JP5984105B2 - 非接触式電力伝送装置およびその受電装置 - Google Patents

Description

本発明は、１次コイルを有する送電装置と、２次コイルおよび給電回路を有する受電装置とを備えること、および２次コイルに生じる電流を給電回路に供給することを条件とする非接触式電力伝送装置に関する。

特許文献１の非接触式電力伝送装置は、１次コイルの磁束を２次コイルに鎖交させることにより２次コイルに電力を伝送する。そして、２次コイルの電流を給電回路に供給することにより２次電池を充電する。

特許第３４１６８６３号公報

非接触式電力伝送装置においては、伝送距離を大きくすることが望まれている。なお、特許文献１の非接触式電力伝送装置は、伝送距離を大きくすることについて特に考慮されていない。

本発明の目的は伝送距離を伸ばすことが可能な非接触式電力伝送装置およびその受電装置を提供することである。

本発明に従う非接触式電力伝送装置の受電装置の一形態は、送電装置に含まれる１次コイルと磁気的に結合可能な補助コイルと、前記補助コイルと磁気的に結合可能な２次コイルと、前記２次コイルと電気的に接続される給電回路と、前記補助コイルおよび前記２次コイルの少なくとも一方に設けられる磁性体とを備え、前記補助コイルは前記給電回路と電気的に接続されず、前記２次コイルよりも大きいＱ値を有する。

上記非接触式電力伝送装置およびその受電装置は伝送距離を伸ばすことが可能である。

は第１実施形態の非接触式電力伝送装置の断面図である。 は図１の非接触式電力伝送装置の回路図である。 は第２実施形態の非接触式電力伝送装置の断面図である。 は負荷抵抗と伝送効率との関係の一例を示すグラフである。 は軸間距離と伝送効率との関係の一例を示すグラフである。 は変形例の補助コイルおよび２次コイルの模式的な平面図である。 は変形例に関する図である（ａ：装置の断面図、ｂ：コアの平面図）。 は変形例のＥＥＲコアの斜視図である。 は変形例に関する図である（ａ：装置の断面図、ｂ：コアの斜視図）。 は変形例の非接触式電力伝送装置の断面図である。 は変形例の補助コイル、２次コイル、および、コアの断面図である。 は変形例に関する図である（ａ：装置の平面図、ｂ：Ａ−Ａ断面図）。

（非接触式電力伝送装置およびその受電装置が取り得る形態の一例）
〔１〕本発明に従う非接触式電力伝送装置の受電装置の一形態は、送電装置に含まれる１次コイルと磁気的に結合可能な補助コイルと、前記補助コイルと磁気的に結合可能な２次コイルと、前記２次コイルと電気的に接続される給電回路と、前記補助コイルおよび前記２次コイルの少なくとも一方に設けられる磁性体とを備え、前記補助コイルは前記給電回路と電気的に接続されず、前記２次コイルよりも大きいＱ値を有し、前記２次コイルの導電線の径は前記１次コイルの導電線の径よりも細い。
〔２〕本発明に従う非接触式電力伝送装置の受電装置の別の一形態は、送電装置に含まれる１次コイルと磁気的に結合可能な補助コイルと、前記補助コイルと磁気的に結合可能な２次コイルと、前記２次コイルと電気的に接続される給電回路と、前記補助コイルおよび前記２次コイルの少なくとも一方に設けられる磁性体とを備え、前記補助コイルは前記給電回路と電気的に接続されず、前記２次コイルよりも大きいＱ値を有し、前記補助コイルの導電線の径は前記１次コイルの導電線の径よりも細い。
〔３〕本発明に従う非接触式電力伝送装置の受電装置の別の一形態は、送電装置に含まれる１次コイルと磁気的に結合可能な補助コイルと、前記補助コイルと磁気的に結合可能な２次コイルと、前記２次コイルと電気的に接続される給電回路と、前記補助コイルおよび前記２次コイルの少なくとも一方に設けられる磁性体とを備え、前記補助コイルは前記給電回路と電気的に接続されず、前記２次コイルよりも大きいＱ値を有し、前記補助コイルの導電線の径は前記２次コイルの導電線の径よりも太い。
〔４〕本発明に従う非接触式電力伝送装置の受電装置の別の一形態は、送電装置に含まれる１次コイルと磁気的に結合可能な補助コイルと、前記補助コイルと磁気的に結合可能な２次コイルと、前記２次コイルと電気的に接続される給電回路と、前記補助コイルおよび前記２次コイルの少なくとも一方に設けられる磁性体とを備え、前記補助コイルは前記給電回路と電気的に接続されず、前記２次コイルよりも大きいＱ値を有し、前記補助コイルと前記２次コイルとが同軸を有し、かつ、互いに接触するように軸方向に並べて配置される。
〔５〕本発明に従う非接触式電力伝送装置の受電装置の別の一形態は、送電装置に含まれる１次コイルと磁気的に結合可能な補助コイルと、前記補助コイルと磁気的に結合可能な２次コイルと、前記２次コイルと電気的に接続される給電回路と、前記補助コイルおよび前記２次コイルの少なくとも一方に設けられる磁性体とを備え、前記補助コイルは前記給電回路と電気的に接続されず、前記２次コイルよりも大きいＱ値を有し、前記補助コイルの中心軸と前記２次コイルの中心軸とが平行するように前記補助コイルおよび前記２次コイルが軸方向に並べて配置される。
〔６〕前記非接触式電力伝送装置の受電装置の一例によれば、前記補助コイルと前記２次コイルとが接触しないように前記補助コイルおよび前記２次コイルが軸方向に並べて配置される。
〔７〕前記非接触式電力伝送装置の受電装置の一例によれば、前記補助コイルと前記２次コイルとが同軸を有し、前記補助コイルと前記２次コイルとが接触するように前記補助コイルおよび前記２次コイルが軸方向に並べて配置される場合と比較して、前記送電装置から前記受電装置に伝送される電力の効率である伝送効率と前記２次コイルの負荷抵抗との関係における実際の前記負荷抵抗に対する前記伝送効率が高くなるように前記補助コイルの中心軸と前記２次コイルの中心軸とが平行し、前記補助コイルと前記２次コイルとが接触しないように前記補助コイルおよび前記２次コイルが軸方向に並べて配置される。
〔８〕前記非接触式電力伝送装置の受電装置の一例によれば、前記補助コイルと前記２次コイルとが同軸を有し、前記補助コイルと前記２次コイルとが接触するように前記補助コイルおよび前記２次コイルが軸方向に並べて配置される場合と比較して、前記送電装置から前記受電装置に伝送される電力の効率である伝送効率と前記補助コイルの径方向における前記補助コイルの中心軸と前記２次コイルの中心軸との距離である軸間距離との関係における実際の前記軸間距離に対する前記伝送効率が高くなるように前記補助コイルの中心軸と前記２次コイルの中心軸とが平行し、前記補助コイルと前記２次コイルとが接触しないように前記補助コイルおよび前記２次コイルが軸方向に並べて配置される。
〔９〕前記非接触式電力伝送装置の受電装置の一例によれば、前記２次コイルの巻き数は前記１次コイルの巻き数よりも少ない。
〔１０〕前記非接触式電力伝送装置の受電装置の一例によれば、前記補助コイルの巻き数は前記１次コイルの巻き数と等しい。
〔１１〕前記非接触式電力伝送装置の受電装置の一例は小型電子機器である。
〔１２〕前記非接触式電力伝送装置の受電装置の一例は電動歯ブラシである。
〔１３〕前記非接触式電力伝送装置の受電装置の一例によれば、〔１〕〜〔１２〕のいずれか一項に記載の受電装置と、前記送電装置とを備える。

