JP6520929B2 - 受電装置およびそれを備えた非接触電力伝送装置 - Google Patents

Description

本開示は、非接触電力伝送装置、特にその受電装置に関する。

昨今、送電装置の一次コイルにより出力された磁束を受電装置の二次コイルに鎖交させることにより、送電装置から受電装置に電力を伝送する非接触電力伝送装置が知られている。

非接触電力伝送装置では、一次コイルに対する二次コイルの向きに応じて、送電装置から受電装置への非接触の電力伝送（以下、電力伝送という）の効率が変化するため、電力伝送の指向性が強い。

一次コイルにより出力された磁束に二次コイルが効率よく鎖交する向きではない場合、電力伝送効率が低下するため、送電装置に対する受電装置の向きに応じた電力伝送効率の低下を抑制することができる非接触電力伝送装置の開発が進められている。

この一例として、特許文献１に記載の非接触電力伝送装置における受電装置は、一次コイルと二次コイルとの間に配置される複数の補助コイルを備える。複数の補助コイルの中心軸は互いに異なる。複数の補助コイルのうちの二次コイルの中心軸と直交する中心軸を有する補助コイルにより出力された磁束は、二次コイルが巻き付けられた磁性体のコアにより、二次コイルと効率よく鎖交する。

上記従来技術によれば、送電装置に対する受電装置の向きが変更された場合でも、一次コイルにより出力された磁束が補助コイルの一つと効率よく鎖交する。この補助コイルにより出力された磁束が二次コイルに鎖交するため、電力伝送効率が低下しにくい。

特開２０１４−０３６５４５号公報

上記従来技術では、補助コイルごとに受電側共振回路が構成され、一次コイルを含む送電側共振回路と共振するように、補助コイルの自己インダクタンスと受電側共振回路に含まれたコンデンサの容量とが設定される。これにより、送電装置と受電装置との間のインピーダンス整合（以下、負荷整合という）を取ることがでる。

複数の補助コイルは、一次コイルに対する二次コイルの向きに応じて、一次コイルにより出力された磁束と効率よく鎖交する補助コイルと、一次コイルにより出力された磁束と効率よく鎖交しない補助コイルとに区分される。

一次コイルの磁束と効率よく鎖交しない、すなわち、一次コイルの磁束と僅かに鎖交する補助コイルは、一次コイルの磁束により磁束を出力する。複数の補助コイルは、一次コイルの磁束と鎖交することにより磁束を出力するため、補助コイル同士で磁束が鎖交し合う。すなわち、複数の補助コイルは互いに磁気的に干渉する。

複数の補助コイル同士の磁気的干渉を考慮せずに受電側共振回路を設計すると、受電側共振回路の周波数が予め設定された共振周波数とは異なる値となる。このため、電力伝送効率が低下する。一方、複数の補助コイル同士の磁気的干渉を考慮して各受電側共振回路を設計すると、各受電側共振回路の設計が煩雑となる。

本開示の目的は、受電側共振回路を容易に設計でき、かつ、電力伝送効率の低下を抑制することができる非接触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。

本開示の一態様の受電装置は、一次コイルを有する送電装置から非接触で受電する受電装置であって、一次コイルにより出力された磁束と鎖交する複数の二次コイルと、複数の二次コイルに電気的に接続された少なくとも一つの受電側コンデンサと、を備える。

複数の二次コイルは直列接続される。複数の二次コイルの中心軸は互いに異なる方向に向けられる。複数の二次コイルおよび受電側コンデンサは一つの受電側共振回路を構成する。

