WO2010095448A1 - 電力供給システム、及びそのための可動体と固定体 - Google Patents

電力供給システム、及びそのための可動体と固定体 Download PDF

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WO2010095448A1
WO2010095448A1 PCT/JP2010/001071 JP2010001071W WO2010095448A1 WO 2010095448 A1 WO2010095448 A1 WO 2010095448A1 JP 2010001071 W JP2010001071 W JP 2010001071W WO 2010095448 A1 WO2010095448 A1 WO 2010095448A1
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power
electrode
power supply
coil
capacitor
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PCT/JP2010/001071
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English (en)
French (fr)
Inventor
原川健一
忍裕司
Original Assignee
株式会社竹中工務店
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Publication date
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • H02J50/402—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices the two or more transmitting or the two or more receiving devices being integrated in the same unit, e.g. power mats with several coils or antennas with several sub-antennas
    • H—ELECTRICITY
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H—ELECTRICITY
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/05—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using capacitive coupling
    • H—ELECTRICITY
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    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
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    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices

Definitions

  • the present invention relates to a power supply system for supplying power to various loads, and a movable body and a fixed body therefor.
  • This application is based on Japanese Patent Application No. 2009-038329 filed in Japan on February 20, 2009 and incorporates the contents thereof.
  • a power supply system that supplies power to various loads arranged on the floor surface is a contact type that supplies power by bringing an electrode that is exposed on the floor surface into contact with an electrode provided on the bottom surface of the load.
  • the power supply system can be broadly divided into a non-contact type power supply system that supplies power without contacting an electrode provided in a non-exposed state inside the floor with a load electrode.
  • Patent Document 1 a conventional non-contact type power supply system is disclosed in Patent Document 1, for example.
  • This system supplies power to a load (a ground movable body) that moves along a traveling path.
  • An induction wire is disposed along the traveling path, and an iron core in which a coil is wound around the ground movable body. Is provided. Then, a high-frequency current is passed through the induction wire, and electromagnetic induction is performed with the induction wire as the primary side and the coil as the secondary side, thereby supplying power to the ground movable body.
  • Non-Patent Document 1 discloses a wireless power transmission sheet.
  • This wireless power transmission sheet includes a power transmission coil, a power control MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) switch, a position detection coil of a power receiving device, and an organic transistor that performs position detection using the position detection coil. It is configured by forming on a plastic film using a printing technique.
  • the approach position of the electronic device is specified by detecting the change in the inductance of the position detection coil with the approach of the electronic device to the sheet by the organic transistor. And the power transmission coil corresponding to this specified position is selected with a MEMS switch, and electric power is transmitted from the selected power transmission coil.
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view of a main part of such a conventional power supply system.
  • This power supply system is a power supply system for supplying power to a load 104 from a fixed body 101 arranged in a power supply area 100 via a movable body 103 arranged in a power supplied area 102. is there.
  • the fixed body 101 includes a first power transmission electrode 105 and a second power transmission electrode 106 arranged at positions near the boundary surface between the power supply region 100 and the power supplied region 102.
  • the movable body 103 is disposed in the vicinity of the boundary surface, and the first power receiving electrode 107 is disposed so as to face the first power transmitting electrode 105 or the second power transmitting electrode 106 in a non-contact manner.
  • a second power receiving electrode 108 The first power transmission electrode 105 and the second power transmission electrode 106 and the first power reception electrode 107 and the second power reception electrode 108 are combined to form a coupling capacitor 109, and the coupling capacitor 109 and the coil 110 are connected in series.
  • a resonance circuit it is possible to supply power from the fixed body 101 to the movable body 103 with high efficiency. Specifically, a large number of such fixed bodies 101 are juxtaposed below the floor plate 111, and the power supply can be continued in a non-contact manner while the movable body 103 is running on the floor plate 111. It becomes.
  • an AC power supply 115 whose frequency can be controlled by switching is provided on the fixed body 101, and the AC power of the desired frequency is supplied to the first power transmission electrode 105 and the second power transmission by the AC power supply 115.
  • the electrode 106 is supplied.
  • this power supply system is provided with a function that enables communication between the fixed body 101 and the movable body 103 in order to perform power supply control.
  • each fixed body 101 is provided with a communication unit 112
  • the movable body 103 is provided with a communication unit 113. Then, a power supply request signal is transmitted from the communication unit 113 of the movable body 103.
  • the power supply request signal is received by its own communication unit 112
  • each fixed body 101 performs power supply control assuming that the movable body 103 is positioned above itself.
  • the movable body 103 is disposed to face the first power transmission electrode 105.
  • the electrode is the first power receiving electrode 107 or the second power receiving electrode 108, or the electrode disposed opposite to the second power transmitting electrode 106 is the first power receiving electrode 107 or the second power receiving electrode 108.
