JP7061444B2 - 無線電力伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、無線電力伝送システムに関する。

従来、電磁誘導方式や磁界共鳴方式などの無線電力伝送を利用して、受電対象物に送電装置から電力を無線伝送する無線電力伝送システムが知られている。そのような送電装置は、磁界を発生させる送電コイルを備え、受電対象物は、送電コイルによって発生された磁界により電力を受電する受電コイルを備える。

このような無線電力伝送システムは、各種産業製品に適用されており、例えば、受電対象物が補聴器であり、送電装置が充電器である受給電システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

そのような受給電システムでは、充電器が、補聴器を収容可能な収容空間を有する収容カップと、収容空間の全体に磁界を発生させるように配置される複数の送電コイルとを備える。

そして、そのような受給電システムでは、補聴器が収容カップの収容空間に収容された状態において、補聴器の向きや位置に拘わらずに、送電コイルから受電コイルに電力が伝送される。

特開２０１７－１３５８３１号公報

しかし、特許文献１に記載の受給電システムでは、収容空間の全体に磁界を発生させるために、電力の伝送時においてすべての送電コイルが作動しており、消費電力の低減を図るには限度がある。

そこで、本発明は、消費電力の低減を図ることができる無線電力伝送システムを提供する。

本発明［１］は、複数の送電部を備える送電装置と、前記送電部から無線伝送される電力を受電可能な受電部を備える受電対象物と、を備え、前記複数の送電部のうち、特定の送電部が前記受電部に対して送電する、無線電力伝送システムを含んでいる。

このような構成によれば、複数の送電部のうち、特定の送電部が受電部に対して送電するので、電力の伝送時においてすべて送電部が作動する場合と比較して、消費電力の低減を図ることができる。

本発明［２］は、載置された前記受電対象物を位置決めする位置決め部をさらに備え、前記受電対象物は、前記位置決め部によって位置決めされた状態において受電可能である、上記［１］に記載の無線電力伝送システムを含んでいる。

このような構成によれば、受電対象物が位置決め部によって位置決めされるので、位置決めされた受電部が、特定の送電部から電力を効率よく受電でき、電力の伝送効率の向上を図ることができる。

本発明［３］は、前記送電装置は、鉛直方向に延び、前記複数の送電部の少なくとも１つが設けられる壁部をさらに備え、前記壁部は、前記位置決め部を兼ねる、上記［２］に記載の無線電力伝送システムを含んでいる。

このような構成によれば、複数の送電部の少なくとも１つが壁部に設けられ、壁部が位置決め部を兼ねるので、受電対象物が壁部によって位置決めされた状態において、送電部から受電部に対して確実に送電することができる。そのため、電力の伝送効率の向上を確実に図ることができる。

しかるに、種々の受電対象物では、受電部を配置できるスペースに限度がある。そのため、送電部を受電対象物が載置される面に設けると、受電対象物を載置したときに、送電部に対して受電部を好適な位置に配置できず、電力の伝送効率が低下する場合がある。

一方、上記の構成によれば、送電部が壁部に設けられているので、上記のような場合であっても、受電対象物を載置したときに、送電部に対して受電部を好適な位置に配置できる場合がある。

本発明［４］は、前記送電装置は、前記受電対象物を載置可能な載置部をさらに備え、前記壁部は、前記載置部と一体に設けられる、上記［３］に記載の無線電力伝送システムを含んでいる。

このような構成によれば、壁部が、受電対象物を載置可能な載置部と一体に設けられるので、受電対象物の載置姿勢を一定にできる。そのため、受電対象物が壁部によって位置決めされた状態において、送電部から受電部に対してより一層確実に送電でき、電力の伝送効率の向上をより一層確実に図ることができる。

本発明［５］は、前記位置決め部は、前記受電対象物を複数のポジションに位置決めでき、前記複数の送電部は、前記受電対象物の前記複数のポジションに対応して設けられている、上記［２］～［４］のいずれか一項に記載の無線電力伝送システムを含んでいる。

しかるに、受電対象物が補聴器などの小型の物品よりも大型な物品である場合、無線電力伝送システムを、受電対象物を載置可能な領域の全体に対して電力を伝送可能に構成するには、多数（例えば、３以上）の送電部が必要となる。

一方、上記の構成によれば、位置決め部が、受電対象物を複数のポジションに位置決めでき、複数の送電部が、受電対象物の複数のポジションに対応して設けられているので、受電対象物を載置可能な領域の全体に対して電力を伝送可能な場合と比較して、送電部の個数の低減を図ることができながら、受電対象物が各ポジションに位置する状態において、対応する送電部から受電部に電力を効率よく無線伝送できる。

その結果、無線電力伝送システムの製造コストの低減を図ることができながら、受電対象物の各ポジションにおいて電力の無線伝送が可能であるので、受電対象物に対する電力の無線伝送の作業性の向上を図ることができる。

本発明の無線電力伝送システムでは、消費電力の低減を図ることができる。

図１は、本発明の無線電力伝送システムの第１実施形態としての無線電力伝送ユニットの斜視図である。 図２Ａは、図１に示す無線電力伝送ユニットの平面図であって、ＨＭＤが第１のポジションに位置する状態を示す。図２Ｂは、図１に示す無線電力伝送ユニットの平面図であって、ＨＭＤが第２のポジションに位置する状態を示す。 図３は、図１に示す送電ユニットおよび受電ユニットのブロック図である。 図４Ａは、本発明の無線電力伝送システムの第２実施形態としての無線電力伝送ユニットの平面図である。 図５Ａは、本発明の無線電力伝送システムの第３実施形態としての無線電力伝送ユニットの斜視図である。図５Ｂは、図５Ａに示す無線電力伝送ユニットの平面図である。 図６Ａは、本発明の無線電力伝送システムの第４実施形態としての無線電力伝送ユニットの斜視図である。図６Ｂは、図６Ａに示す無線電力伝送ユニットの平面図である。

