互に第１電極Ｅ１１１及び第２電極Ｅ１１２に接続している。
同様に、第１領域Ｂ１には、一対の第３電極Ｅ１１３Ａ，１１３Ｂが圧電体４０１の側面に対向するよう設けられている。一対の第３電極Ｅ１１３Ａ，１１３Ｂは、図１４に示す第３電極Ｅ１１３に相当する。第１領域Ｂ１には、厚み方向に積層された複数の内部電極４０３が設けられている。この内部電極４０３は、全てが第３電極Ｅ１１３Ａ，１１３Ｂの両方に接続している。
第３領域Ｂ３には、一対の第４電極Ｅ１１４Ａ，１１４Ｂが圧電体４０１の側面に対向するよう設けられている。一対の第４電極Ｅ１１４Ａ，１１４Ｂは、図１４に示す第４電極Ｅ１１４に相当する。第３領域Ｂ３には、厚み方向に積層された複数の内部電極４０４が設けられている。この内部電極４０４は、全てが第４電極Ｅ１１４Ａ，１１４Ｂの両方に接続している。
以上のように構成された圧電トランス２８１において、一対の第３電極Ｅ１１３Ａ，１１３Ｂ、及び、一対の第４電極Ｅ１１４Ａ，１１４Ｂから電圧が入力されると、第１領域Ｂ１及び第３領域Ｂ３には分極方向（長さ方向）に電界が加えられる。そして、逆圧電効果により分極方向、すなわち、圧電体４０１の長さ方向に縦振動が励振される。縦振動が励振されると、第２領域Ｂ２では分極方向に機械的歪みが生じ、圧電横効果により分極方向に電位差が発生する。この電位差により第２領域Ｂ２が低電圧部となり、第２領域Ｂ２の第１電極Ｅ１１１及び第２電極Ｅ１１２からから低電圧が取り出される。
以下に、本実施形態に係る圧電トランス１８１，１８２，２８１，２８２に生じる寄生容量と、実施形態５に係る圧電トランス１７１，１７２，２７１，２７２に生じる寄生容量との関係について説明する。ここでは、本実施形態に係る圧電トランス２８１に生じるキャパシタＣａ３，Ｃｂ３，Ｃｃ３と、実施形態５に係る圧電トランス２７１に生じるキャパシタＣ５１，Ｃ５２，Ｃ５３（図１０参照）との関係を例に挙げて説明する。
キャパシタＣａ３，Ｃｂ３，Ｃｃ３のキャパシタンスをそれぞれ、Ｃａ３，Ｃｂ３，Ｃｃ３で表すと、キャパシタＣ５１，Ｃ５２，Ｃ５３に対応するキャパシタンスはそれぞれ、Ｃ５１＝（１／Ｃａ３＋１／Ｃｂ３）−１、Ｃ５２＝Ｃｃ３、Ｃ５３＝Ｃａ３＋Ｃｂ３で表すことができる。
同様に、圧電トランス１８１に生じるキャパシタＣａ１，Ｃｂ１，Ｃｃ１は、圧電トランス１７１に生じるキャパシタＣ３１，Ｃ３２，Ｃ３３と、同様の対応関係を有する。圧電トランス１８２に生じるキャパシタＣａ２，Ｃｂ２，Ｃｃ２は、圧電トランス１７２に生じるキャパシタＣ４１，Ｃ４２，Ｃ４３と、同様の対応関係を有する。圧電トランス２８２に生じるキャパシタＣａ４，Ｃｂ４，Ｃｃ４は、圧電トランス２７２に生じるキャパシタＣ６１，Ｃ６２，Ｃ６３と、同様の対応関係を有する。
これらの関係から、Ｃ３２＋Ｃ３３≦Ｃ４２＋Ｃ４３、かつ、Ｃ５１＋Ｃ５３≦Ｃ６１＋Ｃ６３を満たすように、圧電トランス１８１，１８２，２８１，２８２を選択する。これにより、受電装置２０６の基準電位の変動を抑制できる。そして、その結果、基準電位の変動による不具合、例えば、装置の誤作動等を防止できる。
以下に、圧電トランス１８１，１８２，２８１，２８２に生じる寄生容量の測定方法について説明する。
図１６は、圧電トランス２８１に生じるキャパシタの測定方法を説明するための図である。なお、図１６では、圧電トランス２８１に生じるキャパシタの測定方法のみを説明するが、他の圧電トランス１８１，１８２，２８２に生じるキャパシタの測定方法も同様である。