  • rectification is performed using the connection portion 114 having a plurality of diodes, and power supply can be continued so as to match the polarity of the load 104 regardless of the opposing arrangement state of each electrode.
  • the diode is arranged on the movable body 103 and the coil 110 is provided between the diode and the load 104 in this way, the diode 110 is rectified and the series resonance with the coupling capacitor 109 is not established. Therefore, the coil 110 is arranged on the fixed body 101 side.
  • the movable body is not disposed at a position where each power transmission electrode and each power reception electrode completely correspond to each other in the vertical direction,
  • the predetermined series resonance condition is not satisfied, so that the power transmission efficiency is lowered, or it is necessary to satisfy the series resonance condition by shifting the transmission frequency according to the arrangement state of the electrode. It was.
  • an object of the present invention is to provide a power supply system that can stably supply power regardless of changes in the arrangement state of electrodes in the power supply system. Moreover, an object of this invention is to provide the movable body and fixed body for comprising such an electric power supply system.
  • the power supply system is configured so that a predetermined body is provided from a fixed body disposed in the power supply area through a movable body disposed in the power supply area.
  • a first power receiving electrode and a second power receiving electrode which are disposed in a non-contact manner and in a non-contact manner with respect to the first power transmitting electrode or the second power transmitting electrode, with the boundary surface interposed therebetween, and the first power receiving electrode And the second power receiving electrode connected in parallel to each other.
  • a first capacitor and a first coil, and one of the first power receiving electrode and the second power receiving electrode is disposed so as to face the first power transmitting electrode.
  • the second coupling capacitor is configured by arranging the other one of the first power receiving electrode and the second power receiving electrode so as to face the second power transmitting electrode.
  • the AC power supply performs power transmission to the load via the first coupling capacitor and the second coupling capacitor under the condition of causing parallel resonance in the first capacitor and the first coil. It is characterized by this.
  • the power supply system according to claim 2 is the power supply system according to claim 1, wherein the fixed body is connected in parallel between the first power transmission electrode and the second power transmission electrode.
  • the power supply system according to claim 3 is the power supply system according to claim 2, wherein the fixed body includes the first power transmission electrode, the second power transmission electrode, the second capacitor, and the A third capacitor and a third coil are provided in parallel with each other and connected in parallel to each other, and the second coil and the third coil are arranged to be transformable by mutual induction,
  • the AC power source transmits power to the load via the third coil under a condition that causes parallel resonance in the third capacitor and the third coil.
  • the power supply system is the power supply system according to any one of claims 1 to 3, wherein the movable body includes the first capacitor, the first coil, and the load. And a fourth capacitor and a fourth coil connected in parallel to each other, wherein the first coil and the fourth coil are arranged to be transformable by mutual induction, and the AC power supply is The power transmission to the load is performed via the fourth coil under a condition that causes the fourth capacitor and the fourth coil to generate parallel resonance.
  • the power supply system is the power supply system according to any one of claims 1 to 4, wherein the fixed body includes the first power transmission electrode and the second power transmission electrode. A plurality of each of the first and second power receiving electrodes are connected to each other along the boundary surface, and the movable body includes connection means for electrically connecting the first power receiving electrode, the second power receiving electrode, and the load. Then, either the first power receiving electrode or the second power receiving electrode is disposed so as to face the first power transmitting electrode, and the first power receiving electrode or the second power receiving electrode When either one is arranged so as to face the second power transmission electrode, current can be supplied from the first power reception electrode or the second power reception electrode to the one electrode of the load. And the other first power reception from the other electrode of the load.
  • the pole or the second power receiving electrode it is possible to energize the pole or the second power receiving electrode, the one first power receiving electrode or the second power receiving electrode is disposed so as to face the second power transmitting electrode, and the other first power receiving electrode is disposed.
  • the other power receiving electrode or the second power receiving electrode is connected to one electrode of the load.
  • the electric power supply system of Claim 6 is an electric power supply system of Claim 2 and Claim 5
  • the said fixed body is each group of the said 1st power transmission electrode and the said 2nd power transmission electrode.
  • the second capacitor according to claim 2 and the second coil are provided.
  • the condition for generating parallel resonance between each pair of the second capacitor and the second coil is set. It is characterized by being different.
  • the fixed body according to claim 9 is a fixed body that is disposed in the power supply region and supplies power to a predetermined load via the movable body disposed in the power supply region, wherein the movable body is movable. With respect to at least one set of power receiving electrodes disposed on the body, the power receiving region and the power supplied region are arranged in an opposing and non-contact manner across the boundary surface between the power supplying region and the power supplied region.
  • the AC power source is a condition that generates parallel resonance between the first capacitor and the first coil that are connected in parallel between the first power receiving electrode and the second power receiving electrode in the movable body.
  • the first coupling capacitor and the second coupling capacitor Via a coupling capacitor and performing power transmission to the load.
