JP6219285B2 - 電界を用いたワイヤレス電力送信システムおよび電力送信方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般的なワイヤレス電力送信に関し、特に、電界を用いたワイヤレス電力送信システムおよび電力送信方法に関する。

放射型すなわち遠距離場の、また、非放射型すなわち近距離場の技術を用いた様々な、エネルギーまたは電力を伝送する技術が知られている。例えば、無線セルラ通信システムや家庭用コンピュータネットワークに利用される、低指向性アンテナを用いた放射型の無線情報伝送は、ワイヤレスなエネルギー伝送と考えられている。この種の放射型のエネルギー伝送は、供給され、または、放射された電力の僅かな一部、すなわち、受信機に向かう方向や受信機と重なる一部だけが拾われるため、とても効率が悪いことが理解されよう。電力の大部分は、他の方向に向かって放散され、自由空間において失われる。このような非効率な電力送信は、データ伝送においては受け入れられうるが、例えば電気機器に給電したり充電させたりするなどの仕事をさせることを目的として、電力エネルギーの有益な量を伝送しようとしている場合には実用的ではない。放射型のエネルギー伝送方式の伝送効率を向上させるための１つの方法としては、指向性アンテナを用い、放射エネルギーのビームを受信機の向きに制限し優先的に受信機の方向に向かわせる方法がある。しかしながら、通常、これらの指向性の放射方式は、送信器と受信器とを結ぶ見通し線が遮られていない必要があるとともに、携帯送信機およびまたは受信機に用いられる場合には、複雑となるおそれがある追跡およびまたは操縦機構が必要となる。加えて、このような指向性を有する放射方式は、少量〜大量の電力が伝送されているときに、ビームと交差したり横切ったりする物や人に危害を与えうる。

しばしば誘導方式または古典的な誘導方式として参照される、公知の、非放射型すなわち近距離場のワイヤレス電力送信システムは、（意図的に）電力放射を行わないが、そのかわりに、１次コイルに振動電流を流すことにより、受信側の２次コイルの近傍にて電流を誘導する近接振動磁場を形成する。このような特徴の誘導方式は、少量〜大量の電力を送信することができるが、極めて短い距離しか送信できず、また、１次コイルと２次コイルとの間にて許容できるオフセット値は極めて小さい。変圧器や近接充電器は、この公知の近距離すなわち近距離場のエネルギー伝送方式を利用した装置の例である。

国際公開第２００９／０８９１４６号には、送信器と受信器とを有するワイヤレス電力送信システムが開示されている。送信器は、高周波エネルギー生成部と、第１の送信プレートと、第２の送信プレートとを有する。第１の送信プレートは、高周波エネルギー生成部と連動している。第２の送信プレートは、機能的には接地された状態である。受信器は、整流器と、第１の受信プレートと、第２の受信プレートとを有している。第１の受信プレートは、整流器と連動している。第１の受信プレートは、第１の送信プレートとキャパシタを介して接続するように設けられ、第２の受信プレートは、第２の送信プレートとキャパシタを介して接続するように設けられている。第２の受信プレートは、機能的には接地された状態である。

米国特許出願公開第２０１１／０１９８９３９号明細書には、実質的に２次元的でＱ値が高い共振構造を有し、その共振機構がフラットコイルと、共振機構と連動するインピーダンスマッチング機構とを有するような、送信器の実施形態が開示されている。送信器は、他のＱ値の高い共振器にワイヤレス電力送信をするように構成されている。

米国特許出願公開第２００９／０２０６６７５号明細書には、ゆるやかに変化する状態であらゆる帯電導体の集合を取り囲むクーロン場を利用して、電気エネルギーおよびまたは情報を遠隔搬送する手段が開示されている。本発明による装置は、互いに近距離に位置する複数のエネルギー生成装置および消費装置で構成され、電磁波の伝搬も誘導も利用せず、また電気コンデンサの単純な構成にも帰着しない。本発明による装置は、非対称発振電気双極子間の相互作用の形でモデル化され、この双極子は、２つの電極間に置かれた高圧高周波発生器（１）または高圧高周波電荷（５）で構成される。これらの双極子は、互いに相互インフルエンスを及ぼす。本発明による装置は、家電製品または工業製品の給電に適しており、限られた環境中で移動する低出力装置の給電および近距離での非放射型の情報の非放射的伝送に特に適している。

ワイヤレス電力送信の技術は公知であるが、改善が望まれている。そのため、本発明の目的は、革新的な、電界を用いたワイヤレス電力送信システム、および、電力送信方法を提供することである。

そのため、本発明の一態様においては、送信器と、送信器と接続され、少なくとも２つの導体からなり、導体間にてボリュームを定める送信アンテナを備える送信器と、少なくとも１つの受信器と、を有し、送信アンテナは、少なくとも１つの受信器がボリューム内にあると、電界結合方式にてワイヤレスで電力を送信することを特徴とする電界を用いたワイヤレス電力送信システムが提供される。

他の態様においては、ボリュームを定める少なくとも２つの導体からなる送信アンテナを、送信共振周波数にて振動させ、ボリューム内に電界を形成し、ボリューム内に２つのプレートからなる受信アンテナを配置し、受信アンテナを送信共振周波数にて振動させることを特徴とするワイヤレス電力送信方法が供される。

さらに他の態様においては、少なくとも２つの導体を有する送信アンテナと、送信コイルとを、スタートアップ周波数にて共振させ、送信アンテナと、送信コイルとを、共振周波数にて同調させ、少なくとも２つの導体により定められるボリューム内に電界を形成し、２つのプレートからなる受信アンテナを有する送信器をボリューム内に配置し、２つのプレート間の電位差を蓄積し、受信アンテナを、共振周波数にて共振させ、受信アンテナから電力を回収する、ワイヤレス電力送信方法が供される。

さらに他の態様においては、ワイヤレス電力送信に用いる送信器であって、電界を形成し、少なくとも２つの導体からなり、導体間にてボリュームが定められるアンテナと、アンテナと接続されたコイルと、コイルとアンテナとを共振周波数にて共振させるようにコイルと接続され、送信器を自動的に調整するように構成された自動周波数調整回路を備える共振部と、を有する送信器が供される。

アンテナは、少なくとも２つの、側面同士が相隔てられるように設けられ、間にてボリュームを定める略平行なプレートを有してもよい。

アンテナは、ボリュームを定める６つの導体を有してもよい。

アンテナは、近距離場アンテナであってもよい。

導体それぞれは、導電性のテープにより形成されてもよい。

コイルは、ストランドワイヤを用いて構成されてもよい。

コイルは、トロイドスパイラル、シリンダスパイラル、扁平スパイラル、または、パンケーキコイルのいずれかであってもよい。

自動周波数調整回路は、アンテナへの信号を増幅するように構成された回路をさらに有してもよい。回路は、電圧ゲイン、電流ゲイン、および、パワーアンプのうちの少なくとも１つを有してもよい。パワーアンプは、プッシュプルパワーアンプであってもよい。

自動周波数調整回路は、自動周波数調整回路内の信号を遅延するように設けられた遅延線をさらに有してもよい。遅延線は、直列に接続されたＣＭＯＳインバータにより構成されたアクティブ方式のインバータディレイチェーンであってもよい。