圧電トランス２８１の第３電極Ｅ１１３に定電流源１５０を接続し、第４電極Ｅ１１４はグランドに接続する。また、第１電極Ｅ１１１及び第２電極Ｅ１１２は短絡し、グランドに接続する。この接続構成において、キャパシタＣａ３（＝キャパシタＣ５３）のキャパシタンスは、圧電トランス２８１に入力される電圧Ｖｉｎと、圧電トランス２８１から出力される電流Ｉｏｕｔとから、Ｃａ３＝Ｃ５３＝Ｉｏｕｔ／２πｆＶｉｎの式により求めることができる。
圧電トランス２８１の第３電極Ｅ１１３及び第４電極Ｅ１１４間の容量を測定することで、キャパシタＣａ３，Ｃｂ３を直列接続した場合のキャパシタンスが測定できる。これにより、前記のＣ５１＝（１／Ｃａ３＋１／Ｃｂ３）−１から、キャパシタンスＣ５１を測定できる。また、第１電極Ｅ１１１及び第２電極Ｅ１１２間の容量を測定することで、前記のＣ５２＝Ｃｃ３からキャパシタンスＣ５２を測定できる。
以上のように、Ｃ３２＋Ｃ３３≦Ｃ４２＋Ｃ４３、かつ、Ｃ５１＋Ｃ５３≦Ｃ６１＋Ｃ６３の条件が満たされるように、圧電トランス１８１，１８２，２８１，２８２を選択することで、受電装置２０６の基準電位の変動を抑制できる。そして、その結果、基準電位の変動による不具合、例えば、装置の誤作動等を防止できる。
１，５，６…ワイヤレス電力伝送システム
１１…電源回路
１２…昇圧トランス（第２トランス）
１３，２３…アクティブ電極
１４，２４…パッシブ電極
１５，１６,１７…昇圧部（第２トランス）
２５，２６，２７…降圧部（第１トランス）
１０１，１０２，１０３，１０５，１０６…送電装置
１６１，１７１…圧電トランス（第３圧電トランス）
１６２，１７２…圧電トランス（第４圧電トランス）
２０１，２０２，２０３，２０５，２０６…受電装置
２６１，２７１…圧電トランス（第１圧電トランス）
２６２，２８１…圧電トランス（第２圧電トランス）
Ｃ１１…キャパシタ（第１静電容量）
Ｃ１２…キャパシタ（第２静電容量）
Ｃ１３…キャパシタ（第３静電容量）
Ｃ１４…キャパシタ（第４静電容量）
Ｃ１５…キャパシタ（第１圧電トランスの入力容量）
Ｃ１６…キャパシタ（第２圧電トランスの入力容量）
Ｃ１７…キャパシタ（第３圧電トランスの入力容量）
Ｃ１８…キャパシタ（第４圧電トランスの入力容量）
Ｃｏ…キャパシタ
Ｃａ，Ｃｐ…キャパシタ
ＤＢ…ダイオードブリッジ
Ｅ１１，Ｅ２１…第１電極（電圧入力電極）
Ｅ３１，Ｅ４１…第１電極（電圧出力電極）
Ｅ５１，Ｅ６１，Ｅ７１，Ｅ８１，Ｅ９１，Ｅ１０１，Ｅ１１３，Ｅ１２３…第１電極（第１電圧入力電極）
Ｅ１２，Ｅ２２，Ｅ３２，Ｅ４２…第２電極（基準電位用電極）
Ｅ５２，Ｅ６２，Ｅ７２，Ｅ８２，Ｅ９２，Ｅ１０２，Ｅ１１４，Ｅ１２４…第２電極（第２電圧入力電極）
Ｅ１３，Ｅ２３…第３電極（電圧出力電極）
Ｅ３３，Ｅ４３…第３電極（電圧入力電極）
Ｅ５３，Ｅ６３，Ｅ７３，Ｅ８３，Ｅ９３，Ｅ１０３，Ｅ１１１，Ｅ１２１…第３電極（第１電圧出力電極）
Ｅ５４，Ｅ６４，Ｅ７４，Ｅ８４，Ｅ９４，Ｅ１０４，Ｅ１１２，Ｅ１２２…第３電極（第２電圧出力電極）
Ｌ１…インダクタ
Ｌ２…インダクタ
ｎ１…１次コイル
ｎ２…２次コイル
Ｒ１…抵抗成分
ＲＧ…受電装置側基準電位点
ＴＧ…送電装置側基準電位点
ＲＬ…負荷回路
Ｔ１１…巻線トランス（第３巻線トランス）
Ｔ１２…巻線トランス（第４巻線トランス）
Ｔ２１…巻線トランス（第１巻線トランス）
Ｔ２２…巻線トランス（第２巻線トランス）
Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４…インピーダンス

Claims (17)