  • the fixed body according to claim 10 is the fixed body according to claim 9, wherein a plurality of each of the first power transmission electrode and the second power transmission electrode are arranged in parallel along the boundary surface. It is characterized by.
  • the movable body according to claim 8, or the fixed body according to claim 9 power supply can be performed while the power transmission electrode and the power reception electrode are in a non-contact state. Since it is not necessary to expose the power transmission electrode to the power supply area, the risk of electric shock due to the power transmission electrode touching the human body can be eliminated, and psychological anxiety can be eliminated, It becomes easy to install in places where people are present, such as office spaces.
  • the movable body is provided with a first capacitor and a first coil connected in parallel between the first power receiving electrode and the second power receiving electrode, the first capacitor and the first coil, Since power is transmitted to the load under the condition that causes parallel resonance in the first and second impedances, the impedance of the load unit including the first capacitor, the first coil, and the load can be increased. As a result, the voltage drop in the first coupling capacitor and the second coupling capacitor can be reduced, and stable power supply can be achieved regardless of variations in the capacitances of the first coupling capacitor and the second coupling capacitor. it can.
  • the second capacitor and the second coil are connected to the fixed body in parallel between the first power transmission electrode and the second power transmission electrode. Therefore, the reactive current output from the AC power supply can be reduced. Thereby, AC power supply can be reduced in size.
  • the first power transmission electrode, the second power transmission electrode, the second capacitor, and the second coil are juxtaposed to the fixed body in parallel. Since the third capacitor and the third coil are provided, the reactive current output from the AC power supply can be reduced. As a result, the AC power supply can be reduced in size. In addition, since power is transmitted between the second coil and the third coil by mutual induction, the output voltage of the AC power supply can be boosted to supply power to the load.
  • the fourth capacitor and the fourth coil are connected to the movable body in parallel with each other in parallel with the first capacitor, the first coil, and the load.
  • the reactive current output from the AC power supply can be reduced.
  • the AC power supply can be reduced in size.
  • power is supplied to the load by transforming the input voltage to the first power receiving electrode and the second power receiving electrode. It can be performed.
  • a plurality of first power transmission electrodes and a plurality of second power transmission electrodes are arranged in parallel, and the first power reception electrode Based on the first power transmission electrode or the second power transmission electrode facing the second power reception electrode, the connection state of the first power reception electrode and the second power reception electrode and the load is automatically set using the connection means. Since switching is performed, electric power can be supplied even if the movable body is arranged at an arbitrary position with respect to the fixed body.
  • condenser and 2nd coil of Claim 2 are provided in each group of a 1st power transmission electrode and a 2nd power transmission electrode. Therefore, the reactive current output from the AC power supply can be reduced, and the AC power supply can be reduced in size.
  • the output frequency of the AC power supply is changed. Only resonate an arbitrary set of the second capacitor and the second coil, and supply power only to the first power transmission electrode and the second power transmission electrode having the second capacitor and the second coil. be able to. As a result, it is not necessary to provide a circuit such as a switch for switching between the first power transmission electrode and the second power transmission electrode for supplying power, and the reliability can be improved.
  • the capacitance of the coupling capacitor is a diagram of a case where a predetermined reference value C 1, 4 (a) is diagram comparing the voltage between both electrodes of the coupling capacitor and the input voltage V in to the load unit, Fig. 4 (B) is the figure which showed the power consumption in load.
  • the capacitance of the coupling capacitor is a diagram of the case of the one-tenth of C 1, FIG.
  • FIG. 5B is a diagram showing the power consumption at the load. It is the figure which showed the influence by the presence or absence of the parallel resonant circuit in a fixed body and a movable body. It is a longitudinal cross-sectional view which simplifies and shows the fixed body and movable body which concern on Embodiment 2.
  • FIG. It is the principal part enlarged view which showed the fixed body and movable body of FIG. 7 in detail. It is a longitudinal cross-sectional view which simplifies and shows the fixed body and movable body which concern on Embodiment 3.
  • FIG. 10 is an enlarged view of a main part showing in detail a fixed body and a movable body in FIG. It is a principal part longitudinal cross-sectional view of the conventional electric power supply system.
  • the power supply system according to each embodiment is a power supply system for supplying power from a fixed body arranged in a power supply area to a movable body arranged in a power supply area.
  • the specific configuration of the power supply area and the power supply area is arbitrary, and includes, for example, an internal space of a building such as a general house or an office building, an internal space of a vehicle such as a train or an airplane, or an outdoor space.
  • a surface that partitions the power supply region and the power supplied region from each other is referred to as a boundary surface.
  • the power supply area is a room of a building and the power supply area is a floor of the room
  • the upper surface (floor surface) of the floor is a boundary surface.
  • the fixed body includes one having a power source inside the fixed body and one that supplies power supplied from a power source outside the fixed body to the movable body.