（第１実施形態）
図１を参照して、非接触式電力伝送装置１０の全体構成について説明する。
非接触式電力伝送装置１０は、１次コイル２１を有する送電装置２０と、２次コイル４３を有する電動歯ブラシ４０とを有する。送電装置２０は、電磁誘導方式により電動歯ブラシ４０の２次コイル４３を介して２次電池４６に電力を伝送する。なお、電動歯ブラシ４０は「受電装置」に相当する。
ここで、非接触式電力伝送装置１０についての各方向を以下のように定義する。
（Ａ）送電装置２０の１次コイル２１の軸方向を「軸方向Ｘ１」とする。
（Ｂ）電動歯ブラシ４０の長手方向を「軸方向Ｘ２」とする。
（Ｃ）電動歯ブラシ４０の正面視において軸方向Ｘ２の直交方向を「幅方向Ｙ」とする。

送電装置２０は、この装置２０の本体を構成するハウジング２３と、１次コイル２１の磁束の漏れを抑制する磁性シート２２とを有する。磁性シート２２は、ハウジング２３の底壁と１次コイル２１との間、かつ送電装置２０の軸方向Ｘ１において１次コイル２１に対して電動歯ブラシ４０とは反対側に位置する。１次コイル２１は、平面視において円形を有する平面コイルとして形成されている。磁性シート２２の各辺の長さは、１次コイル２１の外径よりも大きい。

電動歯ブラシ４０は、使用者が把持する本体ケース４１と、本体ケース４１への取り付けおよび本体ケース４１からの取り外しが可能なアタッチメント４２とを有する。アタッチメント４２は、ブリッスル束が植毛されたブラシ部分４２Ａを有する。ブラシ部分４２Ａは、アタッチメント４２の先端部分に位置している。

本体ケース４１は、１次コイル２１の磁束と鎖交する補助コイル４４と、補助コイル４４の磁束と鎖交する２次コイル４３と、磁性材料により形成されたコア４５とが備えられている。またこの他に、電動歯ブラシ４０の電源となる２次電池４６と、アタッチメント４２を振動させる電動モータ４７とを有する。補助コイル４４、２次コイル４３、コア４５、２次電池４６、および電動モータ４７は、本体ケース４１の内部に位置する。なお、コア４５は「磁性体」に相当する。

補助コイル４４は、平面視において円形を有する円筒形コイルとして形成されている。すなわち、補助コイル４４を構成する複数の円形部分は、軸方向Ｘ２において互いに積層された構造を有する。

２次コイル４３および補助コイル４４は、円柱形状のコア４５を有する。コア４５は、２次コイル４３および補助コイル４４の中空部分に位置する。すなわち、２次コイル４３および補助コイル４４は、共通する１つのコア４５を有するコア付きコイルとして構成されている。

各コイル２１，４３，４４の関係を以下に示す。
（Ａ）１次コイル２１の外径は、２次コイル４３の外径よりも大きい。
（Ｂ）１次コイル２１の外径は、補助コイル４４の外径よりも大きい。
（Ｃ）補助コイル４４の外径は、２次コイル４３の外径よりも大きい。
（Ｄ）１次コイル２１の導電線の径は、２次コイル４３の導電線の径よりも大きい。
（Ｅ）１次コイル２１の導電線の径は、補助コイル４４の導電線の径よりも大きい。
（Ｆ）補助コイル４４の導電線の径は、２次コイル４３の導電線の径よりも大きい。
（Ｇ）１次コイル２１の巻き数は、２次コイル４３の巻き数よりも大きい。
（Ｈ）１次コイル２１の巻き数は、補助コイル４４の巻き数と等しい。
（Ｉ）補助コイル４４は、２次コイル４３と同軸を有する。
（Ｊ）補助コイル４４の一方の端部は、２次コイル４３の一方の端部と接触している。

上記（Ｄ）〜（Ｈ）の関係は、補助コイル４４のＱ値を２次コイル４３のＱ値よりも大きくしている。上記（Ｉ）の関係は、２次コイル４３と補助コイル４４とが同軸を有していない構成と比較して、２次コイル４３と補助コイル４４との結合係数（以下、「受電結合係数」）を大きくしている。

図２を参照して、非接触式電力伝送装置１０の回路構成について説明する。
送電装置２０は、１次コイル２１に供給する電力を制御する１次回路３０を有する。電動歯ブラシ４０は、送電装置２０から伝送される電力を制御する２次回路５０を有する。