＜第１実施形態＞
１．無線電力伝送ユニット
本発明の無線電力伝送システムの第１実施形態としての無線電力伝送ユニット１を、図１～図２Ｂを参照して説明する。

図１に示すように、無線電力伝送ユニット１は、受電対象物３および送電装置２を備え、送電装置２から受電対象物３に電力を無線伝送可能に構成される。なお、無線電力伝送ユニット１の無線伝送方式は、磁界によって電力を伝送できれば、特に制限されず、電磁誘導方式および磁界共鳴方式のいずれであってもよい。

なお、以下の説明において、無線電力伝送ユニット１の方向に言及するときは、無線電力伝送ユニット１を水平面（鉛直方向と直交する平面）に載置した状態を基準として、鉛直方向と直交する所定方向を前後方向（第１方向）とし、図１における紙面左下側を前側（第１方向一方側）とし、図１における紙面右上側（第１方向他方側）を後側とする。なお、鉛直方向とは、重力方向と同じ方向である（以下同様）。

また、無線電力伝送ユニット１を前側から見たときを左右の基準として、鉛直方向および前後方向の両方向と直交する方向を左右方向（第２方向）として、図１における紙面右下側を右側（第２方向一方側）とし、図１における紙面左上側（第２方向他方側）を左側とする。具体的には、方向は、各図に記載の方向矢印従う。

２．受電対象物
受電対象物３は、特に制限されず、例えば、人体に装着可能なウェアラブルデバイス（例えば、ヘッドマウントディスプレイ、脳波センサ、眼鏡、スマートウォッチ、指輪など）、ＡＶ機器（例えば、携帯音楽プレーヤー、ＩＣレコーダー、ポータブルＤＶＤプレーヤーなど）、医療機器（例えば、計測器、治療器など）、音声通信端末（例えば、携帯電話、スマートフォンなど）などが挙げられる。

第１実施形態～第４実施形態では、上記の受電対象物のうち、受電対象物３がウェアラブルデバイスである場合について説明する。より具体的には、第１実施形態および第２実施形態では、受電対象物がヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤ３とする。）であり、第３実施形態では、受電対象物が脳波センサ４であり、第４実施形態では、受電対象物がスマートグラス５である場合について説明する。

ＨＭＤ３は、非透過型のヘッドマウントディスプレイである。ＨＭＤ３は、ユーザの頭部に装着されて使用され、装着したユーザの眼前に映像を表示するように構成される。ＨＭＤ３は、ディスプレイ部３３と、装着部３４とを備える。

ディスプレイ部３３は、ＨＭＤ３がユーザに装着された状態においてユーザの眼前に位置し、ユーザに対して映像を表示可能である。装着部３４は、ユーザの頭部に沿って装着可能である。装着部３４は、ユーザの頭部に装着された状態で、ディスプレイ部３３がユーザの眼前に位置するように、ディスプレイ部３３を支持する。装着部３４は、ディスプレイ部３３と連続している。装着部３４の構成は、特に制限されないが、第１実施形態および第２実施形態では、装着部３４は、左右方向に間隔を空けて配置される１対のテンプル部３４Ａから構成される。１対のテンプル部３４Ａのそれぞれは、ディスプレイ部３３の左右方向の端部から連続して前後方向に延びる。

このようなＨＭＤ３は、受電ユニット３０と、二次電池３２（図３参照）とを備える。

受電ユニット３０は、ＨＭＤ３における側部に埋設される。図３に示すように、受電ユニット３０は、受電部の一例としての受電コイル３５と、回路基板３６とを備える。

受電コイル３５は、送電コイル２４（後述）から無線伝送される電力を受電可能である。具体的には、受電コイル３５は、送電コイル２４（後述）から発生する磁界によって発電可能である。図示しないが、受電コイル３５は、渦巻き状に延びる配線から形成される。配線は、例えば、銅などの導電性金属から形成される。受電コイル３５の軸線は、ＨＭＤ３が水平に載置された状態において、鉛直方向（重力方向）と交差し、好ましくは、鉛直方向（重力方向）と直交する。

回路基板３６は、二次電池３２の充電時において、受電コイル３５からの電流を二次電池３２に供給するように構成され、かつ、二次電池３２の放電時において、二次電池３２からの電流をディスプレイ部３３に供給するように構成される。図示しないが、回路基板３６は、配線パターンと、制御素子とを備える。配線パターンは、ディスプレイ部３３、受電コイル３５および二次電池３２のそれぞれと電気的に接続される。制御素子は、配線パターンを流れる電力を制御する。制御素子は、整流器（ＡＣ／ＤＣコンバータ）、充電制御器、変圧器などを備える。

二次電池３２は、充放電可能な電池であって、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、銀亜鉛二次電池などが挙げられる。

また、図１に示すように、ＨＭＤ３は、接触面３１をさらに備える。接触面３１は、ＨＭＤ３の外表面の一部であり、より具体的には、鉛直方向に延びるＨＭＤ３の周面の一部である。接触面３１は、第１接触部分３１Ａと、第２接触部分３１Ｂとを備える。

図２Ａに示すように、第１接触部分３１Ａは、ＨＭＤ３の側面に位置する。第１接触部分３１Ａは、左右方向に投影したときに、受電ユニット３０（受電コイル３５）と重なるように配置される。第１接触部分３１Ａは、左右方向において受電ユニット３０が設けられる側と同じ側に配置される。第１接触部分３１Ａは、受電ユニット３０に対して左右方向に間隔を空けて位置する。第１接触部分３１Ａは、左右方向と交差するように延び、好ましくは、左右方向と直交するように前後方向に沿って延びる。

第２接触部分３１Ｂは、ＨＭＤ３の前面に位置する。第２接触部分３１Ｂは、先後方向に投影したときに、受電ユニット３０（受電コイル３５）と重なるように配置される。第２接触部分３１Ｂは、受電ユニット３０に対して前後方向に間隔を空けて位置する。第２接触部分３１Ｂは、第１接触部分３１Ａと連続する。第２接触部分３１Ｂは、平面視略円弧形状を有する。第２接触部分３１Ｂは、第１接触部分３１Ａの前端部から連続して、前側に向かうにつれて左右方向内方（ＨＭＤ３の左右方向中央）に向かうように湾曲する。