  • This fixed body is arranged in the power supply area, but is not limited to one that is permanently immovable and can be removed from the power supply area when not in use, Including those that can move to any position inside.
  • the entire fixed body is not limited to a fixed one at all times. For example, by adjusting the positions of some components of the fixed body as necessary, the relative relationship between the component and the movable body is increased. Including those that can change the positional relationship.
  • the movable body includes a thing (stationary body) that is used by being fixedly arranged in the power supply area and a thing that moves as needed inside the power supply area (moving body).
  • the function and specific configuration of the movable body are arbitrary except for special points.
  • the stationary body can include devices such as computers and household appliances, and the mobile body can be a robot or an electric vehicle. Can be mentioned.
  • the power supply system configured in this way supplies power from the fixed body to the movable body in a non-contact manner.
  • This non-contact power supply is generally performed using a capacitor disposed via a boundary surface. That is, a power transmission electrode provided on a fixed body and a power reception electrode provided on a movable body are arranged so as to face each other in a non-contact manner with a boundary surface interposed therebetween, whereby a capacitor (hereinafter referred to as a “coupling capacitor”).
  • a capacitor hereinafter referred to as a “coupling capacitor”.
  • At least two such coupling capacitors are provided and arranged in the power transmission path, and electric field type power transmission is performed through the two coupling capacitors.
  • a part of the characteristics of the power supply system according to each embodiment is that a parallel resonant circuit is provided in the movable body, and power is supplied from the fixed body under the condition that the parallel resonant circuit generates parallel resonance.
  • the impedance of the coupling capacitor can be made extremely small compared to the impedance of the parallel resonant circuit at the time of parallel resonance, and the advantage of suppressing the influence on the power supply efficiency due to the capacitance variation of the coupling capacitor is obtained. be able to.
  • a parallel resonance circuit is provided on the movable body side.
  • FIG. 1 is a perspective view of a living room to which the power supply system according to Embodiment 1 is applied.
  • a movable body here, a robot
  • a power supplied area here, a living room
  • the power supply system of the present embodiment is configured by including the fixed body 10 and the movable body 20.
  • the floor board 3 laid above the power supply area 1 corresponds to a boundary surface between the power supply area 1 and the power supplied area 2, and coupling capacitors 30 and 31 to be described later via the floor board 3. (Not shown in FIG. 1) is configured.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing the fixed body 10 and the movable body 20 of FIG.
  • the fixed body 10 includes an AC power supply 11, a first power transmission electrode 12, a second power transmission electrode 13, a first parallel resonance circuit 14, and a second parallel resonance circuit 15.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing the fixed body 10 and the movable body 20 of FIG.
  • the fixed body 10 includes an AC power supply 11, a first power transmission electrode 12, a second power transmission electrode 13, a first parallel resonance circuit 14, and a second parallel resonance circuit 15.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing the fixed body 10 and the movable body 20 of FIG.
  • the fixed body 10 includes an AC power supply 11, a first power transmission electrode 12, a second power transmission electrode 13, a first parallel resonance circuit 14, and a second parallel resonance circuit 15.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing the fixed body 10 and the movable body 20 of FIG.
  • the fixed body 10 includes an AC power supply 11, a first power transmission
  • AC power supply 11 is a supply source of AC power.
  • one AC power supply 11 is provided in one fixed body 10, but AC power may be supplied to another fixed body 10 (not shown in FIG. 2).
  • the first power transmission electrode 12 and the second power transmission electrode 13 are each a flat conductor, and are arranged so as to be substantially parallel to the floor plate 3 at a position near the lower side of the floor plate 3.
  • the first power transmission electrode 12 and the second power transmission electrode 13 may be brought into contact with the floor board 3 or may be arranged at a minute distance from the floor board 3.
  • the surfaces of the first power transmission electrode 12 and the second power transmission electrode 13 on the power supply region 2 side (here, the upper surface) are completely covered by the floor plate 3, and the first The power transmission electrode 12 and the second power transmission electrode 13 are not exposed to the power supplied region 2.
  • power transmission electrodes 12 and 13 are simply collectively referred to as “power transmission electrodes 12 and 13”.
  • the first parallel resonant circuit 14 is connected to the AC power supply 11 and includes a second capacitor 14a and a second coil 14b.
  • the second capacitor 14a and the second coil 14b are connected in parallel to each other to constitute a parallel resonance circuit.
  • the second parallel resonance circuit 15 is connected to the first power transmission electrode 12 and the second power transmission electrode 13, and includes a third capacitor 15a and a third coil 15b.
  • the third capacitor 15a and the third coil 15b are connected in parallel to each other to constitute a parallel resonance circuit.