１次回路３０は、１次コイル２１に交番電力を供給する伝送回路３１と、伝送回路３１を制御する制御部３２と、伝送回路３１に接続された１次コイル２１と、１次コイル２１に直列に接続されたコンデンサ３３とを有する。伝送回路３１は、１次コイル２１に接続された複数のトランジスタを有する。１次コイル２１およびコンデンサ３３は、共振回路３４を構成している。

２次回路５０は、１次コイル２１との間で磁気回路を形成する補助コイル４４と、補助コイル４４との間で磁気回路を形成する２次コイル４３と、２次コイル４３に生じる交番電力を直流電力に整流する整流回路５３とを有する。またこの他に、補助コイル４４に直列に接続されたコンデンサ５２を有する。なお整流回路５３は「給電回路」に相当する。

整流回路５３は、４つのダイオードを組み合わせて形成された整流ブリッジと、整流ブリッジを通過した電流を平滑化するコンデンサとを有する。補助コイル４４およびコンデンサ５２は、共振回路５１を構成している。コンデンサ５２の容量は、共振回路５１の共振周波数が基準周波数ＦＫと一致するように設定されている。

整流回路５３は、２次コイル４３および２次電池４６と電気的に接続されている。一方、共振回路５１とは電気的に接続されていない。このため、共振回路５１が整流回路５３と電気的に接続された構成と比較して、補助コイル４４のインピーダンスが小さくなる。

図２を参照して、非接触式電力伝送装置１０の電力伝送態様について説明する。
送電装置２０の制御部３２は、伝送回路３１を制御することにより１次コイル２１に基準周波数ＦＫの交番電力を供給する。これにより１次コイル２１に交番磁束が発生する。

補助コイル４４は、１次コイル２１の交番磁束と鎖交することにより基準周波数ＦＫの交番電力および交番磁束を発生する。このとき、整流回路５３と共振回路５１とが電気的に接続された構成と比較して、補助コイル４４に生じる交番電力および交番磁束が大きい。また、２次コイル４３のＱ値よりも補助コイル４４のＱ値が高いことにより、１次コイル２１の交番磁束は２次コイル４３と鎖交しない、または２次コイル４３とわずかに鎖交する。

２次コイル４３は、補助コイル４４の交番磁束と鎖交することにより交番電力を発生する。整流回路５３は、２次コイル４３の交番電力を平滑化して直流電力に変換し、この直流電力を２次電池４６に供給する。

（実施形態の効果）
本実施形態の非接触式電力伝送装置１０は、以下の効果を奏する。
（１）非接触式電力伝送装置１０の補助コイル４４および２次コイル４３は、共通のコア４５を有する。この構成によれば、補助コイル４４および２次コイル４３に対して個別にコアを備える構成と比較して、コアの点数を削減することができる。

（２）非接触式電力伝送装置１０の補助コイル４４は、コア４５を有する。この構成によれば、補助コイル４４からコア４５が省略された構成と比較して、１次コイル２１と補助コイル４４との間の磁束の漏れ量が少なくなる。

（３）非接触式電力伝送装置１０の２次コイル４３は、コア４５を有する。この構成によれば、２次コイル４３からコア４５が省略された構成と比較して、補助コイル４４と２次コイル４３との間の磁束の漏れ量が少なくなる。

（４）非接触式電力伝送装置１０の補助コイル４４および２次コイル４３は、中空部分にコア４５を有する。この構成によれば、補助コイル４４および２次コイル４３を幅方向Ｙの外側から覆うコアを用いる構成と比較して、電動歯ブラシ４０の体格を小さくすることができる。

（５）非接触式電力伝送装置１０の補助コイル４４は、整流回路５３に電気的に接続されていない。この構成によれば、補助コイル４４が整流回路５３に電気的に接続された構成と比較して、１次コイル２１の磁束が補助コイル４４に鎖交することにより発生する補助コイル４４の電流および磁束が大きくなる。すなわち、１次コイル２１の磁束を２次コイル４３に鎖交させる構成と比較して、電動歯ブラシ４０において１次コイル２１の磁束が最初に鎖交するコイル（補助コイル４４）に生じる電流および磁束が大きくなる。これにより、補助コイル４４の磁束が２次コイル４３に鎖交することにより発生する２次コイル４３の電流が大きくなるため、伝送距離を大きくすることができる。

（６）非接触式電力伝送装置１０の補助コイル４４および２次コイル４３は、同軸を有する。この構成によれば、補助コイル４４および２次コイル４３が同軸を有していない構成と比較して、受電結合係数が大きくなる。このため、補助コイル４４を介して生じる２次コイル４３の電流が大きくなる。

（７）非接触式電力伝送装置１０の補助コイル４４および２次コイル４３は、平面視において円形を有する。この構成によれば、平面視において円形以外の形状、例えば三角形または四角形を有するコイルを用いる構成と比較して、補助コイル４４および２次コイル４３のコストが低減される。

（第２実施形態）
図３に示される本実施形態の非接触式電力伝送装置１０は、図１に示される第１実施形態の非接触式電力伝送装置１０との主要な相違点として、次の相違点を有する。すなわち、第１実施形態の電動歯ブラシ４０の補助コイル４４および２次コイル４３は、同軸を有する。一方、本実施形態の電動歯ブラシ４０の補助コイル４４および２次コイル４３は、互いに平行する軸を有する。以下では、第１実施形態の非接触式電力伝送装置１０と異なる点の詳細を説明し、第１実施形態と共通する構成については同一の符号を付してその説明の一部または全部を省略する。

電動歯ブラシ４０は、図１のコア４５に代えて、磁性材料により形成されたコア６０を有する。コア６０は、補助コイル４４の中空部分に挿入された円柱形状の第１コア６１と、２次コイル４３の中空部分に挿入された円柱形状の第２コア６２とを有する。なお、コア６０は「磁性体」に相当する。