本態様によれば、受電側共振回路を容易に設計でき、かつ、電力伝送効率の低下を抑制することができる。

図１は、実施の形態に係る非接触電力伝送装置の回路図である。 図２は、実施の形態に係る二次コイルの斜視図である。 図３Ａは、受電装置を備える電気かみそりが送電装置に対して直立状態となる非接触電力伝送装置の斜視図である。 図３Ｂは、図３Ａの二次コイルと一次コイルとの関係を示す斜視図である。 図４Ａは、受電装置を備える電気かみそりが送電装置に対して臥位状態となる非接触電力伝送装置の斜視図である。 図４Ｂは、図４Ａの二次コイルと一次コイルとの関係を示す斜視図である。 図５は、変形例に係る二次コイルの斜視図である。 図６は、別の変形例に係る二次コイルの斜視図である。

〔１〕本開示の一態様の受電装置は、一次コイルを有する送電装置から非接触で受電する受電装置であって、一次コイルにより出力された磁束と鎖交する複数の二次コイルと、複数の二次コイルに電気的に接続される少なくとも一つの受電側コンデンサと、を備える。

複数の二次コイルは直列接続される。複数の二次コイルの中心軸は互いに異なる方向に向けられる。複数の二次コイルおよび受電側コンデンサは一つの受電側共振回路を構成する。

本態様によれば、送電装置に対する受電装置の向きが変更されても、互いに中心軸の向きが異なる複数の二次コイルにより、一次コイルにより出力された磁束が複数の二次コイルのうちの少なくとも一つと効率よく鎖交する。これにより、電力伝送効率の低下を抑制することができ、電力伝送の指向性が弱められる。

受電装置の受電側共振回路と送電装置の送信側共振回路とが共振することにより、負荷整合を取ることができる。複数の二次コイルで一つの受電側共振回路が構成されるため、複数の二次コイル同士の磁気的干渉による受電側共振回路の共振周波数への影響を考慮した受電側共振回路を設計できる。

その結果、受電側共振回路を容易に設計でき、かつ電力伝送効率の低下を抑制することができる。

〔２〕本開示の一態様の受電装置によれば、受電側コンデンサが、複数の二次コイルと直列に接続された直列共振コンデンサと、複数の二次コイルと並列に接続された並列共振コンデンサとを含む。本態様によれば、適用できる負荷の大きさの範囲を広げることができる。

〔３〕本開示の一態様の受電装置によれば、前記複数の二次コイルは、第１の受電コイルと第２の受電コイルとを含む。

〔４〕本開示の一態様の受電装置によれば、直列共振コンデンサの容量Ｃｓが式（１）を満たし、並列共振コンデンサの容量Ｃｐが式（２）を満たす。

本態様によれば、式（１）により求められた直列共振コンデンサの容量および式（２）により求められた並列共振コンデンサの容量に設定することにより、負荷整合を取ることができる。

〔５〕本開示の一態様の受電装置によれば、第１の受電コイルの中心軸が第２の受電コイルの中心軸と直交する。

本態様によれば、受電装置が送電装置に対して直立状態において一次コイルの中心軸と二つの受電コイルの一方の中心軸とが平行となり、受電装置が送電装置に対して臥位状態において、一次コイルの中心軸と他方の中心軸とが平行となる。

これにより、送電装置に対する受電装置の直立状態および臥位状態の両方において、電力伝送効率の低下が抑制され、電力伝送の指向性が弱められる。

〔６〕本開示の一態様の受電装置によれば、複数の二次コイルは、第１の受電コイル、第２の受電コイル、および、第３の受電コイルを含む。

〔７〕本開示の一態様の受電装置によれば、第１の受電コイルの中心軸、第２の受電コイルの中心軸、および、第３の受電コイルの中心軸のうちの二つが互いに直交する。

本態様によれば、一次コイルの中心軸が第１の受電コイルの中心軸および第２の受電コイルの中心軸と直交する場合、一次コイルの中心軸は第３の受電コイルの中心軸とは直交しない。