自動周波数調整回路は、送信器の出力信号を絶縁する絶縁回路をさらに有してもよい。絶縁回路は、バランを有してもよい。

自動周波数調整回路は、フィードバック信号を出力するように設けられた電流センサ回路をさらに有してもよい。

自動周波数調整回路は、スタートアップ信号を自動周波数調整回路に入力するように設けられた発振部をさらに有してもよい。

発振部は、所定の状況になると、送信器からの出力信号を変更するように設けられた変更回路をさらに有してもよい。変更回路は、所定の状況になると、出力信号の電力レベルを調整してもよい。変更回路は、所定の状況になると、送信器からの出力を遮断してもよい。

一実施形態においては、前述の送信器を有する車が供される。

他の実施形態においては、前述の送信器を有するテーブルが供される。

他の実施形態においては、前述の送信器を有するコンテナが供される。コンテナは、ＥＭＦの漏洩を防ぐようにシールドされていてもよい。コンテナが閉じられると、電界の強度が増加してもよい。

さらにまた別の態様によれば、ワイヤレス電力受信に用いる受信器であって、２つの導体からなるアンテナと、アンテナと接続されたコイルと、コイルとアンテナとを共振周波数にて共振させるようにコイルと接続され、受信器を自動的に調整するように構成された自動周波数調整回路を有する共振部と、を有する受信器が供される。

導体は、コイルおよび共振部を収容する筐体の外に設けられてもよい。

導体は、プレートまたはレールであってもよい。レールは、長方形であり、平行でもよい。レールは、金属製であってもよい。

コイルは、ストランドワイヤ、または、インダクタであってもよい。

コイルは、トロイド、シリンダスパイラル、扁平スパイラル、または、パンケーキコイルのいずれかであってもよい。

共振部は、所定の状況になると、受信器から受信する信号を変更する変更回路をさらに有してもよい。変更回路は、所定の状況になると、受信器から受信する信号を調整してもよい。変更回路は、電圧コンバータ、およびまたは、整流器であってもよい。

受信器は、インピーダンスマッチング回路をさらに有してもよい。インピーダンスマッチング回路は、バランを有してもよい。

一実施形態においては、ワイヤレスで送信される電力を受信するバックパックであって、本態様の受信器を有するバックパックが供される。バックパックは、受信器に接続された充電器をさらに有してもよい。バックパックは、充電器内にバッテリーがない場合に充電できるように受信器と接続された、少なくとも１つの充電可能なバッテリーをさらに有してもよい。

他の実施形態において、本態様の受信器を有し、ワイヤレスで送信される電力を受信する無線通信器が供される。

他の実施形態において、本態様の受信器を有し、ワイヤレスで送信される電力を受信するコンピュータ機器が供される。

他の実施形態において、本態様の送信器と、本態様の受信器とを有する機器が供される。

さらに他の別の態様において、送信器と、少なくとも１つの導体により構成された送信アンテナと、少なくとも１つの受信器と、を有し、少なくとも１つの受信器が送信器と対になると、送信アンテナは、結合電界方式にてワイヤレスで電力を送信することを特徴とする電界を用いたワイヤレス電力送信システムが供される。

ここで、以下の添付の図面を参照することで、実施形態についてより十分な説明をすることができる。
本発明の電界を用いたワイヤレス電力送信システムを示すレイアウト図である。 図１の電界を用いたワイヤレス電力送信システムの一部を構成する、送信器および送信アンテナのレイアウト図である。 図２の送信器の一部を構成する送信コイルを示す上面図である。 図３ａの送信コイルの他の実施形態の外観図である。 図３ａの送信コイルの他の実施形態の外観図である。 図２の送信器の構成要素を収容するプリント回路基板のブロック図である。 図２の送信器の構成要素のブロック図である。 図５ａの構成要素の回路図である。 図２の送信器の一部を構成するパワーアンプの回路図である。 図１の電界を用いたワイヤレス電力伝送システムの一部を構成する受信器のレイアウト図である。 図７の受信器の構成要素を収容するプリント回路基板のブロック図である。 図７の受信器の構成要素の回路図である。 図７の受信器の一部を構成する整流器の回路図である。 図７の受信器の一部を構成する受信コイルの外観図である。 図１１ａの受信器の他の実施形態の外観図である。 図１１ａの受信器の他の実施形態の上面図である。 図２の送信器および送信アンテナにより形成される電界の強度を示す図である。 図１の電界を用いたワイヤレス電力送信システムに用いられる送信器および送信アンテナの他の実施形態のレイアウト図である。 図１３の送信器および送信アンテナにより形成される電界の強度を示す図である。 フェライトコアを備えるインダクタの外観図である。 受信アンテナの他の実施形態の外観図である。 他の受信器の構成要素を示す回路図である。 受信器および受信アンテナを備えるバックパックの外観図である。 受信器および受信アンテナを備えるバックパックの外観図である。 送信器および送信アンテナを備える車の外観図である。 送信器および送信アンテナを備える車の外観図である。 送信器および送信アンテナを備える無線通信器の外観図である。 送信器および送信アンテナを備える無線通信器の外観図である。 送信器および送信アンテナを備える消防車の外観図である。 送信器および送信アンテナを備える消防車の外観図である。 送信器および送信アンテナを備えるテントの外観図である。 送信器および送信アンテナを備えるテントの外観図である。 送信器および送信アンテナを備えるバスの荷物入れの外観図である。 送信器および送信アンテナを備えるバスの荷物入れの外観図である。 送信器および送信アンテナを備える飛行機の内壁の外観図である。 送信器および送信アンテナを備える飛行機の内壁の外観図である。 送信器および送信アンテナを備えるテーブルの外観図である。 送信器および送信アンテナを備えるテーブルの外観図である。 送信器および送信アンテナを備えるノートパソコンの外観図である。 送信器および送信アンテナを備えるノートパソコンの外観図である。 送信器および送信アンテナを備えるノートパソコンの外観図である。 送信器および送信アンテナを備えるノートパソコンの外観図である。 送信器および送信アンテナを備えるタブレットコンピュータの外観図である。 送信器および送信アンテナを備えるタブレットコンピュータの外観図である。 送信器および送信アンテナを備えるコンテナの外観図である。 送信器および送信アンテナを備えるコンテナの外観図である。 送信器および送信アンテナを備えるテーブルの天板の外観図である。 送信器および送信アンテナを備えるテーブルの天板の外観図である。 受信器および受信アンテナを備える携帯電話の外観図である。 受信器および受信アンテナを備える携帯電話の外観図である。 受信器および受信アンテナを備えるテレビの外観図である。 受信器および受信アンテナを備えるテレビの外観図である。 受信器および受信アンテナを備えるバッテリーの外観図である。 受信器および受信アンテナを備えるバッテリーの外観図である。 受信器および受信アンテナを備える車の外観図である。 受信器および受信アンテナを備える車の外観図である。 受信器および受信アンテナを備える軍用車両の外観図である。 受信器および受信アンテナを備える軍用車両の外観図である。 受信器および受信アンテナを備えるＵＡＶの外観図である。 受信器および受信アンテナを備えるＵＡＶの外観図である。