第２コア６２は、電動歯ブラシ４０の軸方向Ｘ２において第１コア６１の端面から突出している。第２コア６２の中心軸は、第１コア６１の中心軸に対して偏心している。このため、２次コイル４３の中心軸は、補助コイル４４の中心軸に対して偏心している。

各コイル２１，４３，４４の関係を以下に示す。なお、コイル間距離Ｇ１は、電動歯ブラシ４０の軸方向Ｘ２における補助コイル４４の端部と２次コイル４３の端部との距離を示す。またコイル間距離Ｇ２は、電動歯ブラシ４０の軸方向Ｘ２における補助コイル４４の端部と１次コイル２１の端部との距離を示す。
（Ａ）２次コイル４３の軸ＪＡおよび補助コイル４４の軸ＪＢは、互いに平行している。
（Ｂ）補助コイル４４の一方の端部は、２次コイル４３の一方の端部と接触していない。
（Ｃ）コイル間距離Ｇ１は、コイル間距離Ｇ２よりも小さい。

上記（Ａ）の関係は、２次コイル４３および補助コイル４４が同軸を有する構成と比較して、受電結合係数を小さくしている。上記（Ｂ）の関係は、２次コイル４３の一方の端部が補助コイル４４の一方の端部と接触している構成と比較して、受電結合係数を小さくしている。

受電結合係数は、２次コイル４３および補助コイル４４の径方向における２次コイル４３の軸ＪＡと補助コイル４４の軸ＪＢとの距離（以下、「径方向距離Ｒ」）、およびコイル間距離Ｇ１のそれぞれと相関を有する。具体的な関係を以下に示す。
（Ａ）受電結合係数は、径方向距離Ｒが大きくなるにつれて小さくなる。
（Ｂ）受電結合係数は、コイル間距離Ｇ１が大きくなるにつれて小さくなる。

このため、電動歯ブラシ４０の設計段階において径方向距離Ｒおよびコイル間距離Ｇ１の少なくとも一方を変更することにより、受電結合係数の大きさを各種の設計条件に応じて調整することができる。

図４を参照して、２次コイル４３の負荷抵抗と伝送効率との関係について説明する。図４の縦軸は、伝送効率すなわち、１次コイル２１に供給された電流と同電流により２次コイル４３に生じる電流との割合を示している。図４の横軸は、負荷抵抗の大きさを示している。

負荷抵抗としては、図２の整流回路５３、２次電池４６、および電動モータ４７が挙げられる。１次コイル２１の電圧を一定と仮定したとき、負荷抵抗が大きくなるにつれて整流回路５３，２次電池４６、および電動モータ４７に供給される電流が小さくなる。

ここで、２次コイル４３および補助コイル４４の関係により規定される構成として、「同軸構成」、「第１平行軸構成」、および「第２平行軸構成」をそれぞれ以下のように定義する。
（Ａ）同軸構成は、２次コイル４３と補助コイル４４とが同軸を有し、かつ２次コイル４３が補助コイル４４と接触している構成を示す。同軸構成の受電結合係数は、第１平行軸構成の受電結合係数よりも大きい。
（Ｂ）第１平行軸構成は、２次コイル４３の軸ＪＡと補助コイル４４の軸ＪＢとが互いに平行し、かつ２次コイル４３が補助コイル４４と接触していない構成を示す。
（Ｃ）第２平行軸構成は、２次コイル４３の軸ＪＡと補助コイル４４の軸ＪＢとが互いに平行し、かつ２次コイル４３が補助コイル４４と接触せず、かつ第１平行軸構成よりも受電結合係数が小さい構成を示す。

図４の各曲線Ｌ１〜Ｌ３は、それぞれ以下の関係を示す。
（Ａ）曲線Ｌ１は、同軸構成の負荷抵抗と伝送効率との関係を示す。
（Ｂ）曲線Ｌ２は、第１平行軸構成の負荷抵抗と伝送効率との関係を示す。
（Ｃ）曲線Ｌ３は、第２平行軸構成の負荷抵抗と伝送効率との関係を示す。

各曲線Ｌ１〜Ｌ３から確認される負荷抵抗および伝送効率の関係を以下に示す。なお、以下では任意の曲線においての最大の伝送効率を「最大伝送効率」とし、この最大伝送効率に対応する負荷抵抗を「最大負荷抵抗」としている。
（Ａ）曲線Ｌ２の最大負荷抵抗は、曲線Ｌ１の最大負荷抵抗よりも小さい。
（Ｂ）曲線Ｌ３の最大負荷抵抗は、曲線Ｌ２の最大負荷抵抗よりも小さい。

電動歯ブラシ４０においては、各曲線Ｌ１〜Ｌ３の関係を試験等により予め把握しておくことにより、２次コイル４３に接続される負荷抵抗の大きさに適した伝送効率が得られるように受電結合係数を設定することができる。例えば、負荷抵抗が一定の大きさの場合、負荷抵抗の大きさに対して各曲線Ｌ１〜Ｌ３のうちの伝送効率が最大となる構成を選択することができる。なお、負荷抵抗が一定の大きさの場合としては、２次電池４６の充電が一定電流により行われる場合が挙げられる。

図５を参照して、軸間距離と伝送効率との関係について説明する。図５の縦軸は、伝送効率を示している。図５の横軸は、軸間距離すなわち、図３の電動歯ブラシ４０の幅方向Ｙにおける１次コイル２１の軸ＪＣと補助コイル４４の軸ＪＢとの距離を示している。なお、図３の非接触式電力伝送装置１０は、軸間距離が「０」の状態を示している。

図５の各曲線Ｋ１〜Ｋ３は、それぞれ以下の関係を示す。
（Ａ）曲線Ｋ１は、同軸構成の軸間距離と伝送効率との関係を示す。
（Ｂ）曲線Ｋ２は、第１平行軸構成の軸間距離と伝送効率との関係を示す。
（Ｃ）曲線Ｋ３は、第２平行軸構成の軸間距離と伝送効率との関係を示す。