３．送電装置
図１に示すように、送電装置２は、ＨＭＤ３を載置可能であり、かつ、載置されるＨＭＤ３に電力を送電可能である。送電装置２は、載置部２３と、複数の壁部２１と、複数の送電ユニット２０とを備える。

載置部２３は、ＨＭＤ３を載置可能である。載置部２３は、平面視矩形の平板形状を有している。載置部２３は、所定の厚みを有し、先後方向および左右方向に延び、平坦な表面（上面）および平坦な裏面（下面）を有している。なお、以下において、載置部２３の上面を載置面２３Ａとする。

複数の壁部２１は、載置部２３の載置面２３Ａに配置されており、載置部２３と一体に設けられる。複数の壁部２１のそれぞれは、鉛直方向（重力方向）に延びる。

複数の壁部２１は、具体的には、２つの壁部２１であって、第１壁部２１Ａと、第２壁部２１Ｂとからなる。第１壁部２１Ａおよび第２壁部２１Ｂは、載置面２３Ａの左右方向両端部に配置され、左右方向に互いに間隔を空けて対向する。第１壁部２１Ａおよび第２壁部２１Ｂのそれぞれの左右方向内面は、鉛直方向に延びる。第１壁部２１Ａの左右方向内面と、第２壁部２１Ｂの左右方向内面と、載置面２３Ａとは、ＨＭＤ３を収容可能な収容空間２Ａを区画する。第１壁部２１Ａおよび第２壁部２１Ｂは、平面視において、点対称（１８０°回転対称）となるように構成されている。そこで、第１壁部２１Ａおよび第２壁部２１Ｂのうち、第１壁部２１Ａを説明し、第２壁部２１Ｂの説明を省略する。

第１壁部２１Ａは、２つの壁部２１のうち右側の壁部２１である。第１壁部２１Ａの左右方向内面は、位置決め部の一例としての位置決め面２２を含む。つまり、壁部２１は、位置決め部を兼ねる。

位置決め面２２は、送電装置２に載置されたＨＭＤ３を位置決めする。より具体的には、第１壁部２１Ａの位置決め面２２は、ＨＭＤ３を第１のポジション（後述）に位置決めでき（図２Ａ参照）、第２壁部２１Ｂの位置決め面２２は、ＨＭＤ３を第２のポジション（後述）に位置決めできる（図２Ｂ参照）。つまり、位置決め面２２（第１壁部２１Ａの位置決め面２２または第２壁部２１Ｂの位置決め面２２）は、ＨＭＤ３を一方のポジションに位置決めできる。そのため、複数の位置決め面２２は、ＨＭＤ３を複数のポジションに位置決めできる。

位置決め面２２は、第１位置決め部分２２Ａと、第２位置決め部分２２Ｂとを備える。

第１位置決め部分２２Ａは、接触面３１の第１接触部分３１Ａに対応する。第１位置決め部分２２Ａは、第１接触部分３１Ａと同じ形状を有する。第１位置決め部分２２Ａは、左右方向と交差するように延び、好ましくは、左右方向と直交するように前後方向に沿って延びる。

第２位置決め部分２２Ｂは、第１位置決め部分２２Ａに対して前側に位置する。第２位置決め部分２２Ｂは、接触面３１の第２接触部分３１Ｂに対応する。第２位置決め部分２２Ｂは、第２接触部分３１Ｂと同じ形状を有する。第２位置決め部分２２Ｂは、平面視略円弧形状を有する。第２位置決め部分２２Ｂは、第１位置決め部分２２Ａと連続する。第２位置決め部分２２Ｂは、第１位置決め部分２２Ａの前端部から連続して、前側に向かうにつれて左右方向内方（ＨＭＤ３の左右方向中央）に向かうように湾曲する。

送電ユニット２０は、各壁部２１に１つずつ設けられる。複数の送電ユニット２０は、具体的には、２つの送電ユニット２０であって、第１壁部２１Ａに設けられる第１送電ユニット２０Ａと、第２壁部２１Ｂに設けられる第２送電ユニット２０Ｂとからなる。

各送電ユニット２０（第１送電ユニット２０Ａおよび第２送電ユニット２０Ｂのそれぞれ）は、図３に示すように、送電部の一例としての送電コイル２４と、発振回路２５と、外部電源接続部２６とを備える。つまり、各壁部２１には、１つの送電コイル２４が設けられ、送電装置２は、複数の送電コイル２４（第１送電ユニット２０Ａの送電コイル２４および第２送電ユニット２０Ｂの送電コイル２４）を備える。複数の送電コイル２４は、ＨＭＤ３の複数のポジションに対応して設けられる。

図２Ａに示すように、第１送電ユニット２０Ａおよび第２送電ユニット２０Ｂは、同じ構成を有し、かつ、平面視において、点対称（１８０°回転対称）となるように配置されている。そこで、第１送電ユニット２０Ａおよび第２送電ユニット２０Ｂのうち、第１送電ユニット２０Ａを説明し、第２送電ユニット２０Ｂの説明を省略する。

第１送電ユニット２０Ａは、第１壁部２１Ａに埋設される。第１送電ユニット２０Ａ（送電コイル２４）は、左右方向に投影したときに、位置決め面２２の第１位置決め部分２２Ａの前端部と重なるように配置される。第１送電ユニット２０Ａは、第１位置決め部分２２Ａの前端部に対して左右方向の外方に間隔を空けて位置する。

第１送電ユニット２０Ａの送電コイル２４は、ＨＭＤ３の第１のポジションに対応して設けられ（図２Ａ参照）、第２送電ユニット２０Ｂの送電コイル２４は、ＨＭＤ３の第２のポジションに対応して設けられる（図２Ｂ参照）。