  • the second coil 14b and the third coil 15b are arranged in parallel with each other at a predetermined interval, and power is transmitted between the second coil 14b and the third coil 15b by mutual induction. Is arranged to be possible. Further, in order to boost the output voltage of the AC power supply 11 at a desired transformation ratio and supply the boosted voltage to the power transmission electrodes 12 and 13, a turn ratio between the second coil 14b and the third coil 15b is set.
  • the movable body 20 includes a first power receiving electrode 21 a, a second power receiving electrode 21 b, a third parallel resonance circuit 22, a fourth parallel resonance circuit 23, and a load 24.
  • Each of the first power receiving electrode 21a and the second power receiving electrode 21b receives power supplied from the fixed body 10, and is configured as a flat conductor.
  • power receiving electrode 21 When it is not necessary to distinguish the first power receiving electrode 21a and the second power receiving electrode 21b from each other, these are simply collectively referred to as “power receiving electrode 21”.
  • These power receiving electrodes 21 are arranged substantially parallel to the floor plate 3 at a position in direct contact with the upper surface of the floor plate 3 or at a position spaced apart by a minute interval.
  • one of the first power receiving electrode 21a and the second power receiving electrode 21b (the first power receiving electrode 21a in FIG. 2) is disposed opposite to the first power transmitting electrode 12 with the floor plate 3 interposed therebetween.
  • 1 coupling capacitor 30 is formed.
  • the other one of the first power receiving electrode 21a and the second power receiving electrode 21b (the second power receiving electrode 21b in FIG. 2) is disposed opposite to the second power transmitting electrode 13 with the floor plate 3 interposed therebetween.
  • the coupling capacitor 31 is configured.
  • the power transmission electrodes 12 and 13 are not exposed in the power supplied region 2, the power transmission electrodes 12 and 13 and the power reception electrode 21 are arranged in a non-contact state.
  • the third parallel resonant circuit 22 is connected to the first power receiving electrode 21a and the second power receiving electrode 21b, and includes a first capacitor 22a and a first coil 22b.
  • the first capacitor 22a and the first coil 22b are connected in parallel to each other to constitute a parallel resonance circuit.
  • the fourth parallel resonant circuit 23 is connected to the load 24, and includes a fourth capacitor 23a and a fourth coil 23b.
  • the fourth capacitor 23a and the fourth coil 23b are connected in parallel to each other to constitute a parallel resonance circuit.
  • the first coil 22b and the fourth coil 23b are arranged in parallel with each other at a predetermined interval, and power is transmitted between the first coil 22b and the fourth coil 23b by mutual induction. Is arranged to be possible. Further, in order to transform the input voltage to the power receiving electrode 21 with a desired transformation ratio and supply it to the load 24, the turn ratio between the first coil 22b and the fourth coil 23b is set.
  • the load 24 is driven by AC power supplied via the fourth parallel resonance circuit 23 and exhibits a predetermined function.
  • the load 24 corresponds to a motor or a control unit built in the robot.
  • the specific configuration of the load 24 is arbitrary, for example, a communication device that performs transmission and reception of communication signals with a device external to the movable body 20 wirelessly or by wire, and information that performs information processing related to various types of information
  • a processing device a sensor that detects a predetermined detection target in the power supply region 2 and outputs a signal related to the detection result to the predetermined device, or a power source that transmits and receives power to a device outside the movable body 20 (for example, two Secondary battery).
  • the load 24 is not necessarily provided inside the movable body 20.
  • the load 24 is provided outside the movable body 20, and power is supplied to the load 24 via the movable body 20.
  • Good. 2 shows only one load 24, power may be supplied to a plurality of loads 24 connected in series or in parallel to each other.
  • the first parallel resonant circuit 14, as the parallel resonance frequency f 1 of the second parallel resonance circuit 15, the third parallel resonant circuit 22, and a fourth parallel resonant circuit 23 is equal to each other, in each of the parallel resonant circuit
  • the capacitance of the capacitor and the inductance of the coil are set. Therefore, to output AC power from the AC power supply 11 under the condition that generates parallel resonance to these parallel resonant circuits 14,15,22,23 (i.e., possible to output AC power from the AC power source 11 at the parallel resonance frequency f 1 ) causes parallel resonance in each of the parallel resonance circuits 14, 15, 22, and 23.
  • the floor plate 3 interposed between the power transmitting electrodes 12 and 13 and the power receiving electrode 21 is made of a dielectric material that can form the coupling capacitors 30 and 31.
  • a dielectric material for example, a fluororesin can be employed.
  • the surface of the power transmission electrodes 12, 13 on the power receiving electrode 21 side or the surface of the power receiving electrode 21 on the power transmission electrodes 12, 13 side can be coated.
  • the material used for the floor plate 3 and the material used for coating the power transmission electrodes 12 and 13 and the power reception electrode 21 maintain the required insulation between the power transmission electrodes 12 and 13 and the power reception electrode 21. It is preferable to have an insulation performance for the purpose.