図５（ａ）は、コイル間距離Ｇ２が小さい構成の軸間距離と伝送効率との関係を示している。図５（ｂ）は、コイル間距離Ｇ２が図５（ａ）よりも大きい構成の軸間距離と伝送効率との関係を示している。図５（ｃ）は、コイル間距離Ｇ２が図５（ｂ）よりも大きい構成の軸間距離と伝送効率との関係を示している。

同軸構成、第１平行軸構成、および第２平行軸構成のそれぞれの軸間距離および伝送効率の関係（曲線Ｋ１〜Ｋ３）は、同一のコイル間距離Ｇ２において、おおむね同じ傾向を示す。

電動歯ブラシ４０においては、各曲線Ｋ１〜Ｋ３の関係を試験等により予め把握しておくことにより、コイル間距離Ｇ２に適した伝送効率が得られるように受電結合係数を設定することができる。例えば、コイル間距離Ｇ２が一定の大きさの場合、コイル間距離Ｇ２の大きさに対して各曲線Ｋ１〜Ｋ３のうちの伝送効率が最大となる構成を選択することができる。

（実施形態の効果）
本実施形態の非接触式電力伝送装置１０は、第１実施形態の非接触式電力伝送装置１０が奏する（１）〜（５）および（７）の効果に加え、以下の効果を奏する。

（８）非接触式電力伝送装置１０は、個別に形成された２次コイル４３および補助コイル４４を有する。この構成によれば、非接触式電力伝送装置１０の設計段階において、電動歯ブラシ４０の幅方向Ｙにおいて２次コイル４３の軸ＪＡと補助コイル４４の軸ＪＢとの幅方向Ｙの距離を調整することができる。また、電動歯ブラシ４０の軸方向Ｘ２において２次コイル４３と補助コイル４４との間隔を調整することができる。このため、負荷抵抗の大きさまたは軸間距離の大きさに適した受電結合係数を選択することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、第１および第２実施形態以外の実施形態を含む。以下、本発明のその他の実施形態としての各実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。

・第１実施形態（図１）の２次コイル４３は、一方の端部が補助コイル４４と接触している。一方、変形例の２次コイル４３は、補助コイル４４と接触していない。
・第１実施形態（図１）の２次コイル４３および補助コイル４４は、同軸を有する。一方、変形例の２次コイル４３および補助コイル４４は、互いに平行する軸を有する。

・第２実施形態（図３）の２次コイル４３は、一方の端部が補助コイル４４と接触していない。一方、変形例の２次コイル４３は、一方の端部が補助コイル４４と接触した構成を有する。

・第２実施形態（図３）の２次コイル４３および補助コイル４４は、互いに平行する軸を有する。一方、変形例の２次コイル４３および補助コイル４４は、同軸を有する。
・第１および第２実施形態（図１および図３）の２次コイル４３および補助コイル４４は、円筒形コイルとして形成されている。一方、変形例の補助コイル４４および２次コイル４３の少なくとも一方は、平面コイルとして形成されている。

・第１および第２実施形態（図１および図３）の補助コイル４４の外径は、２次コイル４３の外径よりも大きい。一方、変形例の補助コイル４４の外径は、２次コイル４３の外径以下の大きさを有する。

・第１および第２実施形態（図１および図３）の補助コイル４４の巻き数は、２次コイル４３の巻き数よりも大きい。一方、変形例の補助コイル４４の巻き数は、２次コイル４３の巻き数以下の大きさを有する。

・第１および第２実施形態（図１および図３）の１次コイル２１の巻き数および補助コイル４４の巻き数は、互いに等しい。一方、変形例の１次コイル２１の巻き数および補助コイル４４の巻き数は、互いに異なる。

・第１および第２実施形態（図１および図３）の補助コイル４４の導電線の径は、２次コイル４３の導電線の径よりも大きい。一方、変形例の補助コイル４４の導電線の径は、２次コイル４３の導電線の径以下の大きさを有する。

・第１および第２実施形態（図１および図３）のコア４５，６０は、補助コイル４４および２次コイル４３の中空部分に位置する。一方、変形例のコア４５，６０は、補助コイル４４に対応する部分（第１コア６１）または２次コイル４３に対応する部分（第２コア６２）を省略している。

・第１および第２実施形態（図１および図３）の補助コイル４４および２次コイル４３は、コア４５，６０を有する。一方、変形例の補助コイル４４および２次コイル４３は、コア４５，６０を省略している。

・第１および第２実施形態（図１および図３）の補助コイル４４および２次コイル４３は、円筒形状を有する。一方、変形例の補助コイル４４および２次コイル４３は、図６に示される形状を有する。
（Ａ１）図６（ａ）に示されるように、補助コイル４４は、平面視において四角形を有する。また２次コイル４３は、平面視において円形を有する。
（Ａ２）図６（ｂ）に示されるように、補助コイル４４は、平面視において四角形を有する。また２次コイル４３は、平面視において四角形を有する。
（Ａ３）図６（ｃ）に示されるように、補助コイル４４は、平面視において円形を有する。また２次コイル４３は、平面視において四角形を有する。

・上記（Ａ１）〜（Ａ３）の構成の変形例における２次コイル４３および補助コイル４４は、互いに平行する軸を有する。一方、上記（Ａ１）〜（Ａ３）の構成の変形例における補助コイル４４および２次コイル４３は、同軸を有する。

・上記（Ａ１）〜（Ａ３）の構成の変形例における補助コイル４４および２次コイル４３は、以下の形状を有する。
（Ｂ１）補助コイル４４は、平面視において三角形、四角形、および楕円形のいずれかの形状を有する。
（Ｂ２）２次コイル４３は、平面視において三角形、四角形、および楕円形のいずれかの形状を有する。
（Ｂ３）補助コイル４４として、上記（Ｂ１）のいずれかの形状のコイルを有し、かつ２次コイル４３として、上記（Ｂ２）のいずれかの形状のコイルを有する。

・第１および第２実施形態（図１および図３）の電動歯ブラシ４０は、コア４５，６０を有する。一方、変形例の電動歯ブラシ４０は、以下の（Ｃ１）〜（Ｃ４）のいずれかの構成を有する。