送電コイル２４は、受電コイル３５に電力を無線送電可能である。具体的には、送電コイル２４は、左右方向（水平方向）に電力を無線送電可能であって、磁界を発生可能である。図示しないが、送電コイル２４は、受電コイル３５と同じ構成であってもよく、銅線などの線材を巻回してなる巻きコイルであってもよい。送電コイル２４の軸線は、鉛直方向と交差するように延び、好ましくは、鉛直方向と直交するように左右方向に沿って延びる。

図３に示すように、発振回路２５は、例えば、１ＭＨｚ以上１０ＭＨｚ以下、好ましくは、１ＭＨｚ以上５ＭＨｚ以下の周波数を有する電力を発生可能である。発振回路２５は、送電コイル２４および外部電源接続部２６のそれぞれと電気的に接続される。発振回路２５として、例えば、ＬＣ発振回路方式、ＣＲ発振回路方式、水晶発振回路方式、スイッチング回路方式などが挙げられる。

外部電源接続部２６は、無線電力伝送ユニット１外に設けられる外部電源９に接続可能である。外部電源接続部２６として、例えば、ＡＣアダプタ、ＵＳＢ端子などが挙げられる。

４．受電動作（充電動作）
次に、図２Ａおよび図２Ｂを参照して、ＨＭＤ３の受電動作について説明する。

まず、ＨＭＤ３がセットされる前の状態の送電装置２について説明する。

ＨＭＤ３がセットされる前の送電装置２において、外部電源接続部２６は、外部電源９と接続されており、複数の送電コイル２４のすべては、周期的に電力を送電している。なお、周期的に送電する電力は、後述する連続的に送電する電力と同じであってもよく、低くてもよい。

また、複数の壁部２１は、ＨＭＤ３が、ディスプレイ部３３が前側にある第１のポジション（図２Ａ参照）、または、ディスプレイ部３３が後側にある第２のポジション（図２Ｂ参照）に位置するように収容空間２Ａに挿入されるときに、ＨＭＤ３の挿入を許容する。一方、複数の壁部２１は、ＨＭＤ３が、第１のポジションおよび第２のポジションを除くその他のポジションに位置するように収容空間２Ａに挿入されるときに、ＨＭＤ３と接触して、収容空間２Ａに対するＨＭＤ３の挿入を禁止する。

そして、図２Ａに示すように、ＨＭＤ３が、第１のポジションに位置するように、収容空間２Ａに収容されると、ＨＭＤ３は、載置部２３の載置面２３Ａに水平に載置される。

このとき、接触面３１は、第１壁部２１Ａが有する位置決め面２２と接触する。より詳しくは、接触面３１の第１接触部分３１Ａは、左右方向において、位置決め面２２の第１位置決め部分２２Ａと接触し、接触面３１の第２接触部分３１Ｂは、前後方向において、位置決め面２２の第２位置決め部分２２Ｂと接触する。このとき、第２壁部２１Ｂの位置決め面２２は、左右方向において、ＨＭＤ３と接触してもよく、僅かな間隔を空けて位置してもよい。

これによって、第１壁部２１Ａの位置決め面２２は、ＨＭＤ３を、水平方向（前後方向および左右方向）に位置決めし、第１のポジションに位置決めする。

ＨＭＤ３が第１のポジションに位置決めされると、受電ユニット３０は、第１送電ユニット２０Ａと左右方向に間隔を空けて向かい合う。そして、受電コイル３５は、第１送電ユニット２０Ａの送電コイル２４と左右方向に向かい合う。

すると、第１送電ユニット２０Ａの送電コイル２４から周期的に送電される電力を、受電コイル３５が受電する。

このとき、受電コイル３５が第１送電ユニット２０Ａの送電コイル２４から電力を受電したために、第１送電ユニット２０Ａの送電コイル２４において、電圧、定在波比、インピーダンスなどが変動する。一方、第２送電ユニット２０Ｂの送電コイル２４からの電力は受電コイル３５に受電されていないために、第２送電ユニット２０Ｂの送電コイル２４において、電圧、定在波比、インピーダンスなどは変動しない。なお、受電コイル３５が電力を受電したときに、回路基板３６の負荷抵抗を変動させてもよい。これによっても、受電コイル３５に送電する送電コイル２４において、電圧、定在波比、インピーダンスなどが変動する。

そして、送電装置２は、電圧、定在波比、インピーダンスなどの変動量が比較的大きい送電コイル２４（第１送電ユニット２０Ａの送電コイル２４）を検知する。

以上によって、送電装置２は、ＨＭＤ３が第１のポジションで載置されたことを検知し、受電コイル３５に対する伝送効率の最もよい送電コイル２４（第１送電ユニット２０Ａの送電コイル２４）を特定する。

また、回路基板３６は、負荷抵抗を離散的に変動させることによってデジタル信号として、二次電池３２の状況（例えば、バッテリー残量など）を送電装置２に送信してもよい。これによって、送電装置２は、二次電池３２の状況を受信することができる。

その後、送電装置２は、第２送電ユニット２０Ｂの送電コイル２４からの周期的な送電を停止する。

次いで、送電装置２は、第１送電ユニット２０Ａの送電コイル２４から、連続的に電力を送電する。言い換えれば、複数の送電コイル２４のうち、特定の送電コイル２４（第１送電ユニット２０Ａの送電コイル２４）は、受電コイル３５に対して送電し、複数の送電コイル２４のうち、特定の送電コイル２４を除く他の送電コイル２４（第２送電ユニット２０Ｂの送電コイル２４）は、送電を停止する。

そして、受電コイル３５は、特定の送電コイル２４から送電される電力を受電する。

また、図２Ｂに示すように、ＨＭＤ３が、第２のポジションに位置するように、収容空間２Ａに収容されると、接触面３１は、第２壁部２１Ｂが有する位置決め面２２と接触する。より詳しくは、第１接触部分３１Ａは、左右方向において、第１位置決め部分２２Ａと接触し、第２接触部分３１Ｂは、前後方向において、第２位置決め部分２２Ｂと接触する。