このため、受電装置が送電装置に対して直立状態および臥位状態以外の状態でも、電力伝送効率の低下が抑制され、電力伝送の指向性が弱められる。

〔８〕本開示の一態様の受電装置によれば、第１の受電コイルの中心軸、第２の受電コイルの中心軸、および、第３の受電コイルの中心軸が互いに直交する。

本態様によれば、一次コイルの中心軸が第１の受電コイルの中心軸および第２の受電コイルの中心軸と直交する場合、一次コイルの中心軸は第３の受電コイルの中心軸と平行となる。

このため、受電装置が送電装置に対して直立状態および臥位状態以外の状態でも、電力伝送効率の低下が一層抑制され、電力伝送の指向性が一層弱められる。

〔９〕本開示の一態様の受電装置によれば、複数の二次コイルが重ねて巻き付けられる。本態様によれば、複数の二次コイルが互いに離間した位置に配置された構成と比較して、複数の二次コイルの配置スペースを小さくすることができる。

〔１０〕本開示の一態様の非接触電力伝送装置は、上記〔１〕から〔９〕のいずれかに記載の受電装置を備える。

（実施の形態）
図１は、本実施の形態に係る非接触電力伝送装置の回路図である。図１を参照して、非接触電力伝送装置１の構成について説明する。

非接触電力伝送装置１は、交流電源ＡＣに接続される送電装置１０と、送電装置１０から伝送された電力を受信する受電装置２０と、受電装置２０と電気的に接続される二次電池などの負荷３０とを備える。

送電装置１０は、交流電源ＡＣに電気的に接続され、交流電源ＡＣの交流電力を直流電力に変換する電源回路１１を備える。電源回路１１には、電源回路１１により生成された直流電力を予め設定された周波数の交流電力に変換するスイッチング回路１２が接続される。

スイッチング回路１２は、並列接続された二つのアーム１２Ｂを有する。アーム１２Ｂは、直列に接続された１組のＦＥＴ１２Ａにより構成される。スイッチング回路１２には、ＦＥＴ１２Ａの動作を制御する制御部１３と、予め設定された基準周波数ｆｓにおいて共振する共振回路１４とが接続される。共振回路１４は、一次コイル１５およびコンデンサ１６を含み、送電側共振回路に対応する。

受電装置２０は、基準周波数ｆｓにおいて共振する共振回路２１を備える。共振回路２１は、共振回路２１により生成された交流電力を直流電力に変換する整流回路２５と、整流回路２５により変換された直流電力を平滑する平滑コンデンサ２６とに接続される。共振回路２１は受電側共振回路に対応する。

共振回路２１は、二次コイル２２、共振コンデンサ２３、および、共振コンデンサ２４を有する。二次コイル２２は、受電コイル２２Ａおよび受電コイル２２Ｂを含む。

共振コンデンサ２３、共振コンデンサ２４は、直列共振コンデンサ、並列共振コンデンサにそれぞれ対応する。共振コンデンサ２３、共振コンデンサ２４はいずれも、受電側コンデンサに対応する。受電コイル２２Ａ、２２Ｂは、第１、第２の受電コイルにそれぞれ対応する。

受電コイル２２Ａは受電コイル２２Ｂに直列接続される。共振コンデンサ２３は、受電コイル２２Ａ、２２Ｂに直列接続される。共振コンデンサ２４は、受電コイル２２Ａ、２２Ｂに並列接続される。

受電コイル２２Ａおよび共振コンデンサ２３が直列共振回路を構成し、受電コイル２２Ｂおよび共振コンデンサ２３も直列共振回路を構成する。受電コイル２２Ａおよび共振コンデンサ２４が並列共振回路を構成し、受電コイル２２Ｂおよび共振コンデンサ２４も並列共振回路を構成する。

共振回路１４と共振回路２１とが共振するように、すなわち、共振回路２１の周波数が基準周波数ｆｓに一致するように、受電コイル２２Ａ、２２Ｂの抵抗、自己インピーダンス、特性値（Ｑ値）と、共振コンデンサ２３、２４の容量とが設定され、負荷整合を取る。