（Ｃ１）図７（ａ）に示されるように、補助コイル４４は、コア４５，６０に代えてポットコア７０を有する。２次コイル４３は、軸方向Ｘ２において補助コイル４４よりも１次コイル２１に近い側の空間に位置する。２次コイル４３の形状は、円形の平面コイルの形状を有する。

図７（ｂ）に示されるように、ポットコア７０は、電動歯ブラシ４０の軸方向Ｘ２から補助コイル４４の全体を覆う底壁７１と、補助コイル４４の中空部分に挿入される内壁７２と、電動歯ブラシ４０の幅方向Ｙから補助コイル４４を覆う外壁７３とを有する。

この構成によれば、ポットコア７０が底壁７１および外壁７３を有するため、補助コイル４４がコア４５，６０を有する構成と比較して、１次コイル２１と補助コイル４４との間の磁束の漏れ量が少なくなる。

（Ｃ２）上記（Ｃ１）の変形例としての補助コイル４４は、ポットコア７０に代えて、図８に示されるＥＥＲコア８０を有する。ＥＥＲコア８０は、図７（ａ）の補助コイル４４の一部を電動歯ブラシ４０の軸方向Ｘ２から覆う矩形状の底壁８１と、補助コイル４４の中空部分に挿入される円柱形状の内壁８２と、電動歯ブラシ４０の幅方向Ｙから補助コイル４４を外囲する一対の外壁８３とを有する。各外壁８３は、円弧状の内面を有する。なお、ＥＥＲコア８０は「Ｅコア」に相当する。

この構成によれば、ＥＥＲコア８０が底壁８１および外壁８３を有するため、補助コイル４４がコア４５，６０を有する構成と比較して、１次コイル２１と補助コイル４４との間の磁束の漏れ量が少なくなる。

（Ｃ３）図９（ａ）に示されるように、補助コイル４４は、コア４５，６０に代えてＥＥコア９０を有する。２次コイル４３は、電動歯ブラシ４０の軸方向Ｘ２において補助コイル４４よりも１次コイル２１に近い側の空間に位置する。２次コイル４３の一部は、ＥＥコア９０に挿入される。なお、ＥＥコア９０は「Ｅコア」に相当する。

図９（ｂ）に示されるように、ＥＥコア９０は、補助コイル４４の一部を電動歯ブラシ４０の軸方向Ｘ２から覆う矩形状の底壁９１と、補助コイル４４の中空部分に挿入される矩形状の内壁９２と、電動歯ブラシ４０の幅方向Ｙから補助コイル４４を覆う矩形状の一対の外壁９３とを有する。

この構成によれば、ＥＥコア９０が底壁９１および外壁９３を有するため、補助コイル４４がコア４５，６０を有する構成と比較して、１次コイル２１と補助コイル４４との間の磁束の漏れ量が少なくなる。また、２次コイル４３がＥＥコア９０の外壁９３に挿入されるため、２次コイル４３が外壁９３に挿入されない構成と比較して、補助コイル４４と２次コイル４３との間の磁束の漏れ量が少なくなる。

（Ｃ４）図１０に示されるように、２次コイル４３は、コア４５，６０に代えて磁性シート１００を有する。補助コイル４４は、電動歯ブラシ４０の軸方向Ｘ２において２次コイル４３よりも１次コイル２１に近い側の空間に位置する。補助コイル４４の外径は、２次コイル４３の外径よりも大きい。

・上記（Ｃ１）〜（Ｃ４）の構成の変形例における補助コイル４４および２次コイル４３は、同軸を有する。
・上記（Ｃ１）〜（Ｃ３）の構成の変形例における補助コイル４４に２次コイル４３は、それぞれのコイルの端部が互いに接触した構成を有する。

・上記（Ｃ４）の構成の変形例における補助コイル４４を２次コイル４３は、それぞれの端部が互いに接触していない構成を有する。
・第１および第２実施形態（図１および図３）の補助コイル４４および２次コイル４３は、コア４５，６０を有する。一方、変形例の補助コイル４４および２次コイル４３は、図１１に示されるコア１１０を有する。

コア１１０は、補助コイル４４の中空部分に挿入される第１コア１１１と、２次コイル４３の中空部分に挿入される第２コア１１２とを有する。第１コア１１１および第２コア１１２は、個別に形成されている。第２コア１１２は、電動歯ブラシ４０の軸方向Ｘ２において第１コア１１１の端面に固定される。第１コア１１１および第２コア１１２の材料としては、磁性材料が用いられる。第２コア１１２の透磁率は、第１コア１１１の透磁率よりも小さい。

コア１１０を有する非接触式電力伝送装置１０は、第１コア１１１の透磁率を大きくすることにより、補助コイル４４のＱ値を高くすることができる。そして、補助コイル４４のＱ値を高くした場合には、２次コイル４３のＱ値を高くする必要はないため、第２コア１１２として透磁率が低いものを用いることが許容される。透磁率の低い第２コア１１２を用いた場合には、コアについてのコストが低減される。

このように、上記非接触式電力伝送装置１０は、第１コア１１１および第２コア１１２を個別に形成しているため、Ｑ値およびコストの観点から補助コイル４４および２次コイル４３に適したコアを選択することができる。

・第１および第２実施形態（図１および図３）の送電装置２０は、平面視の形状が円形の１次コイル２１を有する。一方、変形例の送電装置２０は、１次コイル２１に代えて、図１２（ａ）に示される非渦巻状のコイルを１次コイル１２０を有する。

図１２（ａ）に示されるように、１次コイル１２０は、互いに平行する複数の直線部分１２１と、隣り合う直線部分１２１の端部を互いに接続するとともに直線部分１２１と直交する接続部分１２２とを有する。

図１２（ｂ）に示されるように、１次コイル１２０に流れる電流は、隣り合う直線部分１２１において流れの方向が互いに反対となる。このため、隣り合う直線部分１２１に生じる磁束が互いに強め合う。また、図１２の１次コイル１２０を有する非接触式電力伝送装置１０は、以下の効果を奏する。