図１には、電界を用いたワイヤレス電力送信システムが示されており、全体に符号１０が付されている。図示されているように、電力送信システム１０は、送信アンテナ１６が接続された送信器１２と、複数の受信器１４とにより構成されている。２つの受信器１４のみが図示されているが、図の簡略化のみを目的としていることが理解されよう。電力送信システム１０は、２つよりも少ないまたは多い受信器１４を有してもよい。送信アンテナ１６は、２つの略平行の、側面同士が相隔てられるように設けられ、間にてボリューム２０を定める導体１８により構成されている。導体１８は、細長く、一般的な長方形状であり、導体の主要面が互いに向かい合うように配置されている。本実施形態においては、導体１８それぞれは、柔軟性、低コスト性、入手容易性などの理由により、アルミホイルテープにより形成されている。受信器１４それぞれは、送信アンテナ１６によりボリューム２０内に電界が形成されると、ワイヤレスで電力を回収（ｈａｒｖｅｓｔ）するように、ボリューム２０内に配置することができる。

ここで図２を参照すると、送信アンテナ１６を有する送信器１２が詳細に示されている。送信器１２は、さらに、送信コイル３０と、送信コイル３０と接続し送信コイル３０および送信アンテナ１６を共振周波数にて共振させる共振部３２とを有する。共振部３２の構成要素は、プリント回路基板（ＰＣＢ）や、他の適当な基板の上に実装されている。筐体である送信ケース３４は、送信コイル３０と共振部３２とを収容する。

本実施形態においては、送信コイル３０は、図３ａに示すような扁平スパイラルまたパンケーキコイルであり、ＡＷＧ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｗｉｒｅ Ｇａｕｇｅ）１４番の被覆された固体銅線を用いて構成されている。送信コイル３０は、４８回巻きであり、直径が約１５インチ（３７．５センチ）である。送信コイル３０の駆動周波数は１ＭＨｚであり、送信コイルのインダクタンスは２８０μＨである。送信コイル３０は、品質指標（Ｑ値）が２００である。送信コイル３０は、送信アンテナ１６の導体１８を、高いＱ値で、自身の駆動周波数にて共振させるように構成されている。

ここで図４を参照すると、共振部３２が詳細に示されている。図示されているように、本実施形態の共振部３２は、パワーアンプ３６と、安全遮断回路３８と、配電盤４０と、ＡＧＣ（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｇａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ：自動ゲイン制御）回路４２と、ＡＦＴ回路（ａｕｔｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｔｕｎｉｎｇ：自動周波数調整）回路４４と、位相検出部４６とを有する。図５ａには、パワーアンプ３６、ＡＦＴ回路４４、および、位相検出部４６が詳細に示されている。これらの構成要素は、送信アンテナ１６の電力送信に用いる周波数の検知および調整を自動的に行うように設けられており、後述のようにボリューム２０内に配置された受信器１４への電界を用いたワイヤレス電力送信の促進や最適化を行うように構成されている。回路は、直列に接続された、遅延線４１、電流ゲインステージ４３、および、電圧ゲインステージ４５を有している。電圧ゲインステージ４５は、パワーアンプ３６と接続されている。バラン４８である絶縁回路は、パワーアンプ３６と送信コイル３０との間にて接続され、パワーアンプからの出力をグラウンドレベルから切り離す。電流検知トロイド４９として実装されている電流センサは、バラン４８から出力される電流を検知する。電流検知トロイド４９および電流ゲインステージ４３は、フィードバック制御回路４７に信号を出力する。

図５ｂに示されるように、遅延線４１は、アクティブ方式のインバータディレイチェーン５０２を用いて実装されており、ノーマリークローズド型の半導体スイッチ５０６を介してスタートアップ発振器５０４から入力を受けつける。インバータディレイチェーン５０２は、直列に接続された複数のＣＭＯＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）インバータ５０８により構成されている。インバータディレイチェーン５０２は、並列に設けられた複数の電流増加用のインバータステージ５１０により構成された電流ゲインステージ４３と接続されている。本実施形態においては、電流ゲインステージ４３は、３段のインバータステージ５１０により構成されている。後段のインバータステージ５１０は４０個のＣＭＯＳインバータ５１０ａにより構成され、中段のインバータステージ５１０は１２個のＣＭＯＳインバータ５１０ａにより構成され、前段のインバータステージ５１０は４個のＣＭＯＳインバータ５１０ａにより構成されている。後段のインバータステージ５１０のインバータ５１０ａからの出力は、本実施形態においては広帯域変圧器５１２である電圧ゲインステージ４５と接続されている。広帯域変圧器５１２は、巻数比が１：４である。電流ゲインステージ４３の後段のインバータステージ５１０は、広帯域変圧器５１２の一方のコイルと接続されている。広帯域変圧器５１２の他方のコイルは、パワーアンプ３６と接続されている。パワーアンプ３６の出力は、バラン４８の一方のコイルに入力される。本実施形態のバラン４８は、インピーダンスマッチングを目的として、フェライトコアを備え、巻数比が１：１よりもわずかに大きい。フェライトコアを備えるバランは、空芯のバランの２倍の電流を出力し、効率が高いことが知られている。バラン４８の他方のコイルは、平衡差動する出力ポートを有している。バラン４８の一方の出力は、可変コンデンサ５１４を介して、送信コイル３０と接続されている。バラン４８の他方の出力ポートは、電流検知トロイド４９を介して、送信アンテナ１６と接続されている。

電流検知トロイド４９は、フィードバック信号を、ＲＣネットワーク５１６を介して、フィードバック制御回路４７の一部であるアクティブ方式のインバータディレイチェーン５０２に出力するとともに、ＲＣネットワーク５１６およびインバータ５１８ａを介して、位相検出部４６に出力する。また、位相検出部４６は、インバータ５１８ｂを介して電流ゲインステージ４３からの出力を受け付ける。位相検出部４６は、チャージポンプ５２０とともに動作し、スタートアップ発振器５０４の位相および周波数の同期を保つ。また、電流検知トロイド４９は、フィードバック信号を、ＲＣネットワーク５１６を介して、ノーマリークローズ型の半導体スイッチ５０６に出力を供する包絡線検出部５２２に出力する。

図６に示すように、本実施形態のパワーアンプ３６は、ＡＢ級のプッシュプルパワーアンプであり、入力された信号を少なくても８０％（約１９ｄｂ）増幅し、バラン４８を介して送信コイル３０に出力する。

安全遮断回路３８は、自動遮断回路であり、人や動物などの生物がボリューム２０内に存在すると、送信アンテナ１６からの送信電力の強度の減少や、電力送信の停止を行う。また、安全遮断回路３８は、ショートや熱暴走やその他の現象により高負荷な状態になると、送信器１２への給電を停止する。本実施形態においては、安全遮断回路３８は、オペアンプ（不図示）、ＭＯＳＦＥＴ（ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉ−ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である半導体スイッチ（不図示）、および、包絡線検出部（不図示）を用いて実装されている。包絡線検出部は、送信器１２の出力を監視し、出力電流または電圧が急変すると、オペアンプに信号を送信する。オペアンプは、それに応じて、半導体スイッチに信号を送信し、共振部３２を入力電源から絶縁させ、共振部３２を停止する。

配電盤４０は、一般的なＡＣの主電源を、送信器１２の様々な構成要素への給電に用いるＤＣ電源に変換する複数の高効率電圧レギュレータ（不図示）により構成されている。
ＡＧＣ回路４２は、パワーアンプ３６と共に用いられ、送信電力の出力を制御する。ＡＧＣ回路４２は、高周波（ＲＦ）回路であり、要求された安全レベルに応じた電力の絶対値を有している。本実施形態においては、ＡＧＣ回路４２は、オペアンプ（不図示）、ＭＯＳＦＥＴである半導体スイッチ（不図示）、および、包絡線検出部（不図示）を用いて実装されている。包絡線検出部は、送信器１２の出力を監視し、出力が閾値を超えると、オペアンプに信号を出力する。オペアンプは、信号に応じ、半導体スイッチに適切な信号を送信し、パワーアンプ３６の出力する電力を制限する。