  1. 送電装置の送電側アクティブ電極に対向する受電側アクティブ電極と、前記送電装置の送電側パッシブ電極に対向する受電側パッシブ電極と、前記受電側アクティブ電極及び前記受電側パッシブ電極に誘起される電圧が印加される降圧部と、前記降圧部により励起された電圧が印加される負荷回路とを備え、前記送電側アクティブ電極と前記受電側アクティブ電極とに印加される電圧を相対的に高くし、前記送電側パッシブ電極と前記受電側パッシブ電極とに印加される電圧を相対的に低くして、電界結合により前記送電装置から電力が伝送される受電装置において、
    前記降圧部は、
    １次コイル及び２次コイルを有し、前記１次コイルの第１端が前記受電側アクティブ電極に接続され、第２端が自装置の基準電位に接続された第１巻線トランスと、
    １次コイル及び２次コイルを有し、前記１次コイルの第１端が前記受電側パッシブ電極に接続され、第２端が自装置の基準電位に接続された第２巻線トランスと、
    を有し、
    前記第１巻線トランスの前記１次コイルのインダクタンスをＬ１１、前記１次コイルの前記第１端と前記第２端との間に生じる第１静電容量をＣ１１、前記第２巻線トランスの１次コイルのインダクタンスをＬ１２、前記１次コイルの前記第１端と前記第２端との間に生じる第２静電容量をＣ１２、電力伝送の動作角周波数をωで表すと、
    １／ωＣ１１＜ωＬ１１、１／ωＣ１２＜ωＬ１２である場合、Ｃ１１≦Ｃ１２であり、
    １／ωＣ１１＞ωＬ１１、１／ωＣ１２＞ωＬ１２である場合、Ｌ１１≧Ｌ１２である、
    受電装置。
  2. 前記第１静電容量及び前記第２静電容量は、前記第１巻線トランス、及び前記第２巻線トランスの前記１次コイルの巻線間浮遊容量である、
    請求項１に記載の受電装置。
  3. 送電装置の送電側アクティブ電極に対向する受電側アクティブ電極と、前記送電装置の送電側パッシブ電極に対向する受電側パッシブ電極と、前記受電側アクティブ電極及び前記受電側パッシブ電極に誘起される電圧が印加される降圧部と、前記降圧部により励起された電圧が印加される負荷回路とを備え、前記送電側アクティブ電極と前記受電側アクティブ電極とに印加される電圧を相対的に高くし、前記送電側パッシブ電極と前記受電側パッシブ電極とに印加される電圧を相対的に低くして、電界結合により前記送電装置から電力が伝送される受電装置において、
    前記降圧部は、
    １次コイル及び２次コイルを有する第１巻線トランス及び第２巻線トランスを有し、
    前記第１巻線トランスは、
    前記１次コイルの第１端が前記受電側アクティブ電極に接続され、第２端が前記第２巻線トランスの１次コイルの第１端に接続された構成であり、
    前記第２巻線トランスは、前記１次コイルの第２端が前記受電側パッシブ電極に接続された構成であり、
    前記第１巻線トランスの前記１次コイル及び前記２次コイルの間の静電容量をＣ１３、前記第２巻線トランスの前記１次コイル及び前記２次コイルの間の静電容量をＣ１４で表すと、Ｃ１３≦Ｃ１４である、
    受電装置。
  4. 送電装置の送電側アクティブ電極に対向する受電側アクティブ電極と、前記送電装置の送電側パッシブ電極に対向する受電側パッシブ電極と、前記受電側アクティブ電極及び前記受電側パッシブ電極に誘起される電圧が印加される降圧部と、前記降圧部により励起された電圧が印加される負荷回路とを備え、前記送電側アクティブ電極と前記受電側アクティブ電極とに印加される電圧を相対的に高くし、前記送電側パッシブ電極と前記受電側パッシブ電極とに印加される電圧を相対的に低くして、電界結合により前記送電装置から電力が伝送される受電装置において、
    前記降圧部は、