平面視において円形を有する平面コイルは、径方向において導電線が積層される形態を有するため、巻線機または手作業によるコイルの製造時には、径方向において隣り合う導電線同士の接触状態がコイル全体にわたり均一になるように曲線部分の形状を保ちながら作業することが求められる。一方、１次コイル１２０は、複数の直線部分１２１および複数の接続部分１２２により形成されている。すなわち、上記円形を有する平面コイルとは異なり、渦巻状の部分を有していない。

このため、１次コイル１２０の製造時には、隣り合う導電線同士の接触状態がコイル全体にわたり均一になるように曲線部分の形状を保ちながら作業をすすめる必要が生じない。すなわち、上記円形を有する平面コイルと比較して、製造時の作業に求められる正確さが低くなるため、製造にかかる手間が低減される。

・図１２の１次コイル１２０を有する構成の変形例は、直線部分１２１に代えて、波形状、蛇腹形状、または円弧形状の部分を有する。すなわち、同変形例の１次コイル１２０は、非渦巻状の配線形態を有する。なお、非渦巻状の配線形態は、平面視において渦巻形状を有する平面コイルの配線形態以外の配線形態を含む。渦巻状は、導電線により複数の環状の部分が形成された形状を含む。環状の部分は、円形、これに類似する形状、多角形、およびこれに類似する形状を含む。

・第１および第２実施形態（図１および図３）の電動歯ブラシ４０は、２次電池４６を有する。一方、変形例の電動歯ブラシ４０は、２次電池４６を省略している。この電動歯ブラシ４０の２次コイル４３は、電動モータ４７に直接的に電流を供給する。また送電装置２０は、電動モータ４７が駆動しているとき、電動歯ブラシ４０に電力を伝送する。
・本発明は、第１および第２実施形態（図１および図３）に例示される電動歯ブラシ４０以外の他の受電装置に適用することもできる。他の受電装置としては、例えば電動かみそり、鼻毛カッター、またはドライヤー等が挙げられる。この受電装置は、第１および第２実施形態に準じた構成を有する。また、第１および第２実施形態の効果に準じた効果を奏する。

（課題を解決するための手段に関する付記）
（付記１）
１次コイルを有する送電装置と、２次コイルおよび給電回路を有する受電装置とを備えること、および前記２次コイルに生じる電流を前記給電回路に供給することを条件とする非接触式電力伝送装置において、
前記受電装置は、前記給電回路と電気的に接続されていない補助コイルを有すること、
ならびに、前記補助コイルおよび前記２次コイルの少なくとも一方は、磁性体を有すること
を特徴とする非接触式電力伝送装置。
（付記２）
１次コイルを有する送電装置と、２次コイルおよび給電回路を有する受電装置とを備えること、および前記２次コイルに生じる電流を前記給電回路に供給することを条件とする非接触式電力伝送装置において、
前記受電装置は、前記給電回路と電気的に接続されていない補助コイルを有すること、
ならびに、前記２次コイルおよび前記補助コイルのうちの前記補助コイルにのみ磁性体を有すること
を特徴とする非接触式電力伝送装置。
（付記３）
１次コイルを有する送電装置と、２次コイルおよび給電回路を有する受電装置とを備えること、および前記２次コイルに生じる電流を前記給電回路に供給することを条件とする非接触式電力伝送装置において、
前記受電装置は、前記給電回路と電気的に接続されていない補助コイルを有すること、
ならびに、前記２次コイルおよび前記補助コイルのうちの前記２次コイルにのみ磁性体を有すること
を特徴とする非接触式電力伝送装置。
（付記４）
１次コイルを有する送電装置と、２次コイルおよび給電回路を有する受電装置とを備えること、および前記２次コイルに生じる電流を前記給電回路に供給することを条件とする非接触式電力伝送装置において、
前記受電装置は、前記給電回路と電気的に接続されていない補助コイルを有すること、
ならびに、前記補助コイルおよび前記２次コイルは、共通の磁性体を有すること
を特徴とする非接触式電力伝送装置。
（付記５）
１次コイルを有する送電装置と、２次コイルおよび給電回路を有する受電装置とを備えること、および前記２次コイルに生じる電流を前記給電回路に供給することを条件とする非接触式電力伝送装置において、
前記受電装置は、前記給電回路と電気的に接続されていない補助コイルを有すること、
ならびに、前記２次コイルおよび前記補助コイルは、個別の磁性体を有すること
を特徴とする非接触式電力伝送装置。
（付記６）
前記磁性体としてポットコアを用いる
付記１〜５のいずれか一項に記載の非接触式電力伝送装置。
（付記７）
前記磁性体としてＥコアを用いること
付記１〜５のいずれか一項に記載の非接触式電力伝送装置。
（付記８）
前記磁性体として前記補助コイルおよび前記２次コイルのうちの対応するコイルの中空部分に挿入される柱状のコアを用いること
付記１〜５のいずれか一項に記載の非接触式電力伝送装置。

１０ ：非接触式電力伝送装置
２０ ：送電装置
２１ ：１次コイル
２２ ：磁性シート
２３ ：ハウジング
３０ ：１次回路
３１ ：伝送回路
３２ ：制御部
３３ ：コンデンサ
３４ ：共振回路
４０ ：電動歯ブラシ（受電装置）
４１ ：本体ケース
４２ ：アタッチメント
４２Ａ：ブラシ部分
４３ ：２次コイル
４４ ：補助コイル
４５ ：コア（磁性体）
４６ ：２次電池
４７ ：電動モータ
５０ ：２次回路
５１ ：共振回路
５２ ：コンデンサ
５３ ：整流回路（給電回路）
６０ ：コア（磁性体）
６１ ：第１コア
６２ ：第２コア
７０ ：ポットコア（磁性体）
７１ ：底壁
７２ ：内壁
７３ ：外壁
８０ ：ＥＥＲコア（磁性体、Ｅコア）
８１ ：底壁
８２ ：内壁
８３ ：外壁
９０ ：ＥＥコア（磁性体、Ｅコア）
９１ ：底壁
９２ ：内壁
９３ ：外壁
１００：磁性シート（磁性体）
１１０：コア（磁性体）
１１１：第１コア
１１２：第２コア
１２０：１次コイル
１２１：直線部分
１２２：接続部分
ＪＡ ：軸
ＪＢ ：軸
ＪＣ ：軸
Ｘ１ ：軸方向
Ｘ２ ：軸方向
Ｙ ：幅方向
Ｇ１ ：コイル間距離
Ｇ２ ：コイル間距離
Ｒ ：径方向距離
ＦＫ ：基準周波数
Ｋ１ ：曲線
Ｋ２ ：曲線
Ｋ３ ：曲線
Ｌ１ ：曲線
Ｌ２ ：曲線
Ｌ３ ：曲線