本実施の形態では、受電コイル２２Ａ、２２Ｂの抵抗、自己インピーダンス、特性値（Ｑ値）は予め定められているため、共振コンデンサ２３の容量および共振コンデンサ２４の容量の選択により負荷整合を取る。

共振回路１４と共振回路２１との間の負荷整合のための共振コンデンサ２３の容量Ｃｓおよび共振コンデンサ２４の容量Ｃｐは、下記式（１）および式（２）により求められる。

ここで、「ω」は角周波数である（ω＝２πｆ、「ｆ」は周波数）。「ｒ１」は受電コイル２２Ａの抵抗である。「ｒ２」は受電コイル２２Ｂの抵抗である。「ｒｔ」は一次コイル１５の抵抗である。「Ｑ１」は受電コイル２２Ａの特性値および受電コイル２２Ｂの特性値を合わせた特性値である。

「Ｑｔ」は一次コイル１５の特性値である。「Ｌ１」は受電コイル２２Ａの自己インダクタンスである。「Ｌ２」は受電コイル２２Ｂの自己インダクタンスである。「Ｌｔ」は一次コイル１５の自己インダクタンスである。「ｋ」は一次コイル１５と二次コイル２２との結合係数である。「Ｒ」は負荷３０の大きさである。

「ｋ」として、一次コイル１５と受電コイル２２Ａとの結合係数と、一次コイル１５と受電コイル２２Ｂとの結合係数との一方が用いられる。

以下、非接触電力伝送装置１における電力伝送について説明する。

スイッチング回路１２が制御部１３の制御により動作を開始すると、一次コイル１５に基準周波数ｆｓの交番電力が供給され、一次コイル１５に交番磁束が発生する。

受電コイル２２Ａ、２２Ｂがその交番磁束と鎖交すると、受電コイル２２Ａ、２２Ｂに基準周波数ｆｓの交番電力が発生する。整流回路２５および平滑コンデンサ２６は、その交番電力を直流電力に変換し平滑化する。その直流電力は負荷３０に供給される。

ここで、二次コイル２２の構成について説明する。

図２は、二次コイル２２の斜視図である。図２に示すように、立方体に形成された磁性体のコア２７に導電線が巻き付けられることにより、受電コイル２２Ａが形成される。

受電コイル２２Ｂの中心軸Ｊ２が受電コイル２２Ａの中心軸Ｊ１と直交するように、受電コイル２２Ｂが受電コイル２２Ａの上に重ねて巻き付けられる。すなわち、受電コイル２２Ａと受電コイル２２Ｂとはコア２７を共有する。

受電コイル２２Ａと受電コイル２２Ｂとは同じ巻数を有する。受電コイル２２Ａを構成する導電線は、受電コイル２２Ｂを構成する導電線と同じ外径を有する。

上記構成によれば、受電コイル２２Ａと一次コイル１５（図１参照）との結合係数と、受電コイル２２Ｂと一次コイル１５との結合係数とが一致する。

次に、負荷３０としての二次電池４１を備えた受電装置２０である電気かみそり４０について説明する。

以下の説明において、「比較受電装置」は、受電装置２０の比較対象である。比較受電装置は、受電コイル２２Ａと直列共振コンデンサとにより構成された第１の共振回路と、受電コイル２２Ｂと直列共振コンデンサとにより構成された第２の共振回路とを備える点で受電装置２０とは異なる。

図３Ａに示すように、送電装置１０に対して電気かみそり４０が直立状態で配置されると、図３Ｂに示すように、一次コイル１５の中心軸ＪＴに対して、受電コイル２２Ａの中心軸Ｊ１は平行となり、受電コイル２２Ｂの中心軸Ｊ２は直交する。

このため、一次コイル１５により出力された交番磁束が、受電コイル２２Ｂには効率よく鎖交しないが、受電コイル２２Ａには効率よく鎖交する。その結果、受電コイル２２Ａに生じた交番電力から直流電力が生成され、二次電池４１に供給される。