  • FIG. 3 is a diagram showing a simplified circuit configuration of the power supply system.
  • the power supply system can be virtually divided into a power supply unit 40, a first coupling capacitor 30, a second coupling capacitor 31, and a load unit 50.
  • the power supply unit 40 corresponds to the portion excluding the power transmission electrodes 12 and 13 in the fixed body 10
  • the load unit 50 corresponds to the portion other than the power reception electrode 21 in the movable body 20, It is assumed that the load 24 is included.
  • the impedance Z 3 of the load unit 50 by a very large value as compared with the impedance Z 2 of the first impedance Z 1 of the coupling capacitor 30 and the second coupling capacitor 31, coupling capacitor 30, 31
  • the output voltage V out from the power supply unit 40 and the input voltage V in to the load unit 50 can be made substantially equal.
  • the capacitance of the coupling capacitors 30 and 31 is fluctuated due to a change in the relative position between the power transmitting electrodes 12 and 13 and the power receiving electrode 21, the influence on the power supply from the power supply unit 40 to the load unit 50 is affected. It is possible to reduce.
  • the third parallel resonance circuit 22 and the fourth parallel of the load unit 50 are satisfied.
  • Parallel resonance occurs in the resonance circuit 23.
  • the impedance of the parallel resonant circuit from becoming extremely large in the parallel resonance frequency, the impedance Z 3 of the load unit 50 that includes a third parallel resonance circuit 22 and a fourth parallel resonant circuit 23 which parallel resonance occurs, the coupling capacitor 30 , 31 can be made extremely large compared to the impedances Z 1 and Z 2, and the influence on the power supply due to the capacitance variation of the coupling capacitors 30 and 31 can be reduced.
  • 4 and 5 are diagrams comparing the effects on the power supply when the capacitances of the coupling capacitors 30 and 31 are changed in the power supply system shown in FIG. It illustrates a case in which the capacitance with a predetermined reference value C 1
  • FIG 5 is a diagram of a case where the capacitance of the coupling capacitor 30 and 31 was one tenth of C 1.
  • 4 (a) and 5 (a) are diagrams comparing the voltage V C between both electrodes of the coupling capacitors 30 and 31 with the input voltage Vin in the load unit 50, and the horizontal axis represents the power.
  • the operating frequency of the supply system the vertical axis indicates the voltage.
  • 4 (b) and 5 (b) are diagrams showing the power consumption in the load 24.
  • the horizontal axis indicates the operating frequency of the power supply system, and the vertical axis indicates the power consumption.
  • the load portion is compared with the voltage V C between both electrodes of the coupling capacitors 30 and 31 at the parallel resonance frequency f 1 .
  • input voltage V in to the 50 becomes very large. That is, the output voltage V out from the power supply unit 40 and the input voltage V in to the load unit 50 are substantially equal.
  • the power consumption of the load 24 at this time is P 1.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the influence of the presence or absence of a parallel resonant circuit in the fixed body 10 and the movable body 20, where the horizontal axis indicates the operating frequency of the power supply system and the vertical axis indicates the current value.
  • the graph of FIG. 6 shows the output current value from the AC power source 11 in the case of excluding the first parallel resonant circuit 14 and the fourth parallel resonant circuit 23 from the power supply system shown in FIG. 2 I 1, 2 was in the power supply system shown the output current from the AC power source 11 in the case where the power supply system, excluding the fourth parallel resonant circuit 23 I 2, and in FIG. 2, the output current value from the AC power supply 11 I 3 As shown.
  • the output current I 1 from the AC power supply 11 at the parallel resonant frequency f 1 is the first parallel.
  • the resonance circuit 14 the output current I 2 from the AC power supply 11 at the parallel resonance frequency f 1 is reduced to about 60% of I 1 .
  • the fourth parallel resonance circuit 23 the output current I 3 from the AC power supply 11 is reduced to about 25% of I 1 . That is, the reactive current output from the AC power supply 11 is reduced by providing the first parallel resonance circuit 14 and the fourth parallel resonance circuit 23.
  • the parallel resonance condition is not satisfied, and power is not supplied. Is always in the operation mode, and even when a person walks on the floor board 3, it is possible to prevent a situation in which a current flows through the human body and maintain safety.
  • the movable body 20 is provided with the third parallel resonance circuit 22 or the fourth parallel resonance circuit 23, and power is transmitted to the load 24 under the condition that these parallel resonance circuits generate parallel resonance.
  • the impedance of the load section 50 including the power supply 24 can be increased.
  • the voltage drop in the coupling capacitors 30 and 31 can be reduced, and stable power supply can be achieved regardless of fluctuations in the capacitances of the coupling capacitors 30 and 31.
  • the reactive current output from the AC power supply 11 can be reduced.
  • the AC power supply 11 can be reduced in size.
  • the reactive current output from the AC power supply 11 can be reduced.