ここで図７を参照すると、受信器１４の一例がより詳細に示されている。図示されているように、受信器１４は、Ｑ値が高い受信コイル５２、受信コイル５２と接続された受信アンテナ５４、および、受信コイル５２と接続された電力回収部５０により構成されている。電力回収部５０の構成要素は、プリント回路基板（ＰＣＢ）や、他の適当な基板の上に実装されている。受信アンテナ５４、受信コイル５２、および、電力回収部５０は、筐体である受信ケース５６に収容されている。電力回収部５０は、受信した電力を出力するコネクタやジャックを有している。電力を必要とする機器は、これらのコネクタやジャックと接続されうる。

図８には、電力回収部５０が詳細に示されている。図示されているように、電力回収部は、受信ＡＦＴ回路６０、受信安全回路６２、ブリッジ整流器６４、ＤＣ―ＤＣ電圧コンバータ６６、および、受信電力供給部（不図示）により構成されている。ＡＦＴ回路６０は、図５ｂに示す送信ＡＦＴ回路３２と同様の構成であり、受信アンテナ５４と受信コイル５２とを共振させるように構成されている。受信電力供給部は、ＡＦＴ回路６０に電力を供給する。図９には、電力回収部５０の回路レイアウトの一部が示されている。受信器１４と接続されている機器は、直列接続されたインダクタＬｐおよび抵抗Ｒｐと、それらと並列接続されたキャパシタＣｐとによりモデル化されている。図９においては、ＤＣ―ＤＣ電圧コンバータ６６は示されていない。

高いＱ値で共振する受信コイル５２からの出力電圧は、ＡＣ電圧である。その電圧は、受信コイル５２からの出力が入力されるブリッジ整流器６４により整流される。図１０に示されるブリッジ整流器６４は、受信したＡＣ電圧をキロボルトオーダーのＤＣ電圧に変換する。ブリッジ整流器６４は、接合容量が小さく、逆方向の降伏電圧が大きく、順方向の降下電圧が小さい超高速ダイオードＤ１〜Ｄ４を備えている。

ＤＣ―ＤＣ電圧コンバータ６６は、変圧比が高く、ブリッジ整流器６４が整流して出力した電圧を使用に適したレベルに降圧するＤＣ−ＤＣダウンコンバージョンを行う。例えば、０．５Ｗの高ＡＣ信号がブリッジ整流器６４により整流されると、電位が４００Ｖで１ｍＡの電流となる。一態様においては、この整流された出力電圧は、例えば５Ｖ、８０ｍＡのようなより使用に適した形態に、有用にダウンコンバージョンされる。本実施形態においては、ＤＣ―ＤＣ電圧コンバータ６６は、最大入力電圧が１０００Ｖよりも大きく、１Ｗ〜５Ｗの定格電力で５Ｖ〜１４Ｖの電圧を出力する。ブリッジ整流器６４の出力は、ジャックやコネクタを介して電力を必要とする機器に変圧した電力を出力する、ＤＣ―ＤＣ電圧コンバータ６６（不図示）と接続されている。

受信安全回路６２は、安全規格の限界値より大きな電界が検知されると、自動的に受信器１４を停止する。また、受信安全回路６２は、負荷の短絡が検出されると、受信器１４と接続する全ての機器へのＤＣ給電を停止する。

本実施形態の受信アンテナ５４は、本実施形態においては導電性のプレート５８である、２つの略長方形状で略平行の導体により構成されている。２つのプレート５８の間の距離は、各プレート５８の寸法（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）の平均と略等しい。プレート５８は、堅くても柔らかくてもよい。受信アンテナ５４は、その寸法や受信する信号の波長の割には、リアクタンスが小さい（約７〜９ｐｆ）。共振すると、受信アンテナ５４すなわち電力回収部５０は、送信アンテナ６の導体１８の間のボリューム２０内にて形成される電界を介して電力を回収する。受信器１４は、ボリューム２０内にて回収可能な電力の総量の割には、小さいことが理解されよう。

本実施形態の受信コイル５２は、図１１に示すようなシリンダスパイラルコイルである。受信コイル５２は、被覆された固体銅線からなり、径が約４インチ（１２ｃｍ）である。受信コイル５２は、２つのプレート５８と隣接するように配置されている。

一般に、送信器１２は、動作中には、導体１８に位相が逆で大きさが同じ電流を流すことにより、導体１８の間のボリューム２０内に電界が形成されるように、送信アンテナ１６を動作させる。受信器１４がボリューム２０内に配置されると、受信アンテナ５４は共振周波数にて共振を開始し、その結果、電界結合により送信器１２から受信器１４にワイヤレスで電力が送信される。

送信器１２が閉回路であるため、送信器１２は、確実に、常に自動的に送信アンテナと送信コイルとの共振周波数にて発振する。例外的に初動時には、スタートアップ発振器５０４が、遅延信号線４１のインバータディレイチェーン５０２に入力されるスタートアップ信号の入力に用いられる。電流レベルが電流ゲインステージ４３により増幅された信号は、電圧ゲインステージ４５の広帯域変圧器５１２を介してパワーアンプ３６に入力される。パワーアンプ３６の出力がバラン４８に入力されると、バラン４８は、その信号をグラウンドから切り離し、可変コンデンサ５１４を介して送信コイル３０に出力する。次に、送信コイル３０は、送信アンテナ１６を動作させ、その結果、ボリューム２０内に電界を形成する。送信アンテナ１６に流れる電流を検知する電流検知トロイド４９から出力されるフィードバック信号に応じて、包絡線検出部５２０は、半導体スイッチ５２０を操作し、スタートアップ発振器５０４を遅延インバータチェーン５０２から切り離す。その結果、インバータディレイチェーン５０２へ入力されるフィードバック信号を用いて、送信器からの出力が持続する。送信アンテナ１６に流れる電流を検知する電流検知トロイド４９を用いてフィードバック信号を生成し、その信号を送信器１２にフィードバックすることにより、送信器１２が自動的に送信アンテナと送信コイルとの共振周波数にて発振することが理解されよう。

送信器１２は、短時間で自己調整するコンパクトな設計であることが理解されよう。送信器１２が自動的に送信アンテナと送信コイルとの共振周波数にて発振するため、送信アンテナ１６は、調整された状態が保たれ、手動調整や自動調整回路を必要としない。送信器１２は、自動的に周波数を調整するプリアンプやデジタル制御システムも必要としない。

上述のように、送信コイル３０が送信アンテナ１６を動作させると、ボリューム２０内においては、ボリューム２０内にある各受信器１４が電力回収に用いる電界（リアクティブな近距離場）が形成される。図１２には、ボリューム２０内に形成される電界の代表例が示されている。図示されているように、電界の強度は、導体１８に向かうにつれて増加し、ボリューム２０内に向かうにつれて減少する。受信器１４へのワイヤレス電力送信の効率は、受信器が導体１８の近くにあれば高く、受信器１４へのワイヤレス電力送信の効率は、受信器がボリューム２０の中心に近い場所にあれば低い。このように、照射される電力は、導体１８の長さよりはむしろ、導体１８の間隔に依存する。