    電圧入力電極、電圧出力電極、及び、自装置の基準電位に接続される基準電位用電極を有する第１圧電トランス及び第２圧電トランスを有し、
    前記第１圧電トランスは、
    前記電圧入力電極が前記受電側アクティブ電極に接続され、前記電圧出力電極が、前記第２圧電トランスの前記電圧出力電極に接続された構成であり、
    前記第２圧電トランスは、
    前記電圧入力電極が前記受電側パッシブ電極に接続された構成であり、
    前記第１圧電トランスの前記電圧入力電極と前記基準電位用電極との間に生じる静電容量をＣ１５、前記第２圧電トランスの前記電圧入力電極と前記基準電位用電極との間に生じる静電容量をＣ１６で表すと、Ｃ１５≦Ｃ１６である、
    受電装置。
  5. 送電装置の送電側アクティブ電極に対向する受電側アクティブ電極と、前記送電装置の送電側パッシブ電極に対向する受電側パッシブ電極と、前記受電側アクティブ電極及び前記受電側パッシブ電極に誘起される電圧が印加される降圧部と、前記降圧部により励起された電圧が印加される負荷回路とを備え、前記送電側アクティブ電極と前記受電側アクティブ電極とに印加される電圧を相対的に高くし、前記送電側パッシブ電極と前記受電側パッシブ電極とに印加される電圧を相対的に低くして、電界結合により前記送電装置から電力が伝送される受電装置において、
    前記降圧部は、
    第１電圧入力電極、第２電圧入力電極、第１電圧出力電極及び第２電圧出力電極を有する第１圧電トランス及び第２圧電トランスを有し、
    前記第１圧電トランスは、
    前記第１電圧入力電極が前記受電側アクティブ電極に接続され、前記第２電圧入力電極が、自装置の基準電位に接続された構成であり、
    前記第２圧電トランスは、
    前記第２電圧入力電極が前記受電側パッシブ電極に接続され、前記第１電圧入力電極が、前記第１圧電トランスの前記第２電圧入力電極、及び、自装置の基準電位に接続された構成であり、
    前記第１圧電トランスの前記第１電圧入力電極と前記第２電圧入力電極との間に生じる静電容量をＣ５１、前記第１電圧入力電極及び前記第２電圧入力電極と前記第１電圧出力電極及び前記第２電圧出力電極との間に生じる静電容量をＣ５３で表し、
    前記第２圧電トランスの前記第１電圧入力電極と前記第２電圧入力電極との間に生じる静電容量をＣ６１、前記第１電圧入力電極及び前記第２電圧入力電極と前記第１電圧出力電極及び前記第２電圧出力電極との間に生じる静電容量をＣ６３で表すと、
    Ｃ５１＋Ｃ５３≦Ｃ６１＋Ｃ６３である、
    受電装置。
  6. 送電装置の送電側アクティブ電極に対向する受電側アクティブ電極と、前記送電装置の送電側パッシブ電極に対向する受電側パッシブ電極と、前記受電側アクティブ電極及び前記受電側パッシブ電極に誘起される電圧が印加される降圧部と、前記降圧部により励起された電圧が印加される負荷回路とを備え、前記送電側アクティブ電極と前記受電側アクティブ電極とに印加される電圧を相対的に高くし、前記送電側パッシブ電極と前記受電側パッシブ電極とに印加される電圧を相対的に低くして、電界結合により前記送電装置から電力が伝送される受電装置において、
    前記降圧部は、
    第１電圧入力電極、第２電圧入力電極、第１電圧出力電極及び第２電圧出力電極を有する第１圧電トランス及び第２圧電トランスを有し、
    前記第１圧電トランスは、
    前記第１電圧入力電極が前記受電側アクティブ電極に接続された構成であり、
    前記第２圧電トランスは、