図４Ａに示すように、電気かみそり４０が送電装置１０に対して臥位状態で配置されると、図４Ｂに示すように、一次コイル１５の中心軸ＪＴに対して、受電コイル２２Ｂの中心軸Ｊ２は平行となり、受電コイル２２Ａの中心軸Ｊ１は直交する。

このため、一次コイル１５により出力された交番磁束が、受電コイル２２Ａには効率よく鎖交しないが、受電コイル２２Ｂには効率よく鎖交する。その結果、受電コイル２２Ｂに生じた交番電力から直流電力が生成され、二次電池４１に供給される。

本実施の形態によれば、送電装置１０に対して電気かみそり４０が直立状態、臥位状態のいずれでも電力伝送を行うことができ、電力伝送の指向性が弱められる。すなわち、送電装置１０により電気かみそり４０が充電される際の電気かみそり４０の配置の自由度が向上する。

一方、比較受電装置に関しても、電気かみそり４０と同様に、送電装置に対する配置の自由度が向上する。しかしながら、比較受電装置では、第１の共振回路および第２の共振回路を設計する際に次の問題が生じるおそれがある。

共振回路１４（図１参照）と比較受電装置の第１の共振回路との間の負荷整合を取る場合、一次コイル１５と比較受電装置の受電コイル２２Ａとの結合係数などに基づいて、第１の共振回路のコンデンサの容量が設定される。すなわち、受電コイル２２Ｂによる受電コイル２２Ａへの磁気的干渉がないことを前提として設計された結合係数などに基づいて、第１の共振回路のコンデンサの容量が設定される。

しかし、図３Ｂに示す受電コイル２２Ａ、２２Ｂの配置状況において、一次コイル１５により出力された交番磁束が受電コイル２２Ｂに僅かに鎖交することにより、受電コイル２２Ｂにより出力された交番磁束が受電コイル２２Ａに鎖交する。

このため、一次コイル１５と比較受電装置の受電コイル２２Ａとの結合係数が測定されたとき、測定された結合係数は、受電コイル２２Ａと受電コイル２２Ｂとが鎖交した状態の結合係数となる。その結果、演算された第１の共振回路のコンデンサの容量に基づく周波数が、設計上の基準周波数ｆｓと異なり、実際には負荷整合が取れていない可能性がある。

一次コイル１５と比較受電装置の受電コイル２２Ｂとの結合係数についても同様に、受電コイル２２Ａにより出力された交番磁束が受電コイル２２Ｂに鎖交した状態の結合係数となる。このため、第１の共振回路と同様に、実際には負荷整合が取れていない可能性がある。

図４Ｂに示す受電コイル２２Ａ、２２Ｂの配置状況においても同様に、受電コイル２２Ａ、２２Ｂの一方の磁束が他方に鎖交するため、負荷整合が取れていない可能性がある。

受電コイル２２Ａと受電コイル２２Ｂとの磁気的干渉を考慮すれば、この問題を解決することができる。すなわち、第１の共振回路では、受電コイル２２Ａが受電コイル２２Ｂから受ける磁気的干渉を考慮して、共振コンデンサの容量を設定する。第２の共振回路では、受電コイル２２Ｂが受電コイル２２Ａから受ける磁気的干渉を考慮して、共振コンデンサの容量を設定する。

しかしながら、このような相互の磁気的干渉を考慮した演算は非常に難しく、共振回路の設計が煩雑となる。

本実施の形態では、受電コイル２２Ａ、２２Ｂの直列接続により、受電コイル２２Ａ、２２Ｂを含む一つの共振回路２１（図１参照）が構成される。共振回路２１に基づいて負荷整合を取る。このとき、受電コイル２２Ａと受電コイル２２Ｂとが磁気的に干渉した状態における結合係数ｋを用いて、負荷整合を取ることができる。