  • the AC power supply 11 can be reduced in size.
  • the output voltage of the AC power supply 11 is changed. The voltage can be boosted to supply power to the load 24.
  • the third parallel resonance circuit 22 and the fourth parallel resonance circuit 23 are provided in the movable body 20, the reactive current output from the AC power supply 11 can be reduced. As a result, the AC power supply 11 can be reduced in size. Further, since power is transmitted between the first coil 22b in the third parallel resonant circuit 22 and the fourth coil 23b in the fourth parallel resonant circuit 23 by mutual induction, the input voltage to the power receiving electrode 21 Can be transformed to supply power to the load 24.
  • a second embodiment Next, a second embodiment will be described.
  • a plurality of power transmission electrodes are provided in addition to the configuration of the first embodiment.
  • the configuration of the second embodiment is substantially the same as the configuration of the first embodiment unless otherwise specified, and the same configuration as that of the first embodiment is the same as that used in the first embodiment.
  • symbol and / or name are attached
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view schematically showing the fixed body 10 and the movable body 20 according to the second embodiment
  • FIG. 8 is an enlarged view of a main part showing the fixed body 10 and the movable body 20 in FIG. 7 in detail.
  • the fixed body 10 includes a plurality of power transmission electrodes 12 and 13, and includes a communication unit 16 and a control unit 17 (controller).
  • a plurality of power transmission electrodes 12 and 13 are arranged side by side at a predetermined interval in order to increase the laying efficiency of the power transmission electrodes 12 and 13 per unit area.
  • the power transmission electrodes 12 and 13 are alternately arranged so as to have different polarities.
  • one second parallel resonant circuit 15 is connected to the first power transmission electrode 12 via the line L1, and is connected to the second power transmission electrode 13 via the line L2. It is connected. Lines L3 and L4 are connected to these lines L1 and L2, respectively. Via these lines L3 and L4, the common AC power supply 11 passes through the common first parallel resonance circuit 14 and the second parallel resonance circuit 15, respectively. Electric power is supplied to the plurality of first power transmission electrodes 12 and the plurality of second power transmission electrodes 13. 9 and 10, the configuration for supplying power to the communication unit 16 and the control unit 17 is omitted. However, the AC power source 11 and a power source (not shown) that is different from the AC power source 11 may be arbitrarily selected. It is possible to supply power to the communication unit 16 and the control unit 17 through the path.
  • the communication unit 16 is a communication unit that communicates with a communication unit 26 (described later) provided on the movable body 20.
  • the specific configuration of the communication unit 16 is arbitrary, for example, the communication unit 16 is configured using RF / MAC that performs RF communication using the MAC protocol (the same applies to the communication unit 26 described later).
  • the communication unit 16 obtains the communication signal superimposed on the power transmission path from the movable body 20 and output via the lines L1 and L2 via the coupling capacitor 18. Note that the communication signal output via the lines L1 and L2 is blocked by the communication signal blocking coil 19 connected to the lines L1 and L2.
  • the communication unit 16 is communicably connected to the control unit 17 via a line L5.
  • the communication unit 16 is connected to a hub 60 via a line L6, and the hub 60 is further connected to a server 61.
  • the control unit 17 is a control unit that controls the fixed body 10, and is connected to the server 61 via, for example, the hub 60, and performs a control operation according to a control signal from the server 61.
  • the self-sustained control can be performed by incorporating the self-sustained control program into the control unit 17, and the hub 60 and the server 61 can be omitted.
  • the communication connection destination of the control unit 17 can be other than the server 61, for example, by performing communication with the control unit 17 of another fixed body 10, a plurality of fixed units arranged in the power supply region 1.
  • the body 10 can be controlled in conjunction with each other.
  • control unit 17 is connected to the AC power supply 11 via a line L7, and controls power supply to the fixed body 10 by performing ON / OFF and frequency control of the AC power supply 11.
  • the specific configuration of the control unit 17 is arbitrary, and includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) and a program that is interpreted and executed on the CPU.
  • CPU Central Processing Unit
  • the movable body 20 includes a plurality of power receiving electrodes 21, and includes a determination switching unit 25 and a communication unit 26.
  • At least one pair of power receiving electrodes 21 may be provided for one movable body 20, but here, a large number of power receiving electrodes 21 are arranged for one movable body 20, as shown in FIGS. Therefore, the required power receiving area is secured as a whole.
  • the shape of the set of power receiving electrodes 21 is arbitrary, and may be, for example, a square shape or a circular shape.
  • the individual planar shape of each power receiving electrode 21 may also be a square shape or a circular shape.