    前記第２電圧入力電極が前記受電側パッシブ電極に接続され、前記第１電圧入力電極が、前記第１圧電トランスの前記第２電圧入力電極に接続された構成であり、
    前記第１圧電トランスの前記第１電圧入力電極及び前記第２電圧入力電極と前記第１電圧出力電極及び前記第２電圧出力電極との間に生じる静電容量をＣ５３で表し、
    前記第２圧電トランスの前記第１電圧入力電極及び前記第２電圧入力電極と前記第１電圧出力電極及び前記第２電圧出力電極との間に生じる静電容量をＣ６３で表すと、
    Ｃ５３≦Ｃ６３である、
    受電装置。
  7. 受電装置の受電側アクティブ電極に対向する送電側アクティブ電極と、前記受電装置の受電側パッシブ電極に対向する送電側パッシブ電極と、前記送電側アクティブ電極及び前記送電側パッシブ電極に印加する交流電圧が印加される昇圧部とを備え、前記送電側アクティブ電極と前記受電側アクティブ電極とに印加される電圧を相対的に高くし、前記送電側パッシブ電極と前記受電側パッシブ電極とに印加される電圧を相対的に低くして、電界結合により前記受電装置へ電力を伝送する送電装置において、
    前記昇圧部は、
    １次コイル及び２次コイルを有し、前記２次コイルの第１端が前記送電側アクティブ電極に接続され、第２端が自装置の基準電位に接続された第３巻線トランスと、
    １次コイル及び２次コイルを有し、前記２次コイルの第１端が前記送電側パッシブ電極に接続され、第２端が自装置の基準電位に接続された第４巻線トランスと、
    を有し、
    前記第３巻線トランスの前記２次コイルのインダクタンスをＬ２１、前記１次コイルの前記第１端と前記第２端との間に生じる第１静電容量をＣ２１、前記第４巻線トランスの前記２次コイルのインダクタンスをＬ２２、前記２次コイルの前記第１端と前記第２端との間に生じる第２静電容量をＣ２２、電力伝送の動作角周波数をωで表すと、
    １／ωＣ２１＜ωＬ２１、１／ωＣ２２＜ωＬ２２である場合、Ｃ２１≦Ｃ２２であり、
    １／ωＣ２１＞ωＬ２１、１／ωＣ２２＞ωＬ２２である場合、Ｌ２１≧Ｌ２２である、
    送電装置。
  8. 前記第１静電容量、及び前記第２静電容量は、前記第３巻線トランス、及び前記第４巻線トランスの前記２次コイルの巻線間浮遊容量である、
    請求項７に記載の送電装置。
  9. 受電装置の受電側アクティブ電極に対向する送電側アクティブ電極と、前記受電装置の受電側パッシブ電極に対向する送電側パッシブ電極と、前記送電側アクティブ電極及び前記送電側パッシブ電極に印加する交流電圧が印加される昇圧部とを備え、前記送電側アクティブ電極と前記受電側アクティブ電極とに印加される電圧を相対的に高くし、前記送電側パッシブ電極と前記受電側パッシブ電極とに印加される電圧を相対的に低くして、電界結合により前記受電装置へ電力を伝送する送電装置において、
    前記昇圧部は、
    １次コイル及び２次コイルを有する第３巻線トランス及び第４巻線トランスを有し、
    前記第３巻線トランスは、前記２次コイルの第１端が前記送電側アクティブ電極に接続され、第２端が前記第４巻線トランスの前記２次コイルの第１端に接続された構成であり、
    前記第４巻線トランスは、前記２次コイルの第２端が前記送電側パッシブ電極に接続された構成であり、
    前記第３巻線トランスの１次コイル、及び前記２次コイルの間の静電容量をＣ２３、前記第４巻線トランスの１次コイル、及び前記２次コイルの間の静電容量をＣ２４で表すと、Ｃ２３≦Ｃ２４である、
    送電装置。