これによって、第２壁部２１Ｂの位置決め面２２は、ＨＭＤ３を、水平方向（前後方向および左右方向）に位置決めし、第２のポジションに位置決めする。

また、ＨＭＤ３が第２のポジションに位置決めされると、受電ユニット３０は、第２送電ユニット２０Ｂと左右方向に間隔を空けて向かい合う。そして、受電コイル３５は、第２送電ユニット２０Ｂの送電コイル２４と左右方向に向かい合う。

すると、送電装置２は、上記と同様にして、ＨＭＤ３が第２のポジションで載置されたことを検知し、受電コイル３５に対する伝送効率の最もよい送電コイル２４（第２送電ユニット２０Ｂの送電コイル２４）を特定する。その後、送電装置２は、第１送電ユニット２０Ａの送電コイル２４からの周期的な送電を停止する。

次いで、送電装置２は、第２送電ユニット２０Ｂの送電コイル２４から、連続的に電力を送電する。そして、受電コイル３５は、第２送電ユニット２０Ｂの送電コイル２４から送電される電力を受電する。

以上によって、ＨＭＤ３は、位置決め面２２によって、第１のポジションまたは第２のポジションに位置決めされた状態において受電する。

その後、図３に示すように、電力は、受電コイル３５から回路基板３６を介して二次電池３２に供給される。これによって、二次電池３２は、充電される。その後、二次電池３２の充電が完了すると、回路基板３６は、上記と同様に通信信号（デジタル信号）を送電装置２に送信し、送電装置２は、回路基板３６からの通信信号により、送電を停止する。

また、二次電池３２に充電された電力は、ディスプレイ部３３を作動するために、二次電池３２から回路基板３６を介してディスプレイ部３３に適宜給電される。なお、受電コイル３５が受電した電力を、回路基板３６を介して二次電池３２に供給することなく、回路基板３６を介してディスプレイ部３３に直接給電することもできる。

このような無線電力伝送ユニット１では、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、複数の送電コイル２４のうち、特定の送電コイル２４が受電コイル３５に対して送電する。そのため、電力の伝送時においてすべて送電コイル２４が作動する場合と比較して、消費電力の低減を図ることができる。

また、ＨＭＤ３は、位置決め面２２によって位置決めされる。そのため、位置決めされた受電コイル３５が、特定の送電コイル２４から電力を効率よく受電でき、電力の伝送効率の向上を図ることができる。

第１送電ユニット２０Ａの送電コイル２４が第１壁部２１Ａに設けられ、第２送電ユニット２０Ｂの送電コイル２４が第２壁部２１Ｂに設けられる。また、第１壁部２１Ａおよび第２壁部２１Ｂのそれぞれが位置決め面２２を備える。そのため、ＨＭＤ３が壁部２１によって位置決めされた状態において、送電コイル２４から受電コイル３５に対して確実に送電することができる。その結果、電力の伝送効率の向上を確実に図ることができる。

しかるに、ＨＭＤ３では、受電コイル３５を配置できるスペースに限度がある。そのため、送電コイル２４を載置部２３に設けると、ＨＭＤ３を載置したときに、送電コイル２４に対して受電コイル３５を好適な位置に配置できず、電力の伝送効率が低下する。一方、送電装置２では、送電コイル２４が壁部２１に設けられているので、ＨＭＤ３を載置したときに、送電コイル２４に対して受電コイル３５を好適な位置に配置できる。

壁部２１は、載置部２３と一体に設けられる。そのため、ＨＭＤ３の載置姿勢を一定にできる。その結果、ＨＭＤ３が壁部２１によって位置決めされた状態において、送電コイル２４から受電コイル３５に対してより一層確実に送電でき、電力の伝送効率の向上をより一層確実に図ることができる。

しかるに、受電対象物がＨＭＤ３などである場合、送電装置２を、ＨＭＤ３を収容する収容空間２Ａの全体に対して電力を伝送可能に構成するには、多数（例えば、３以上）の送電コイル２４が必要となる。

一方、送電装置２では、位置決め面２２（第１壁部２１Ａの位置決め面２２および第２壁部２１Ｂの位置決め面２２）が、ＨＭＤ３を複数のポジションに位置決めでき、複数の送電コイル２４が、ＨＭＤ３の複数のポジションに対応して設けられている。

そのため、収容空間２Ａの全体に対して電力を伝送可能な場合と比較して、送電コイル２４の個数の低減を図ることができながら、ＨＭＤ３が各ポジションに位置する状態において、対応する送電コイル２４から受電コイル３５に電力を効率よく無線伝送できる。

その結果、無線電力伝送ユニット１の製造コストの低減を図ることができながら、ＨＭＤ３の各ポジションにおいて電力の無線伝送が可能であるので、ＨＭＤ３に対する電力の無線伝送の作業性の向上を図ることができる。

なお、第１実施形態では、送電装置２は、送電コイル２４と受電コイル３５との電力の伝送により、ＨＭＤ３のポジションを検知し、受電コイル３５に対する伝送効率の最もよい送電コイル２４を特定するが、送電コイル２４の特定方法は、特に制限されない。例えば、送電装置２は、ＨＭＤ３のポジションを機械的または光学的に検知し、受電コイル３５に対する伝送効率の最もよい送電コイル２４を特定してもよい。

機械的な検知方法としては、各壁部２１に、接触面３１と接触可能なように、各送電ユニット２０に対応するメカスイッチを設ける方法が挙げられる。

光学的な検知方法としては、各壁部２１に、接触面３１で反射可能なように、各送電ユニット２０に対応する反射型光センサを設ける方法が挙げられる。

＜第２実施形態＞
次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態では、上記した第１実施形態と同様の部材には同様の符号を付し、その説明を省略する。

第１実施形態では、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、送電装置２は、ＨＭＤ３が２つのポジション（第１のポジションおよび第２のポジション）のいずれかにあるときに、ＨＭＤ３を収容可能であるが、本発明は、これに限定されない。