すなわち、受電コイル２２Ａと受電コイル２２Ｂとの磁気的干渉を考慮した負荷整合が可能となり、共振回路２１の周波数が基準周波数ｆｓに一致またはほぼ一致する。このようにして、電力伝送効率の低下を抑制することができる。

加えて、受電コイル２２Ａ、２２Ｂが一つの二次コイル２２として扱われるため、上記式（１）および式（２）に示すように、二次コイル２２の自己インダクタンスとして「Ｌ１＋Ｌ２」が用いられ、二次コイル２２の抵抗として「ｒ１＋ｒ２」が用いられる。このため、共振コンデンサ２３、２４の容量が、上記式（１）および式（２）に示す簡略化された式を用いて設定される。その結果、共振回路２１を容易に設計することができる。

本実施の形態によれば、例えば以下の効果が得られる。

（１）本実施の形態では、受電コイル２２Ａ、２２Ｂの自己インダクタンスおよび抵抗は予め設定されており、共振コンデンサ２３の容量および共振コンデンサ２４の容量に応じて共振回路１４と共振回路２１との間の負荷整合を取る。

共振回路１４と共振回路２１との間の負荷整合のための受電コイル２２Ａ、２２Ｂの抵抗および巻数への制約が少なくなるため、例えば、受電コイル２２Ａ、２２Ｂの抵抗および巻数を互いに一致させることができる。その結果、送電装置１０に対する電気かみそり４０の配置状況に応じた伝送電力の変動が抑制される。

（２）本実施の形態では、受電コイル２２Ａ、２２Ｂと共振コンデンサ２３とが直列共振回路を構成し、受電コイル２２Ａ、２２Ｂと共振コンデンサ２４とが並列共振回路を構成する。

本実施の形態によれば、負荷３０の大きさが、共振回路２１が直列共振するときの負荷３０の大きさ以上、かつ、共振回路２１が並列共振するときの負荷３０の大きさ以下の範囲であれば、効率のよい電力伝送が可能となる。すなわち、適用できる負荷３０の大きさの範囲を広げることができる。

（３）本実施の形態では、共振コンデンサ２３の容量Ｃｓが上記式（１）により設定され、共振コンデンサ２４の容量Ｃｐが上記式（２）により設定される。本実施の形態によれば、共振回路２１の周波数が基準周波数ｆｓに一致またはほぼ一致するため、負荷整合が取れる。

（４）本実施の形態では、受電コイル２２Ａの中心軸Ｊ１が受電コイル２２Ｂの中心軸Ｊ２と直交する。このため、電気かみそり４０が送電装置１０に対して直立状態および臥位状態において、一次コイル１５の中心軸ＪＴが、受電コイル２２Ａ、２２Ｂの中心軸Ｊ１、Ｊ２の一方と平行となる。

これにより、一次コイル１５の磁束が受電コイル２２Ａ、２２Ｂの一方に効率よく鎖交する。その結果、電力伝送効率の低下が抑制され、電力伝送の指向性が弱められる。

（５）本実施の形態では、受電コイル２２Ｂが、受電コイル２２Ａの上に重ねて巻き付けられる。本構成は、受電コイル２２Ａと受電コイル２２Ｂとが互いに離間して配置される構成と比較して、二次コイル２２の配置スペースを小さくすることができ、受電装置２０を小型化することができる。

本実施の形態では、受電コイル２２Ａと一次コイル１５との距離と、受電コイル２２Ｂと一次コイル１５との距離とが概ね等しいため、受電コイル２２Ａと一次コイル１５との結合係数と、受電コイル２２Ｂと一次コイル１５との結合係数とが大きく相違しない。

このため、受電コイル２２Ａと一次コイル１５との結合係数と、受電コイル２２Ｂと一次コイル１５との結合係数との一方が上記式（１）および式（２）で用いられても、電力伝送効率の低下を抑制することができる。