  10. 受電装置の受電側アクティブ電極に対向する送電側アクティブ電極と、前記受電装置の受電側パッシブ電極に対向する送電側パッシブ電極と、前記送電側アクティブ電極及び前記送電側パッシブ電極に印加する交流電圧が印加される昇圧部とを備え、前記送電側アクティブ電極と前記受電側アクティブ電極とに印加される電圧を相対的に高くし、前記送電側パッシブ電極と前記受電側パッシブ電極とに印加される電圧を相対的に低くして、電界結合により前記受電装置へ電力を伝送する送電装置において、
    前記昇圧部は、
    電圧入力電極、電圧出力電極及び自装置の基準電位に接続される基準電位用電極を有する第３圧電トランス及び第４圧電トランスを有し、
    前記第３圧電トランスは、
    前記電圧出力電極が前記送電側アクティブ電極に接続され、前記電圧入力電極が、前記第４圧電トランスの前記電圧入力電極に接続された構成であり、
    前記第４圧電トランスは、
    前記電圧出力電極が前記送電側パッシブ電極に接続された構成であり、
    前記第３圧電トランスの前記電圧出力電極と前記基準電位用電極との間に生じる静電容量をＣ２５、前記第４圧電トランスの前記電圧出力電極と前記基準電位用電極との間に生じる静電容量をＣ２６で表すと、Ｃ２５≦Ｃ２６である、
    送電装置。
  11. 受電装置の受電側アクティブ電極に対向する送電側アクティブ電極と、前記受電装置の受電側パッシブ電極に対向する送電側パッシブ電極と、前記送電側アクティブ電極及び前記送電側パッシブ電極に印加する交流電圧が印加される昇圧部とを備え、前記送電側アクティブ電極と前記受電側アクティブ電極とに印加される電圧を相対的に高くし、前記送電側パッシブ電極と前記受電側パッシブ電極とに印加される電圧を相対的に低くして、電界結合により前記受電装置へ電力を伝送する送電装置において、
    前記昇圧部は、
    第１電圧入力電極、第２電圧入力電極、第１電圧出力電極及び第２電圧出力電極を有する第３圧電トランス及び第４圧電トランスを有し、
    前記第３圧電トランスは、
    前記第１電圧出力電極が前記送電側アクティブ電極に接続され、前記第２電圧出力電極が自装置の基準電位に接続された構成であり、
    前記第４圧電トランスは、
    前記第２電圧出力電極が前記送電側パッシブ電極に接続され、前記第１電圧出力電極が、前記第３圧電トランスの前記第２電圧出力電極、及び、自装置の基準電位に接続された構成であり、
    前記第３圧電トランスの前記第１電圧出力電極と前記第２電圧出力電極との間に生じる静電容量をＣ３２、前記第１電圧入力電極及び前記第２電圧入力電極と前記第１電圧出力電極及び前記第２電圧出力電極との間に生じる静電容量をＣ３３で表し、
    前記第４圧電トランスの前記第１電圧出力電極と前記第２電圧出力電極との間に生じる静電容量をＣ４２、前記第１電圧入力電極及び前記第２電圧入力電極と前記第１電圧出力電極及び前記第２電圧出力電極との間に生じる静電容量をＣ４３で表すと、
    Ｃ３２＋Ｃ３３≦Ｃ４２＋Ｃ４３である、
    送電装置。
  12. 受電装置の受電側アクティブ電極に対向する送電側アクティブ電極と、前記受電装置の受電側パッシブ電極に対向する送電側パッシブ電極と、前記送電側アクティブ電極及び前記送電側パッシブ電極に印加する交流電圧が印加される昇圧部とを備え、前記送電側アクティブ電極と前記受電側アクティブ電極とに印加される電圧を相対的に高くし、前記送電側パッシブ電極と前記受電側パッシブ電極とに印加される電圧を相対的に低くして、電界結合により前記受電装置へ電力を伝送する送電装置において、
    前記昇圧部は、