第２実施形態では、送電装置２は、ＨＭＤ３が４つのポジションのいずれかにあるときに、ＨＭＤ３を収容可能である。送電装置２は、ＨＭＤ３の４つのポジションに対応して、送電コイル２４を含む送電ユニット２０を４つ備える。より具体的には、送電装置２は、送電ユニット２０が設けられる壁部２１を４つ備える。

４つの壁部２１は、所定の対称軸を中心として９０°回転対称となるように、対称軸の周方向に互いに間隔を空けて配置される。４つの壁部２１のそれぞれは、位置決め面２２を有する。４つの壁部２１の位置決め面２２と、載置面２３Ａとは、ＨＭＤ３を収容可能な収容空間２Ａを区画する。

そして、４つの壁部２１は、ＨＭＤ３が、ディスプレイ部３３が前側にある第１のポジション（図示せず）、ディスプレイ部３３が後側にある第２のポジション（図示せず）、ディスプレイ部３３が右側にある第３のポジション（図示せず）およびディスプレイ部３３が左側にある第４のポジションのいずれかに位置するように収容空間２Ａに挿入されるときに、ＨＭＤ３の挿入を許容する。

一方、４つの壁部２１は、ＨＭＤ３が、それら４つのポジションを除くその他のポジションに位置するように収容空間２Ａに挿入されるときに、ＨＭＤ３と接触して、収容空間２Ａに対するＨＭＤ３の挿入を禁止する。

そして、ＨＭＤ３が、上記４つのポジションのいずれかに位置するように、収容空間２Ａに収容されると、接触面３１は、対応する壁部２１が有する位置決め面２２と接触する。これによって、ＨＭＤ３は、４つのポジションのいずれかに位置決めされる。

そして、送電装置２は、上記と同様にして、ＨＭＤ３が上記４つのポジションのいずれかのポジションに載置されたことを検知し、受電コイル３５に対する伝送効率の最もよい送電コイル２４を特定し、他の送電コイル２４の送電を停止する。

その後、送電装置２は、特定の送電コイル２４から、連続的に電力を送電し、受電コイル３５は、特定の送電コイル２４から送電される電力を受電する。

以上によって、ＨＭＤ３は、位置決め面２２によって、上記４つのポジションのいずれかに位置決めされた状態において受電する。

このような第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。なお、無線電力伝送ユニット１の製造コストの低減の観点からは、第１実施形態が好ましい。

＜第３実施形態＞
次に、図５Ａおよび図５Ｂを参照して、本発明の第３実施形態について説明する。なお、第３実施形態では、上記した第１実施形態および第２実施形態と同様の部材には同様の符号を付し、その説明を省略する。

第１実施形態では、図１に示すように、受電対象物はＨＭＤ３であるが、受電対象物は特に制限されない。第３実施形態では、受電対象物は、脳波センサ４である。

脳波センサ４は、ユーザの頭部に装着されて使用され、装着したユーザの脳波を測定するように構成される。脳波センサ４は、センサ部４３と、装着部４４とを備える。

センサ部４３は、脳波センサ４がユーザに装着された状態においてユーザの脳波を測定可能である。センサ部４３は、後側に向かって開放される平面視半円弧形状を有する。また、センサ部４３は、第１面４５と、第２面４６と、第３面４７と、第４面４８と、複数（２つ）の接触面４９とを有する。

第１面４５は、脳波センサ４がユーザに装着された状態において、上側に位置する面である。第２面４６は、脳波センサ４がユーザに装着された状態において、下側に位置する面である。第１面４５および第２面４６は、鉛直方向に互いに間隔を空けて位置する。

第３面４７は、センサ部４３の外周面（前側周面）であって、平面視半円弧形状を有する。第３面４７は、鉛直方向において、第１面４５の前端縁と第２面４６の前端縁とを連結する。第４面４８は、センサ部４３の内周面（後側周面）であって、平面視半円弧形状を有する。第４面４８は、第３面４７に対して後側に、センサ部４３の径方向に間隔を空けて位置する。

複数（２つ）の接触面４９は、後述する複数の位置決め部２９に対応して設けられる。複数（２つ）の接触面４９は、具体的には、２つの接触面４９である。２つの接触面４９のそれぞれは、左右方向において第３面４７の左右方向端部と第４面４８の左右方向端部とを連結し、鉛直方向において第１面４５と第２面４６とを連結する。２つの接触面４９のそれぞれは、鉛直方向に延びる。２つの接触面４９は、左右方向に互いに間隔を空けて位置する。

装着部４４は、ユーザの頭部に沿って装着可能である。装着部４４は、ユーザの頭部に装着された状態で、センサ部４３がユーザの前頭部に位置するように、センサ部４３を支持する。装着部４４は、前側に向かって開放される平面視半円弧形状を有する。装着部４４の一端部（右端部）は、センサ部４３の右側の接触面４９に接続され、装着部４４の他端部（左端部）は、センサ部４３の左側の接触面４９に接続される。

また、このような脳波センサ４は、ＨＭＤ３と同様に、受電ユニット３０と、二次電池３２（図３参照）とを備える。受電ユニット３０は、脳波センサ４における側部に埋設される。より具体的には、受電ユニット３０は、２つの接触面４９のうち、右側の接触面４９に対して前側に間隔を空けて配置される。二次電池３２の構成は、上記と同様である。

送電装置２は、載置部２３と、壁部２７と、複数の送電ユニット２０と、複数（２つ）の位置決め部２９と備える。なお、載置部２３の構成は、上記と同様である。

壁部２７は、載置部２３と一体に設けられる。壁部２７は、載置部２３の載置面２３Ａ全体から鉛直方向に延びる。壁部２７は、開口部２８を有する。開口部２８は、平面視円形状を有し、壁部２７を鉛直方向に貫通する。これによって、載置部２３の載置面２３Ａの中央部分が、開口部２８を介して上側から露出している。開口部２８の内周面２８Ａと、壁部２７から露出する載置面２３Ａとは、脳波センサ４を収容可能な収容空間２Ａを区画する。開口部２８の内周面２８Ａの半径と、センサ部４３の第３面４７の曲率半径とは、略同じである。