（変形例）
本開示に係る非接触電力伝送装置およびその受電装置は、例えば以下に示す例のうちの一つ、または、相互に矛盾しない少なくとも二つが組み合わせられた形態を取り得る。

本開示に係る電気かみそりおよびそのヘッドは、例えば以下に示す例のうちの一つ例に係る形態、または、相互に矛盾しない少なくとも二つの例が組み合わせられた形態を取り得る。

・共振コンデンサ２３の個数、共振コンデンサ２４の個数は２個以上でもよい。共振コンデンサ２３、共振コンデンサ２４の一方が省略されてもよい。

・受電コイル２２Ｂが、コア２７とは別のコアに形成されてもよい。この場合、受電コイル２２Ａと受電コイル２２Ｂとが異なる位置に配置される。

・二次コイル２２が、受電コイル２２Ａ、Ｂに直列接続された受電コイル２２Ｃを含んでもよい。図５は、変形例に係る二次コイル２２の斜視図である。

図５に示すように、受電コイル２２Ｃは、受電コイル２２Ａ、２２Ｂの上に重ねて巻き付けられる。すなわち、受電コイル２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃはコア２７を共有する。受電コイル２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃは同じ巻数を有する。受電コイル２２Ｃを構成する導電線は、受電コイル２２Ａ、２２Ｂを構成する導電線と同じ外径を有する。

受電コイル２２Ｃの中心軸Ｊ３は、受電コイル２２Ａの中心軸Ｊ１、および、受電コイル２２Ｂの中心軸Ｊ２に直交する。すなわち、中心軸Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３は互いに直交する。受電コイル２２Ｃは第３の受電コイルに対応する。

本構成によれば、一次コイル１５の中心軸ＪＴ（図３Ｂ参照）が受電コイル２２Ａの中心軸Ｊ１および受電コイル２２Ｂの中心軸Ｊ２と直交すると、一次コイル１５の中心軸ＪＴは受電コイル２２Ｃの中心軸Ｊ３に平行となる。

このため、受電装置２０が送電装置１０に対して直立状態、臥位状態以外であっても、電力伝送効率の低下を抑制でき、電力伝送の指向性が弱められる。

・図６は、別の変形例に係る二次コイルの斜視図である。図６に示すように、受電コイル２２Ａの中心軸Ｊ１と受電コイル２２Ｂの中心軸Ｊ２とが直交する一方、受電コイル２２Ｃの中心軸Ｊ３は、受電コイル２２Ａ、２２Ｂの中心軸Ｊ１、Ｊ２に対して４５度の傾斜を有する。

本構成によれば、一次コイル１５の中心軸ＪＴ（図３Ｂ参照）が受電コイル２２Ａの中心軸Ｊ１および受電コイル２２Ｂの中心軸Ｊ２と直交すると、一次コイル１５の中心軸ＪＴは受電コイル２２Ｃの中心軸Ｊ３と直交しない。

このため、受電装置２０が送電装置１０に対して直立状態、臥位状態以外であっても、電力伝送効率の低下を抑制でき、電力伝送の指向性が弱められる。

・一次コイル１５と受電コイル２２Ａとの結合係数が、一次コイル１５と受電コイル２２Ｂとの結合係数より小さくてもよい。

上記式（１）および式（２）の結合係数ｋとして、一次コイル１５と受電コイル２２Ａとの結合係数が用いられるとき、送電装置１０に対して受電装置２０が直立状態において負荷整合が取れる。このため、送電装置１０に対して受電装置２０が直立状態において、電力伝送効率の低下が抑制される。

一方、上記式（１）および式（２）の結合係数ｋとして、一次コイル１５と受電コイル２２Ｂとの結合係数が用いられるとき、送電装置１０に対して受電装置２０が臥位状態において負荷整合が取れる。本構成は、送電装置１０に対して臥位状態において電力伝送される可能性の高い受電装置１０（例えば、電気かみそり４０）の場合に有効である。