    第１電圧入力電極、第２電圧入力電極、第１電圧出力電極及び第２電圧出力電極を有する第３圧電トランス及び第４圧電トランスを有し、
    前記第３圧電トランスは、
    前記第１電圧出力電極が前記送電側アクティブ電極に接続された構成であり、
    前記第４圧電トランスは、
    前記第２電圧出力電極が前記送電側パッシブ電極に接続され、前記第１電圧出力電極が、前記第３圧電トランスの前記第２電圧出力電極に接続された構成であり、
    前記第３圧電トランスの前記第１電圧入力電極及び前記第２電圧入力電極と前記第１電圧出力電極及び前記第２電圧出力電極との間に生じる静電容量をＣ３３で表し、
    前記第４圧電トランスの前記第１電圧入力電極及び前記第２電圧入力電極と前記第１電圧出力電極及び前記第２電圧出力電極との間に生じる静電容量をＣ４３で表すと、
    Ｃ３３≦Ｃ４３である、
    送電装置。
  13. 送電側アクティブ電極と、送電側パッシブ電極と、送電側アクティブ電極及び送電側パッシブ電極に交流電圧を印加する昇圧部を有する送電装置と、
    前記送電側アクティブ電極に対向する受電側アクティブ電極と、前記送電側パッシブ電極に対向する受電側パッシブ電極と、前記受電側アクティブ電極及び前記受電側パッシブ電極の間に生じる電圧が印加される降圧部とを有する受電装置と、
    を備え、
    前記送電側アクティブ電極と前記受電側アクティブ電極とに印加される電圧を相対的に高くし、前記送電側パッシブ電極と前記受電側パッシブ電極とに印加される電圧を相対的に低くして、電界結合により前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送するワイヤレス電力伝送システムにおいて、
    前記降圧部は、
    １次コイル及び２次コイルを有し、前記１次コイルの第１端が前記受電側アクティブ電極に接続され、第２端が自装置の基準電位に接続された第１巻線トランスと、
    １次コイル及び２次コイルを有し、前記１次コイルの第１端が前記受電側パッシブ電極に接続され、第２端が自装置の基準電位に接続された第２巻線トランスと、
    を有し、
    前記第１巻線トランスの前記１次コイルのインダクタンスをＬ１１、前記１次コイルの前記第１端と前記第２端との間に生じる第１静電容量をＣ１１、前記第２巻線トランスの１次コイルのインダクタンスをＬ１２、前記１次コイルの前記第１端と前記第２端との間に生じる第１静電容量をＣ１２、電力伝送の動作角周波数をωで表すと、
    １／ωＣ１１＜ωＬ１１、１／ωＣ１２＜ωＬ１２である場合、Ｃ１１≦Ｃ１２であり、
    １／ωＣ１１＞ωＬ１１、１／ωＣ１２＞ωＬ１２である場合、Ｌ１１≧Ｌ１２である、
    ワイヤレス電力伝送システム。
  14. 送電側アクティブ電極と、送電側パッシブ電極と、送電側アクティブ電極及び送電側パッシブ電極に交流電圧を印加する昇圧部を有する送電装置と、
    前記送電側アクティブ電極に対向する受電側アクティブ電極と、前記送電側パッシブ電極に対向する受電側パッシブ電極と、前記受電側アクティブ電極及び前記受電側パッシブ電極の間に生じる電圧が印加される降圧部とを有する受電装置と、
    を備え、
    前記送電側アクティブ電極と前記受電側アクティブ電極とに印加される電圧を相対的に高くし、前記送電側パッシブ電極と前記受電側パッシブ電極とに印加される電圧を相対的に低くして、電界結合により前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送するワイヤレス電力伝送システムにおいて、