送信器１２のＱ値が高いため、意図しないシンク（ｓｉｎｋ）（例えば、ボリューム内の人体）が送信器１２から回収しうる総電力は限られている。意図しないシンクがボリューム２０に入り込むと、シンクが共振を妨げることにより、形成された電界が受信器１４と共振しなくなり、その結果、電界の強度が低下し、シンク内にて放散される総電力は、シンクが人体である場合の規格の限界値を下回る。

受信器１４がボリューム内に配置され、ボリューム内に電界が存在すると、受信アンテナ５４のプレート５８を横切る方向に電圧が観測され、その結果、２つのプレート５８上に電荷が蓄積される。ＡＦＴ回路６０が受信アンテナ５４を共振することで、電力が回収される。特に、受信アンテナ５４がＡＦＴ回路６０により共振されると、一方のプレート５８から他方のプレート５８へと流れる電荷の総量は共振のＱ値が乗じられた量となり、その結果、整流器６４によりＤＣ信号に変換されるＡＣ信号は、高い周波数となる。ＤＣ信号は、さらに、ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ６６によって、応用方法に応じた所望の電圧および電流にダウンコンバートされる。ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータからの出力信号は、ＲＬＣ回路（Ｒｐ、Ｌｐ、および、Ｃｐ）にてモデル化された機器により受信される。

受信器１４の出力電圧は、受信器１４が受信できる電界の強度、受信アンテナ５４の２つのプレート５８の間隔、および、受信コイル５２のＱ値に依存する。

受信器１４が受信できる電界の強度は、導体１８に対する受信器１４の相対位置に応じて変化する。上述したように、電界は、２つの導体１８の間のボリューム２０の中心にて最も弱い。受信アンテナ５４から照射される電界は少量であり、送信アンテナ１６が形成するほぼ全ての電界は、リアクティブ（ｒｅａｃｔｉｖｅ）（すなわち、非放射的（ｎｏｎ−ｒａｄｉａｔｉｎｇ））である。そのため、周波数帯域毎の放射電界の限界値を超えることなく、大量の電力をワイヤレスで受信器１４に送信できる。カナダにおける放射電界の限界値は、カナダ健康法６条にて参照でき、また、米国にける放射電界の限界値は、IEEE C95.1-2005にて参照できる。

ワイヤレスで電力を回収する効率は、ボリューム２０内における電界に対するプレート５８の向きに影響される。２つのプレート５８が電界の方向に沿って距離が隔てられて（すなわち、２つのプレート５８の共通軸が電界方向に沿って）いると、電界が距離に応じて変化するため、電界中に配置されたプレート５８の間に電位差が生じる。２つのプレート５８の共通軸が電界方向に対して垂直であると、２つのプレート５８は略等電位であり、電力の送信効率が著しく低下する。このように、ワイヤレス電力受信の効率は、２つのプレート５８の長さと間隔との比、および、電界に対するプレート５８の向きに影響される。電界と直交するようにプレート５８を保つことにより、ワイヤレス電力回収の効率を最大化できることが理解されよう。さらに、電界に対するプレート５８の場所や向きにより、電界の結合の種類が決まる。受信器１４と送信器１２との間には、強い結合、弱い結合、または、クリティカルな結合がある。受信器１４が送信器１２の近くにあり、受信器１４のプレート５８が最高の効率で最大量の電力を送信するような方向を向いている場合には、受信器１４と送信器１４との結合は強い。受信器１４が送信器１２から遠くにあるが、依然として受信器１４のプレート５８が最大量の電力を送信するような方向を向いている場合には、受信器１４と送信器１２との結合は弱い。受信器１４が送信器１２から遠くにあり、電力の回収効率が閾値以下である場合、およびまたは、電界に対するプレート５８が、電力の回収効率が閾値以下となる方向を向いている場合には、送信器１２と受信器１２との結合はクリティカルである。

送信器１２と受信器１４との間のワイヤレス電力送信は、送信アンテナ１６と送信コイル３０との共振周波数と同調した、受信器アンテナ５４と受信コイル５２との共振周波数に基づいている。その周波数はボリューム２０が設けられた環境に影響されうるため、受信ＡＦＴ回路６０は、受信器１４の駆動周波数が所望の共振周波数となるように調整する。受信ＡＦＴ回路６０は、常に動作している必要はない。受信ＡＦＴ回路６０は、断続的に、ボリューム２０内の環境の変化に応じて受信器１４の駆動周波数を調整するだけでよい。受信器１４においては、初動時には、受信電力供給部から受信ＡＦＴ回路６０に給電しなければならないが、一旦ワイヤレス電力送信が開始されると、ワイヤレスで送信されてくる電力が受信ＡＦＴ回路６０の給電に用いられうる。初動時には、受信ＡＦＴ回路６０が受信器１４を共振周波数となるように調整してもよいことが知られている。

これまで代表的な電力送信システムについて説明したが、当業者は他の多くの変形例があることが理解できるであろう。例えば、必要であるならば、共振部３２は、送信器１２の種々の構成要素に給電する電力源または電源を有してもよい。

送信コイル３０を、扁平スパイラルまたはパンケーキコイルとして説明したが、他の送信コイルを用いてもよい。例えば、他の実施形態においては、送信コイル３０は、複数のらせん状のリッツ線を用いて構成される。リッツ線は、固体銅線と比べて全体的な効率が高い。この実施形態においては、リッツ線は１７６ストランドのＡＷＧ４０番のワイヤであり、構成される送信コイル３０は、ターン数が３０で、径が約１０インチである。送信コイルの駆動周波数は１ＭＨｚであり、送信コイルのインダクタンスは１５０μＨである。このような送信コイル３０は、Ｑ値が２００である。また、他の実施形態においては、送信コイル３０は、複数のＡＷＧ４８番のらせん状のリッツ線を用いて構成される。この実施形態においては、リッツ線は２７００ストランドであり、構成される送信コイル３０は、ターン数が４８で、径が約５インチである。この送信コイルの駆動周波数は１ＭＨｚであり、送信コイルのインダクタンスは８０μＨである。もちろん、当業者は、送信コイル３０が所望の周波数にて共振する限り、ターン数、ゲージ、ストランド数、ワイヤの種類など様々な変形例があることを理解できるであろう。

また、送信コイルは、他の形状であってもよい。例えば、扁平スパイラルまたはパンケーキコイルの代わりに、図３ｂに示すトロイダル送信コイル３０や、図３ｃに示すシリンダスパイラル送信コイルを用いてもよい。

また、アンテナ１６を構成する導体１８の数を変更してもよい。例えば、図１３には、６つの導体からなり、ボリュームの両側に３つの導体が配置されている送信アンテナ１６が示されている。この実施形態においては、容量性リアクタンスは、２つの導体１８を用いる場合よりも小さい。前述の実施形態と同様に、６つの導体１８は、アルミホイルテープで形成されている。導体１８の全表面積が増加することにより、送信アンテナから放射される電界の分布が均一化される。図１４に示すように、電界の強度は、ボリューム２０の側面の近傍では減少し、ボリューム２０内に向かうにつれて増加する。この実施形態においては、送信アンテナ１６の導体１８は、５メートル間隔で配置されているが、その間隔は応用例に応じて変更することができる。例えば、導体１８は、大きさの異なる部屋に組み込まれることにより、間隔が変化してもよい。さらに他の実施形態においては、送信アンテナ１６は、１つの導体１８により構成されてもよい。