・コア２７の形状は、直方体または円柱でもよい。

本開示は、電気かみそり以外の小型電気機器、例えば、電動歯ブラシ、携帯機器、デジタルカメラにも適用可能である。

１ 非接触電力伝送装置
１０ 送電装置
１１ 電源回路
１２ スイッチング回路
１２Ａ ＦＥＴ
１２Ｂ アーム
１３ 制御部
１４，２１ 共振回路
１５ 一次コイル
１６ コンデンサ
２０ 受電装置
２２ 二次コイル
２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ 受電コイル
２３，２４ 共振コンデンサ
２５ 整流回路
２６ 平滑コンデンサ
２７ コア
３０ 負荷
４１ 二次電池

Claims (10)

1. 一次コイルを有する送電装置から非接触で受電する受電装置であって、
   前記一次コイルにより出力された磁束と鎖交する複数の二次コイルと、前記複数の二次コイルに電気的に接続された少なくとも一つの受電側コンデンサと、を備え、
   前記複数の二次コイルは直列接続され、
   前記複数の二次コイルの中心軸は互いに異なる方向に向けられ、
   前記複数の二次コイルおよび前記受電側コンデンサは一つの受電側共振回路を構成し、
   前記複数の二次コイルが、第１の受電コイルと第２の受電コイルとを含み、
   前記受電側コンデンサが、前記複数の二次コイルと直列に接続された直列共振コンデンサと、前記複数の二次コイルと並列に接続された並列共振コンデンサとを含み、
   前記直列共振コンデンサの容量Ｃｓが式（１）を満たし、前記並列共振コンデンサの容量Ｃｐが式（２）を満たす、
   受電装置。
2. 一次コイルを有する送電装置から非接触で受電する受電装置であって、
   前記一次コイルにより出力された磁束と鎖交する複数の二次コイルと、前記複数の二次コイルに電気的に接続された少なくとも一つの受電側コンデンサと、を備え、
   前記複数の二次コイルは直列接続され、
   前記複数の二次コイルの中心軸は互いに異なる方向に向けられ、
   前記複数の二次コイルおよび前記受電側コンデンサは一つの受電側共振回路を構成し、
   前記受電側コンデンサが、前記複数の二次コイルと直列に接続された直列共振コンデンサと、前記複数の二次コイルと並列に接続された並列共振コンデンサとを含み、
   前記複数の二次コイルと前記直列共振コンデンサとが直列共振回路を構成し、前記複数の二次コイルと前記並列共振コンデンサとが並列共振回路を構成し、
   前記直列共振コンデンサの容量Ｃｓおよび前記並列共振コンデンサの容量Ｃｐは前記複数の二次コイルを一つの二次コイルとして扱うことで設定される
   受電装置。
3. 前記複数の二次コイルが、第１の受電コイルと第２の受電コイルとを含む、請求項２に記載の受電装置。
4. 前記直列共振コンデンサの容量Ｃｓが式（１）を満たし、前記並列共振コンデンサの容量Ｃｐが式（２）を満たす、
   請求項３に記載の受電装置。
5. 前記第１の受電コイルの中心軸が前記第２の受電コイルの中心軸と直交する、請求項１、３または４のいずれか一項に記載の受電装置。
6. 前記複数の二次コイルが、第１の受電コイル、第２の受電コイル、および、第３の受電コイルを含む、請求項１または２に記載の受電装置。
7. 前記第１の受電コイルの中心軸、前記第２の受電コイルの中心軸、および、前記第３の受電コイルの中心軸のうちの二つが互いに直交する、請求項６に記載の受電装置。
8. 前記第１の受電コイルの中心軸、前記第２の受電コイルの中心軸、および、前記第３の受電コイルの中心軸が互いに直交する、請求項６に記載の受電装置。
9. 前記複数の二次コイルが重ねて巻き付けられた、請求項１または２に記載の受電装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の受電装置を備えた非接触電力伝送装置。