複数の送電ユニット２０は、壁部２７に設けられる。複数の送電ユニット２０は、具体的には、２つの送電ユニット２０であって、壁部２７の右端部に埋設される第１送電ユニット２０Ａと、壁部２７の左端部に埋設される第２送電ユニット２０Ｂとからなる。第１送電ユニット２０Ａは、開口部２８に対して右側に間隔を空けて位置する。第１送電ユニット２０Ａの送電コイル２４は、脳波センサ４の第１のポジション（後述）に対応して設けられる。第２送電ユニット２０Ｂは、開口部２８に対して左側に間隔を空けて位置する。第２送電ユニット２０Ｂの送電コイル２４は、脳波センサ４の第２のポジション（後述）に対応して設けられる。

複数の位置決め部２９は、送電装置２に載置された脳波センサ４を位置決めする。より具体的には、複数の位置決め部２９は、脳波センサ４が収容空間２Ａに収容されたときに、対応する接触面４９と前後方向に接触するように設けられる。複数の位置決め部２９は、収容空間２Ａ内に配置され、載置部２３と一体に設けられる。複数の位置決め部２９は、具体的には、２つの位置決め部２９である。２つの位置決め部２９は、左右方向に互いに間隔を空けて配置される。２つの位置決め部２９のうち、右側の位置決め部２９は、第１送電ユニット２０Ａに対して後左側に間隔を空けて位置する。２つの位置決め部２９のうち、左側の位置決め部２９は、第２送電ユニット２０Ｂに対して後右側に間隔を空けて位置する。２つの位置決め部２９のそれぞれは、載置面２３Ａから上側に向かって突出している。

このような送電装置２では、複数の位置決め部２９は、脳波センサ４が第１のポジション、または、第２のポジション（図示せず）に位置するように収容空間２Ａに挿入されるときに、脳波センサ４の挿入を許容する。脳波センサ４の第１のポジションでは、センサ部４３が前側に位置し、かつ、第１面４５が上側に位置し、第２面４６が下側に位置する。脳波センサ４の第２のポジションは、第１のポジションから上下が反転したポジションであって、脳波センサ４の第２のポジションでは、センサ部４３が前側に位置し、かつ、第１面４５が下側に位置し、第２面４６が上側に位置する。

一方、複数の位置決め部２９は、脳波センサ４が、第１のポジションおよび第２のポジションを除くその他のポジションに位置するように収容空間２Ａに挿入されるときに、脳波センサ４と接触して、収容空間２Ａに対する脳波センサ４の挿入を禁止する。

そして、脳波センサ４が、第１のポジションまたは第２のポジションに位置するように、収容空間２Ａに収容されると、脳波センサ４は、載置部２３の載置面２３Ａに水平に載置される。

このとき、接触面４９は、対応する位置決め部２９に対して前側に位置し、前後方向に対応する位置決め部２９と接触する。また、センサ部４３の第３面４７は、開口部２８の内周面２８Ａと向かい合う。第３面４７は、内周面２８Ａと接触してもよく、僅かな間隔を空けて位置してもよい。

これによって、位置決め部２９は、脳波センサ４を、水平方向（前後方向）に位置決めし、第１のポジションまたは第２のポジションに位置決めする。

そして、送電装置２は、上記と同様にして、脳波センサ４が第１のポジションまたは第２のポジションに載置されたことを検知し、受電コイル３５に対する伝送効率の最もよい送電コイル２４を特定し、他の送電コイル２４の送電を停止する。

次いで、送電装置２は、特定の送電コイル２４から、連続的に電力を送電する。そして、受電コイル３５は、特定の送電コイル２４から送電される電力を受電する。

以上によって、脳波センサ４は、位置決め部２９によって、第１のポジションまたは第２のポジションに位置決めされた状態において受電する。

このような第３実施形態によっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

＜第４実施形態＞
次に、図６Ａおよび図６Ｂを参照して、本発明の第４実施形態について説明する。なお、第４実施形態では、上記した第１実施形態～第３実施形態と同様の部材には同様の符号を付し、その説明を省略する。

第４実施形態では、受電対象物は、スマートグラス５である。

スマートグラス５は、眼鏡型であり、かつ、透過型のヘッドマウントデバイスである。スマートグラス５は、グラス部５３と、装着部５４とを備える。

グラス部５３は、２つのレンズ５５と、枠体５６とを備える。２つのレンズ５５は、スマートグラス５がユーザに装着された状態においてユーザの眼前に位置する。レンズ５５は、光透過性であり、かつ、ユーザに対して映像を表示可能である。枠体５６は、２つのレンズ５５を支持する。枠体５６は、スマートグラス５がユーザに装着された状態において、上端に位置する第１端部５７と、下端に位置する第２端部５８とを備える。第１端部５７および第２端部５８は、鉛直方向に互いに間隔を空けて位置する。

装着部５４は、ユーザの頭部に装着された状態で、グラス部５３がユーザの眼前に位置するように、グラス部５３を支持する。装着部５４は、左右方向に間隔を空けて配置される１対のテンプル部５４Ａから構成される。１対のテンプル部５４Ａのそれぞれは、枠体５６の左右方向の端部に、鉛直方向に延びる回動軸を支点として、揺動可能に固定されている。これにより、１対のテンプル部５４Ａのそれぞれは、前後方向に延びる展開位置と、枠体５６に対して折り畳まれ、左右方向に延びる折畳位置とに揺動可能である。

また、このようなスマートグラス５は、ＨＭＤ３と同様に、受電ユニット３０と、二次電池３２（図３参照）とを備える。受電ユニット３０は、スマートグラス５における側部に埋設される。より具体的には、受電ユニット３０は、枠体５６の右端部に埋設される。二次電池３２の構成は、上記と同様である。