導体の材料は、送信効率にあまり影響を与えないことがわかっているため、他の導電性材料を導体に用いてもよい。例えば、導体１８は、銅テープや他の適当な導電性材料により形成されてもよい。また、導体１８は、美観を目的として装飾物に覆われていてもよい。

共振回路の実装方法の一例を示したが、実装方法を変更してもよい。例えば、遅延線４１は、パッシブ方式のＬＣネットワークまたは送信線を用いて実装されてもよい。フェライトコアを備えないバランなどの他の適当な絶縁構造を用いてもよい。

受信器１４の構成の一例を示したが、他の構成も可能である。例えば、アンテナ５４のプレート５８は、受信ケース５６に収容される必要はなく、受信ケース５６外にあってもよい。

さらに、用いる受信コイル５２を変更してもよい。例えば、受信コイル５２は、リッツ線により構成されてもよい。このような一つの実施形態においては、リッツ線は、ＡＷＧ４０番の３ストランドのリッツ線である。構成される受信コイル５２は、ターン数が３００より大きく、Ｑ値が６０より大きい。受信コイルの駆動周波数は１〜２ＭＨｚであり、受信コイルのインダクタンスは３ｍＨである。受信コイル５２の径は約４インチ（１２ｃｍ）である。受信コイル５８は、２つのプレート５８の間において、受信コイル５２が形成する磁界によりプレート５８内にて損失を伴う円電流が生じ、受信器１４にて受信できる電力がわずかに放散されるような向きに配置されている。他の実施形態においては、受信コイル５２の構成に用いられるワイヤ（リッツ線または被覆された固体銅線）は、受信コイル５２のターン数の整合性が保証されるように、非導電性の材料に巻き付けられてもよい。他の実施形態においては、ＡＷＧ４８番の５０ストランドのリッツ線が、受信コイル５２に用いられる。ターン数は３００より大きく、周波数は１ＭＨｚより大きく、インダクタンスは３ｍＨより大きい。受信コイル５２の直径は、依然として、４インチ（１２センチ）である。他の実施形態においては、ＡＷＧ４８番で６７５ストランドのリッツ線が、受信コイルに用いられる。ターン数は７５より大きく、周波数は２ＭＨｚよりも大きく、インダクタンスは７５０μＨよりも大きい。受信コイル５２の直径は、依然として、４インチ（１２センチ）である。もちろん、当業者は、受信コイル５２が所望の周波数にて共振する限り、ターン数、ゲージ、ストランド数、ワイヤの種類などの様々な変形例があることを理解するであろう。

他の実施形態においては、図１５に示すように、受信コイル５２の代わりに、フェライトコアを備えるインダクタ７０が用いられている。インダクタ７０は、それぞれ長さが１０ｍｍであり、受信コイル５２よりも小さい。このように小さなインダクタ７０のセットは、Ｑ値が６０で、周波数が２ＭＨｚである。インダクタ７０は、高周波にて動作するように設計されており、Ｑ値が高く、インダクタンスが５０μＨ以上と高い。

受信コイルもまた、他の形状であってもよい。例えば、図１１ｂにはトライダル受信コイル５２が示され、図１１ｃには扁平スパイラル受信コイルが示されている。

他の実施形態においては、受信アンテナ５４は、プレート５８の代わりにレール６８により構成されている。図１６に示すように、レール６８は、誘電率が低い物質に貼り付けられ、同一面上に設けられている。このように、受信アンテナ５４は、機器への組み込みが容易となるように完全に平坦であってもよい。レール６８は、互いに完全に平行である必要はない。

ＤＣ−ＤＣコンバータ６６の構成の一例を示したが、他の構成も可能である。例えば、並列に接続された２つまたはそれ以上のＤＣ−ＤＣコンバータ６６が、整流器から出力されたＤＣ電圧を利用可能なレベルに降圧してもよい。また、直列に接続された２つまたはそれ以上のＤＣ−ＤＣコンバータが、整流器からの出力されたＤＣ電圧を利用可能なレベルに降圧してもよい。例えば、第１のＤＣ−ＤＣコンバータが、整流器からの出力されたＤＣ電圧を１０００Ｖから１００Ｖに降圧し、第２のＤＣ−ＤＣコンバータが、第１のＤＣ−ＤＣコンバータからの出力されたＤＣ電圧を１００Ｖから５Ｖに降圧してもよい。全ての降圧を通じての全体的な変換効率は、直列された全てのコンバータの変換効率であり、コンバータ６６のうちの１つだけの変換効率よりも悪い
さらに、図９には電力回収する回路の一例が示されているが、他の構成も可能である。例えば、他の実施形態として、図９の回路は直列に構成されてもよい。図１７に示されるように、機器は、ブリッジ整流器６４と直列に接続されている。機器は、直列に接続されたインダクタＬｓ、キャパシタＣｓ、抵抗Ｒｓによりモデル化され、並列に構成されている場合よりも、出力されるＡＣ電圧が高く、電流が大きい。バランが、ＬｓＣｓ直列回路とブリッジ整流器６４との間にて、インピーダンスをマッチングさせるように配置されている。

他の形態においては、集中乗数素子をマッチングさせることにより、受信器１４のインピーダンスがマッチングされる。

電力送信システムは、電界を介してワイヤレスで送信器から受信器に電力が送信される様々な多様な応用例に用いることができる。例えば、一つの応用例においては、図１８ａ，１８ｂに示されるように、受信器はバックパック１００内に設けられている。プレート５８は、バックパック１００の両サイドに組み込まれている。プレート５８は、受信ケース５６や、受信ケース５６内の各構成要素と接続されている。不図示であるが、受信ケース５６は、さらに、ＡＡ型９Ｖのような従来品のバッテリー、また、従来品でなくカスタム品である受電可能なバッテリー構成を充電する充電器と接続されている。バックパック１００は、兵士が暗視ゴーグルなどの様々な装備に用いるバッテリーを必要とするような、軍事用途に用いられてもよい。バッテリーが充電できるため、兵士が非常用バッテリーを運ぶ必要性が軽減され、軍隊にて利用されている既存の極めて重いバックパック１００の重さを軽くすることができる。バックパック１００は、さらに、充電器にバッテリーがない場合に充電できるように受信器１４と接続された、バッテリー（不図示）をさらに有してもよい。

送信器１２および送信アンテナ１６は、図１９ａ，１９ｂに示すように、車１０２に組み込まれていてもよい。この実施例においては、送信アンテナ１６の導体１８は、車両１０２の内壁に隠れるように組み込まれ、送信器１２と接続されていている。導体１８は、互いに略平行となるように配置されている。バックパック１００が、車両１０２内にて、導体の間のボリューム内にある場合には、受信器１４は、上述の方法にて電力を回収することができる。

他の応用例においては、受信器１４は、消防士や警察官などの人が利用するような無線通信器１０４に組み込まれている。非常事態の前においては、準備がおろそかで、準備時間が十分でないために、無線通信器１０４が十分に充電されていないことがあることが理解されよう。本形態においては、図２０ａ，２０ｂに示されるように、受信器１４のレール６８は、無線通信器１０４の裏面に貼り付けられている。図２１ａ，２１ｂに示すように、送信器１２および送信アンテナは、消防自動車などの車両１０６の前方キャビンに組み込まれている。そのため、無線通信器が消防車１０６の前方キャビン内にて、送信アンテナの導体１８の間のボリューム内にあると、無線通信器が充電される。他の実施形態においては、送信器および送信アンテナは、消防署内の特定の場所に設けられている。