Claims (13)

1. 送電装置に含まれる１次コイルと磁気的に結合可能な補助コイルと、
   前記補助コイルと磁気的に結合可能な２次コイルと、
   前記２次コイルと電気的に接続される給電回路と、
   前記補助コイルおよび前記２次コイルの少なくとも一方に設けられる磁性体とを備え、
   前記補助コイルは前記給電回路と電気的に接続されず、前記２次コイルよりも大きいＱ値を有し、
   前記２次コイルの導電線の径は前記１次コイルの導電線の径よりも細い
   非接触式電力伝送装置の受電装置。
2. 送電装置に含まれる１次コイルと磁気的に結合可能な補助コイルと、
   前記補助コイルと磁気的に結合可能な２次コイルと、
   前記２次コイルと電気的に接続される給電回路と、
   前記補助コイルおよび前記２次コイルの少なくとも一方に設けられる磁性体とを備え、
   前記補助コイルは前記給電回路と電気的に接続されず、前記２次コイルよりも大きいＱ値を有し、
   前記補助コイルの導電線の径は前記１次コイルの導電線の径よりも細い
   非接触式電力伝送装置の受電装置。
3. 送電装置に含まれる１次コイルと磁気的に結合可能な補助コイルと、
   前記補助コイルと磁気的に結合可能な２次コイルと、
   前記２次コイルと電気的に接続される給電回路と、
   前記補助コイルおよび前記２次コイルの少なくとも一方に設けられる磁性体とを備え、
   前記補助コイルは前記給電回路と電気的に接続されず、前記２次コイルよりも大きいＱ値を有し、
   前記補助コイルの導電線の径は前記２次コイルの導電線の径よりも太い
   非接触式電力伝送装置の受電装置。
4. 送電装置に含まれる１次コイルと磁気的に結合可能な補助コイルと、
   前記補助コイルと磁気的に結合可能な２次コイルと、
   前記２次コイルと電気的に接続される給電回路と、
   前記補助コイルおよび前記２次コイルの少なくとも一方に設けられる磁性体とを備え、
   前記補助コイルは前記給電回路と電気的に接続されず、前記２次コイルよりも大きいＱ値を有し、
   前記補助コイルと前記２次コイルとが同軸を有し、かつ、互いに接触するように軸方向に並べて配置される
   非接触式電力伝送装置の受電装置。
5. 送電装置に含まれる１次コイルと磁気的に結合可能な補助コイルと、
   前記補助コイルと磁気的に結合可能な２次コイルと、
   前記２次コイルと電気的に接続される給電回路と、
   前記補助コイルおよび前記２次コイルの少なくとも一方に設けられる磁性体とを備え、
   前記補助コイルは前記給電回路と電気的に接続されず、前記２次コイルよりも大きいＱ値を有し、
   前記補助コイルの中心軸と前記２次コイルの中心軸とが平行するように前記補助コイルおよび前記２次コイルが軸方向に並べて配置される
   非接触式電力伝送装置の受電装置。
6. 前記補助コイルと前記２次コイルとが接触しないように前記補助コイルおよび前記２次コイルが軸方向に並べて配置される
   請求項５に記載の非接触式電力伝送装置の受電装置。
7. 前記補助コイルと前記２次コイルとが同軸を有し、前記補助コイルと前記２次コイルとが接触するように前記補助コイルおよび前記２次コイルが軸方向に並べて配置される場合と比較して、前記送電装置から前記受電装置に伝送される電力の効率である伝送効率と前記２次コイルの負荷抵抗との関係における実際の前記負荷抵抗に対する前記伝送効率が高くなるように、前記補助コイルの中心軸と前記２次コイルの中心軸とが平行し、前記補助コイルと前記２次コイルとが接触しないように前記補助コイルおよび前記２次コイルが軸方向に並べて配置される
   請求項６に記載の非接触式電力伝送装置の受電装置。
8. 前記補助コイルと前記２次コイルとが同軸を有し、前記補助コイルと前記２次コイルとが接触するように前記補助コイルおよび前記２次コイルが軸方向に並べて配置される場合と比較して、前記送電装置から前記受電装置に伝送される電力の効率である伝送効率と前記補助コイルの径方向における前記補助コイルの中心軸と前記２次コイルの中心軸との距離である軸間距離との関係における実際の前記軸間距離に対する前記伝送効率が高くなるように、前記補助コイルの中心軸と前記２次コイルの中心軸とが平行し、前記補助コイルと前記２次コイルとが接触しないように前記補助コイルおよび前記２次コイルが軸方向に並べて配置される
   請求項６に記載の非接触式電力伝送装置の受電装置。
9. 前記２次コイルの巻き数は前記１次コイルの巻き数よりも少ない
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の非接触式電力伝送装置の受電装置。
10. 前記補助コイルの巻き数は前記１次コイルの巻き数と等しい
    請求項１〜９のいずれか一項に記載の非接触式電力伝送装置の受電装置。
11. 小型電子機器である
    請求項１〜１０のいずれか一項に記載の非接触式電力伝送装置の受電装置。
12. 電動歯ブラシである
    請求項１１に記載の非接触式電力伝送装置の受電装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の受電装置と、
    前記送電装置とを備える
    非接触式電力伝送装置。