    前記昇圧部は、
    １次コイル及び２次コイルを有する第３巻線トランス、及び第４巻線トランスを有し、
    前記第３巻線トランスは、前記２次コイルの第１端が前記送電側アクティブ電極に接続され、第２端が前記第４巻線トランスの前記２次コイルの第１端に接続された構成であり、
    前記第４巻線トランスは、前記１次コイルの第２端が前記送電側パッシブ電極に接続された構成であり、
    前記第３巻線トランスの１次コイル、及び前記２次コイルの間の静電容量をＣ１３、前記第４巻線トランスの１次コイル、及び前記２次コイルの間の静電容量をＣ１４で表すと、Ｃ１３≦Ｃ１４である、
    ワイヤレス電力伝送システム。
  15. 送電側アクティブ電極と、送電側パッシブ電極と、送電側アクティブ電極及び送電側パッシブ電極に交流電圧を印加する昇圧部を有する送電装置と、
    前記送電側アクティブ電極に対向する受電側アクティブ電極と、前記送電側パッシブ電極に対向する受電側パッシブ電極と、前記受電側アクティブ電極及び前記受電側パッシブ電極の間に生じる電圧が印加される降圧部とを有する受電装置と、
    を備え、
    前記送電側アクティブ電極と前記受電側アクティブ電極とに印加される電圧を相対的に高くし、前記送電側パッシブ電極と前記受電側パッシブ電極とに印加される電圧を相対的に低くして、電界結合により前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送するワイヤレス電力伝送システムにおいて、
    前記降圧部は、
    電圧入力電極、電圧出力電極、及び、前記受電装置の基準電位に接続される基準電位用電極を有する第１圧電トランス、第２圧電トランスを有し、
    前記第１圧電トランスは、
    前記電圧入力電極が前記受電側アクティブ電極に接続され、前記電圧出力電極が、前記第２圧電トランスの前記電圧出力電極に接続された構成であり、
    前記第２圧電トランスは、
    前記電圧入力電極が前記受電側パッシブ電極に接続された構成であり、
    前記第１圧電トランスの前記電圧入力電極と前記基準電位用電極との間に生じる静電容量をＣ１５、前記第２圧電トランスの前記電圧入力電極と前記基準電位用電極との間に生じる静電容量をＣ１６で表すと、Ｃ１５≦Ｃ１６である、
    ワイヤレス電力伝送システム。
  16. 前記昇圧部は、
    電圧入力電極、電圧出力電極、及び、前記送電装置の基準電位に接続される基準電位用電極を有する第３圧電トランス、第４圧電トランスを有し、
    前記第３圧電トランスは、
    前記電圧出力電極が前記送電側アクティブ電極に接続され、前記電圧入力電極が、前記第４圧電トランスの前記電圧入力電極に接続された構成であり、
    前記第４圧電トランスは、
    前記電圧出力電極が前記送電側パッシブ電極に接続された構成であり、
    前記第３圧電トランスの前記電圧出力電極と前記基準電位用電極との間に生じる静電容量をＣ２５、前記第４圧電トランスの前記電圧出力電極と前記基準電位用電極との間に生じる静電容量をＣ２６で表すと、Ｃ２５≦Ｃ２６である、
    請求項１５に記載のワイヤレス電力伝送システム。
  17. 前記第１圧電トランス及び前記第３圧電トランスは、同一の圧電トランスであり、
    前記第２圧電トランス及び前記第４圧電トランスは、同一の圧電トランスである、
    請求項１６に記載のワイヤレス電力伝送システム。
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