他の応用例においては、電力送信システム１０は、軍隊のベースキャンプ内に設けられてもよい。軍隊がベースキャンプを設営すると、ほとんどの電子機器は、選ばれたいくつかの図２２ａ，２２ｂに示すテント１０８または兵舎に保管される。この一つの理由は、全ての場所に電子機器に供電する電源が備えられてないていないためである。この実施形態においては、送信アンテナ１２の導体１８は、テント１０８の内壁に組み込まれており、テント１０８内にある受信器１４を備える全ての機器にワイヤレスで電力を供給する。機器を乗せた机が、テント１０８の内壁の近く、すなわち、導体１８の近くにあることにより、電力送信効率が確実に最高となる。装置が物理的な配線接続の必要なく充電できるため、危険な配線や電源線の数を低減できる。

他の応用例においては、図２３ａ，２３ｂに示すように、送信器１２および送信アンテナは、バスの荷物入れ１１０に組み込まれている。導体１８は、バスの荷物入れ１１０の対向する壁面に組み込まれており、荷物入れ１１０内にあるバックパック１１０や受信器１４を備える他の機器にワイヤレスで電力を供給する。

他の応用例においては、図２４ａ，２４ｂに示すように、送信器１２および送信アンテナ１６は、飛行機１１２の内壁に組み込まれている。アンテナ１６の導体１８は、飛行機１１２の内壁に組み込まれている。飛行機１１２の庫内にある受信器を備えるバックパック１００などの機器に、ワイヤレスで電力が供給される。

他の応用例においては、図２５ａ，２５ｂに示すように、送信器１２および送信アンテナ１６は、テーブル１１４に組み込まれている。導体１８は、平板状でテーブル１１４上にあり、上述した送信コイル３０と接続されている。受信器１４は、導体１８の上または間にあると、ワイヤレスで電力を受信する。

他の応用例においては、図２６ａ，２６ｂに示すように、受信器１４のプレート５８がノートパソコン１１６に貼り付けられている。１つのプレート５８は、平板状でありノートパソコン１１６の画面の裏に貼り付けられており、他のプレート５８は、平板状でありノートパソコン１１６の底部のキーボードの裏に貼り付けられている。ワイヤレスで受信した電力は、ノートパソコン１１６のバッテリーに送信されてもよい。

他の応用例においては、図２６ｃ，２６ｄに示すように、受信器１４のレール６８は、ノートパソコン１１６の画面の裏または底部の同じ面に設けられている。この構成は、上述の送信器１２を備えるテーブル１１４からの電力受信によく適している。

他の応用例においては、図２７ａ，２７ｂに示すように、受信器１４のプレート５８は、前述のノートパソコンの画面の裏面における実装と同様に、タブレットコンピュータ１１８の画面の裏側にて互いに少し距離が離されて実装されている。

他の応用例においては、図２８ａ，２８ｂに示すように、送信器１２および送信アンテナは、着脱可能またはヒンジを備える１つ以上のパネルを有し、内部に受信器１４を配置できるような密閉コンテナ１２０に組み込まれている。受信器１４は、コンテナ１２０内にあると、送信器１２からワイヤレスで電力を受信することができる。コンテナ１２０は、コンテナ１２０内から外への電磁場（ＥＭＦ：ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ）や他の信号や電界の漏洩を防止するために、シールドされるように構成されてもよい。コンテナ１２０のパネルや蓋が閉められると、送信器１２は、人や動物への照射のおそれなくコンテナ１２０内の信号や電界の強度を増大できる旨を信号により確認することで、高効率かつ大容量の電力送信を行うことができる。このようにすることで、コンテナ１２０が閉められまた密閉されている時に、コンテナ内にある受信器１４からのバッテリー充電速度を高速化できる。

他の応用例においては、送信器１２および送信アンテナ１６は、受信器１４を有する機器が配置や吊設される平板内へ組み込まれたり、平板上におかれたり、もしくは、平板へ貼り付けられている。この平板は、テーブル、机、カウンター、棚、壁、床、天井、扉などを含むが、これらに限定されるものではない。図２９ａ，２９ｂに示すように、送信器１２の導体１８は、テーブルトップ１２２に組み込まれている。

他の応用例においては、図３０ａ，３０ｂに示すように、受信器１４のプレート５８は、コードレス電話、モバイルフォン、または、携帯電話１２４に組み込まれ、もしくは、貼り付けられている。

他の応用例においては、図３１ａ，３１ｂに示すように、受信器１４のプレート５８は、プラズマ、ＬＣＤ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤなどの様々な技術を用いたテレビ１２６に組み込まれ、もしくは、貼り付けられている。

他の応用例においては、受信器１４のプレート５８は、家庭用電気機器に組み込まれ、もしくは、取り付けられている。家庭用の電気機器は、ＤＶＤプレイヤー、ブルーレイプレイヤー、受信装置、アンプ、一体型ホームシアター、スピーカー、サブウーハー、ビデオゲーム端末、ビデオゲームコントローラ、リモコン、テレビ、コンピュータおよびモニタ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、ビデオおよびプロジェクター、ストリーミングメディア機器などを含むが、これらに限定されるものではない。

他の応用例においては、図３２ａ，３２ｂに示すように、受信器１４のプレート５８は、受信機器となる充電可能なバッテリー１２８に組み込まれ、もしくは、貼り付けられている。

他の応用例においては、受信器１４のプレート５８は、電気またはハイブリッド方式で動く車１３０に組み込まれ、もしくは、貼り付けられている。この形態においては、図３３ａ，３３ｂに示すよう、プレート５８は、車１３０の下にある送信器１２からワイヤレスで電力を受信できるように、車１３０の底部に設けられている。送信器１２および送信アンテナ１６は、車１３０の下のマット内、または、車１３０の下の道路やドライブウェイ（ｄｒｉｖｅ ｗａｙ）内や下に組み込まれてもよい。

他の応用例においては、図３４ａ，３４ｂに示すように、送信器１２および送信アンテナ１６は、軍用車両１３２、壁面、または、扉に取り付けられた折り畳み式のフラップまたは防護壁に組み込まれている。このようなフラップは、それらが実装されている構造体や装置から引き出されると、受信器１４が内部に配置されている、ワイヤレス電力送信に用いられるボリューム２０が構成される。フラップは、受信器１４を有するバックパックのような機器の固定や保持に用いられるフックや棚など組み込んでいてもよい。

他の応用例においては、図３５ａ，３５ｂに示すように、受信器１４のプレート５８は、ＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ）１３４などの輸送手段や機器に組み込まれ、もしくは、貼り付けられており、ＵＡＶや、ＵＡＶが搭載している電力システム、およびまたは、蓄電機器にワイヤレスで電力を供給してもよい。

他の応用例においては、送信器１２および送信アンテナ１６は、公共のスペースや共用エリアにある機器に組み込まれており、それによって、１人もしくはそれ以上の人が送信ボリューム２０に入ると、所有する少なくとも１つの受信器を備える機器が、ワイヤレスで電力を受信してもよい。これらのワイヤレス電力送信が可能な公共スペースは、無線ネットワークが公に利用可能なエリアであるホットスポットであってもよい。