送電装置２は、載置部２３と、壁部２７と、複数の送電ユニット２０と備える。なお、載置部２３の構成は、上記と同様である。

壁部２７は、開口部２８を有する。開口部２８は、平面視略楕円形状を有し、壁部２７を鉛直方向に貫通する。これによって、載置部２３の載置面２３Ａの中央部分が、開口部２８を介して上側から露出している。開口部２８の内周面２８Ｂと、壁部２７から露出する載置面２３Ａとは、スマートグラス５を収容可能な収容空間２Ａを区画する。

開口部２８の内周面２８Ｂは、位置決め部の一例としての第１内周部分２８Ｃと、第２内周部分２８Ｄとを備える。

第１内周部分２８Ｃは、内周面２８Ｂの前側部分である。第１内周部分２８Ｃは、平面視において、スマートグラス５の枠体５６に沿う形状を有しており、後側に向かって開放されるＵ字形状を有する。

第２内周部分２８Ｄは、内周面２８Ｂの後側部分である。第２内周部分２８Ｄは、第１内周部分２８Ｃと連続する。第２内周部分２８Ｄは、平面視において、前側に向かって開放されるＵ字形状を有する。第２内周部分２８Ｄは、スマートグラス５の枠体５６に沿う形状を有しておらず、第１内周部分２８Ｃと比較して、前後方向の寸法（凹み）が小さい。

複数の送電ユニット２０は、壁部２７に設けられ、具体的には、第１送電ユニット２０Ａと第２送電ユニット２０Ｂとからなる。第１送電ユニット２０Ａの送電コイル２４は、スマートグラス５の第１のポジション（後述）に対応して設けられる。第２送電ユニット２０Ｂの送電コイル２４は、スマートグラス５の第２のポジション（後述）に対応して設けられる。

このような送電装置２では、壁部２７は、１対のテンプル部３４Ａが折畳位置に位置し、かつ、スマートグラス５が第１のポジション、または、第２のポジション（図示せず）に位置するように収容空間２Ａに挿入されるときに、スマートグラス５の挿入を許容する。スマートグラス５の第１のポジションでは、グラス部５３が前側に位置し、かつ、枠体５６の第１端部５７が上側に位置し、枠体５６の第２端部５８が下側に位置する。スマートグラス５の第２のポジションは、第１のポジションから上下が反転したポジションであって、スマートグラス５の第２のポジションでは、グラス部５３が前側に位置し、かつ、枠体５６の第１端部５７が下側に位置し、枠体５６の第２端部５８が上側に位置する。

一方、壁部２７は、１対のテンプル部３４Ａが展開位置に位置する場合、および、１対のテンプル部３４Ａが折畳位置に位置しても、スマートグラス５が、第１のポジションおよび第２のポジションを除くその他のポジションに位置する場合、スマートグラス５と接触して、収容空間２Ａに対するスマートグラス５の進入を禁止する。

そして、１対のテンプル部３４Ａが折畳位置に位置した状態で、スマートグラス５が、第１のポジションまたは第２のポジションに位置するように、収容空間２Ａに収容されると、スマートグラス５は、載置部２３の載置面２３Ａに水平に載置される。

このとき、枠体５６は、開口部２８の第１内周部分２８Ｃに対して後側に位置し、前後方向に第１内周部分２８Ｃと接触する。また、折畳位置にある１対のテンプル部５４Ａは、開口部２８の第２内周部分２８Ｄに対して、前側に間隔を空けて位置する。

これによって、開口部２８の第１内周部分２８Ｃは、スマートグラス５を、水平方向（前後方向および左右方向）に位置決めし、第１のポジションまたは第２のポジションに位置決めする。

そして、送電装置２は、上記と同様にして、スマートグラス５が第１のポジションまたは第２のポジションに載置されたことを検知し、受電コイル３５に対する伝送効率の最もよい送電コイル２４を特定し、他の送電コイル２４の送電を停止する。

次いで、送電装置２は、特定の送電コイル２４から、連続的に電力を送電する。そして、受電コイル３５は、特定の送電コイル２４から送電される電力を受電する。

以上によって、スマートグラス５は、壁部２７の第１内周部分２８Ｃによって、第１のポジションまたは第２のポジションに位置決めされた状態において受電する。

このような第４実施形態によっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

１ 無線電力伝送ユニット
２ 送電装置
３ ＨＭＤ
４ 脳波センサ
５ スマートグラス
２１ 壁部
２２ 位置決め面
２３ 載置部
２４ 送電コイル
２７ 壁部
２８Ｃ 第１内周部分
２９ 位置決め部
３５ 受電コイル

Claims (2)

1. 第１の送電部と第２の送電部とを備える送電装置と、
   前記送電部から無線伝送される電力を受電可能な受電部を備える受電対象物と、を備え、
   前記送電装置は、第１壁部と第２壁部とを備えて前記受電対象物を位置決めする位置決め部を更に備え、
   前記第１壁部は、互いに直交する第１方向および第２方向と直交する第３方向に起立し、且つ、前記第１方向に延び、
   前記第２壁部は、前記第３方向に起立し、前記第１方向に延び、且つ、前記第１壁部とは前記第２方向に間隔を空けて対向し、
   前記第１の送電部は前記第１壁部に配置され、前記第２の送電部は前記第２壁部に配置され、且つ、前記第１方向において前記第１および第２の送電部は互いに離れており、
   前記位置決め部は、前記受電対象物を、前記受電部が前記第１の送電部と前記第２方向に向かい合う第１のポジションと、前記受電部が前記第２の送電部と前記第２方向に向かい合う第２のポジションと、から選択されるポジションに位置決めし、
   前記第１および第２の送電部のうち、前記受電部と向かい合う送電部が前記受電部に対して送電することを特徴とする、無線電力伝送システム。
2. 前記送電装置は、前記受電対象物を載置可能な載置部をさらに備え、
   前記第１および第２壁部は、前記載置部と一体に設けられることを特徴とする、請求項１に記載の無線電力伝送システム。

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