他の応用例においては、送信器１２および送信アンテナ１６は、前段落に記載のホットスポットを構成しうる機器に組み込まれている。ホットスポットは、移動可能であってもよく、例えば限定されないが、軍事用途のような一応用例においては、送信器１２および送信アンテナ１６は、兵団が運搬する電源と接続する携行型発電機や携行型蓄電機器に組み込まれていてもよい。

他の応用例においては、送信器１２および送信アンテナ１６は、ホットスポットの構成に用いられ、持ち運び可能な機器に組み込まれている。機器は、組み込まれた受信器１４およびプレート５８も有し、ワイヤレスでの電力の送信と受信との両方を効率的に行う電力送受信器を構成してもよい。

他の応用例においては、前述のいずれの受信デバイスは、ワイヤレス電力送受信器であってもよい。すなわち、ワイヤレスによる電力の受信と送信との両方を行ってもよい。

図を参照して実施形態を説明したが、当業者は、別掲の請求項に記載の範囲を超えることなく、変形または変更しうることが理解できよう。

Claims (18)

1. 少なくとも２つあり、かつ、それらの間にてボリュームが定められる導電性プレートを有する送信アンテナと、前記送信アンテナとは別の品質係数（Ｑ値）の高い送信コイルとを備え、前記少なくとも２つの導電性プレートは、前記ボリューム内に共振リアクティブな近距離電場が形成されるように前記コイルと共振する構成を有する、送信器であって、前記送信コイルが前記送信アンテナの前記プレートと電気的に接続されている、送信器と、
   受信アンテナと、前記受信アンテナとは別のＱ値の高い受信コイルとを備え、前記受信アンテナは、少なくとも２つの導電性プレートを有し、前記受信コイルは、前記受信アンテナの前記プレートと電気的に接続されている、少なくとも１つの受信器と、を有し、
   前記送信アンテナは、前記少なくとも１つの受信器が前記ボリューム内にあると、共振リアクティブな近距離電場結合にてワイヤレスで電力を送信することを特徴とする電界を用いたワイヤレス電力送信システム。
2. ボリュームを定める少なくとも２つの導電性プレートを有する送信アンテナと、前記送信アンテナの前記プレートと電気的に接続されている、前記送信アンテナとは別の品質係数（Ｑ値）の高い送信コイルとを設置し、
   前記送信コイルと前記少なくとも２つ導電性プレートとを、送信共振周波数にて共振させ、
   前記ボリューム内に共振リアクティブな近距離電場を、Ｑ値の高い共振にて形成し、
   前記ボリューム内に２つの受信導電性プレートを有し、前記受信導電性プレートはＱ値の高い受信コイルと電気的に接続されている、受信アンテナを配置し、
   前記受信アンテナを前記送信共振周波数にて振動させることを特徴とするワイヤレス電力送信方法。
3. ボリュームを定める少なくとも２つの導電性プレートを有する送信アンテナと、前記送信アンテナの前記プレートと電気的に接続されている、前記送信アンテナとは別の品質係数（Ｑ値）の高い送信コイルとを設置し、
   前記少なくとも２つ導電性プレートと前記コイルとを、スタートアップ周波数にて共振させ、
   前記導電性プレートと前記送信コイルとを、前記導電性プレートおよび前記送信コイルの共振周波数にて同調させ、
   前記少なくとも２つの導電性プレートにより定められるボリューム内に共振リアクティブな近距離電場を形成し、
   ２つの受信導電性プレートを有する受信アンテナを有し、前記受信導電性プレートはＱ値の高い受信コイルと電気的に接続されている、受信器を前記ボリューム内に配置し、
   前記２つの受信導電性プレートの電位差を蓄積し、
   前記受信アンテナを、前記共振周波数にて共振させ、
   前記受信アンテナから電力を回収する、ワイヤレス電力送信方法。
4. ワイヤレス電力送信に用いる送信器であって、
   共振リアクティブな近距離電場を形成し、少なくとも２つあり、かつ、それらの間にてボリュームが定められる導電性プレートを有する送信アンテナと、
   前記送信アンテナとは別の、前記送信アンテナの前記少なくとも２つの導電性プレートと電気的に接続された品質係数（Ｑ値）の高い送信コイルと、
   前記送信コイルと前記送信アンテナの前記少なくとも２つの導電性プレートとを、共振リアクティブな近距離電場結合にて電力を、Ｑ値の高い受信コイルと電気的に接続された少なくとも２つの導電性プレートを有する受信アンテナに送信するように共振周波数にて共振させるように送信コイルと接続され、前記送信器を自動的に調整するように構成された自動周波数調整回路を備える共振部と、を有する送信器。
5. 前記送信アンテナの前記少なくとも２つの導電性プレートは、略平行であり、かつ、前記ボリュームを定めるように横方向に離れて設けられる、請求項４の送信器。
6. 前記自動周波数調整回路は、前記送信アンテナへの信号を増幅するように構成された回路をさらに有する、請求項４または５に記載の送信器。
7. 前記自動周波数調整回路は、前記自動周波数調整回路内の信号を遅延するように構成された遅延線をさらに有する、請求項４から６のいずれか１項に記載の送信器。
8. 前記自動周波数調整回路は、当該送信器の出力信号を絶縁する絶縁回路をさらに有する、請求項４から７のいずれか１項に記載の送信器。
9. 前記自動周波数調整回路は、フィードバック信号を出力するように構成された電流センサ回路をさらに有する、請求項４から８のいずれか１項に記載の送信器。
10. 前記自動周波数調整回路は、スタートアップ信号を前記自動周波数調整回路に入力するように設けられた発振部をさらに有する、請求項４から９のいずれか１項に記載の送信器。
11. 前記共振部は、所定の状況になると、当該送信器からの出力信号を変更するように設けられた変更回路をさらに有する、請求項４から１０のいずれか１項に記載の送信器。
12. ワイヤレス電力受信に用いられる受信器であって、
    少なくとも２つの導電性プレートを有する受信アンテナと、
    前記受信アンテナとは別の、前記受信アンテナの前記少なくとも２つの導電性プレートと電気的に接続された品質係数（Ｑ値）の高い受信コイルと、
    前記受信コイルと前記受信アンテナの前記少なくとも２つの導電性プレートとを、送信器の送信アンテナの少なくとも２つの導電性プレートにより定められるボリューム内の共振リアクティブな近距離電場結合にて前記送信器から抜き出して共振周波数にて共振させるように受信コイルと接続され、前記送信器は、前記送信アンテナの前記少なくとも２つの導電性プレートと電気的に接続されているＱ値の高い送信コイルを有する、電力回収部と、を有する受信器。
13. 前記受信アンテナの前記導電性プレートは、前記受信コイルおよび前記電力回収部を収容する筐体の外に設けられている、請求項１２に記載の受信器。
14. 前記受信アンテナの前記導電性プレートは、長方形状であり、平行である、請求項１２または１３に記載の受信器。
15. 前記受信アンテナの導電性プレートは、金属製である、請求項１２から１４のいずれか１項に記載の受信器。
16. 前記電力回収部は、所定の状況になると、受信器によって受信する信号を変更するように設けられた変更回路をさらに有する、請求項１２から１５のいずれか１項に記載の受信器。
17. インピーダンスマッチング回路をさらに有する、請求項１２から１６のいずれか１項に記載の受信器。
18. 前記電力回収部は、前記電力回収部を自動的に調整するように構成された自動周波数調整回路をさらに有する、請求項１２から１７のいずれかに記載の受信器。

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