  • each power receiving electrode 21 is determined to be sufficiently smaller than the interval between the plurality of power transmitting electrodes 12 and 13. Therefore, since one power receiving electrode 21 does not straddle both of the plurality of power transmitting electrodes 12 and 13 simultaneously, it is possible to simultaneously form a capacitor between the one power receiving electrode 21 and the plurality of power transmitting electrodes 12 and 13. Such capacitors prevent the power supply from being adversely affected. According to this configuration, each power receiving electrode 21 can be arranged at an arbitrary position, and the degree of freedom of movement of the movable body 20 can be increased.
  • the interval between the plurality of power receiving electrodes 21 is preferably determined so that the capacitor capacity between the plurality of power receiving electrodes 21 does not adversely affect the power supply. Specifically, a current flows from either the first power transmission electrode 12 or the second power transmission electrode 13 to the other one of the first power transmission electrode 12 or the second power transmission electrode 13 via a capacitor. The mutual interval between the power receiving electrodes 21 is determined so as not to occur.
  • the determination switching unit 25 determines which of the first power transmission electrode 12 and the second power transmission electrode 13 is an electrode disposed to face each of the plurality of power receiving electrodes 21, and based on the determination result. And a discrimination switching means for switching the connection of the plurality of power receiving electrodes 21 to the load 24, and corresponds to the connection means in the claims. By switching the connection by the discrimination switching unit 25, the power receiving electrode 21 disposed to face either one of the first power transmitting electrode 12 or the second power transmitting electrode 13 among the plurality of power receiving electrodes 21 is provided.
  • the first power receiving electrode 21a can receive power
  • the power receiving electrode 21 arranged opposite to the other can receive power as the second power receiving electrode 21b.
  • the determination switching unit 25 is connected to one terminal 22c (hereinafter referred to as a first terminal) of the third parallel resonance circuit 22 via a coil 27.
  • a line L9 branched from the line L8, a line L11 branched from the line L10 connected to the other terminal 22d of the third parallel resonant circuit 22 (hereinafter referred to as the second terminal) via the coil 27, and each power receiving electrode 21 and a plurality of changeover switches 25a for selectively connecting the line L12 to either the line L9 or the line L11.
  • the specific configuration for operating the changeover switch 25a based on whether the first power transmission electrode 12 or the second power transmission electrode 13 is the electrode disposed opposite to each of the plurality of power reception electrodes 21 is arbitrary.
  • one of the first power transmission electrode 12 or the second power transmission electrode 13 is formed of a ferromagnetic conductor (for example, iron, cobalt, nickel, etc.), and the other is a non-magnetic conductor (for example, (Aluminum, austenitic stainless steel, etc.) and a permanent magnet is provided on the movable contact of the changeover switch 25a.
  • a ferromagnetic conductor for example, iron, cobalt, nickel, etc.
  • a non-magnetic conductor for example, (Aluminum, austenitic stainless steel, etc.
  • the magnetic force acting on the movable contact differs based on whether the electrode disposed opposite to the power receiving electrode 21 is the first power transmitting electrode 12 or the second power transmitting electrode 13.
  • the movable contact is operated, and the line L12 can be selectively connected to either the line L9 or the line L11.
  • the communication unit 26 is a communication unit that communicates with the communication unit 16 of the fixed body 10.
  • the communication unit 26 superimposes and outputs the communication signal to the lines L8 and L10 via the coupling capacitor 28.
  • a frequency of about 1 MHz is used for power supply, it is assumed that a frequency band near several GHz is used for communication using the communication units 16 and 26. It is considered that the capacitances of the coupling capacitors 30 and 31 and the capacitors 18 and 28 are sufficiently large with respect to the communication frequency and do not cause transmission loss.
  • the movable body 20 is disposed at an arbitrary position on the floor board 3 at an arbitrary timing.
  • the communication unit 26 always outputs a power supply request signal.
  • the fixed body 10 is in a standby mode in the initial state. Specifically, only a small amount of power is supplied to the communication unit 16 so that only the communication unit 16 is in an activated state, and power is not supplied to other portions so as to save power.
  • the communication unit 16 of the fixed body 10 constantly monitors the power supply request signal from the communication unit 26 of the movable body 20, and when the movable body 20 is disposed above the fixed body 10, the communication unit 16. Receives the power supply request signal from the communication unit 26.
  • the standby mode is switched to the operation mode, the control unit 17 is activated, and the control unit 17 starts power supply control. .
  • the power consumption of the stationary body 10 can be reduced as compared with the case where the operation mode is always set.
  • authentication of the movable body 20 by ID may be performed.
  • the communication unit 26 transmits the ID of the movable body 20 together with the power supply request signal to the communication unit 16, and the communication unit 16 that has received the ID transmits the ID to the control unit 17.
  • the control unit 17 further transmits this ID to the server 61 via the hub 60, performs authentication based on the ID registered in advance in the server 61, and returns the authentication result to the control unit 17.
  • the control part 17 may determine the propriety of electric power supply based on this authentication result.
  • each pair of the first power transmission electrode and the second power transmission electrode includes a second capacitor and a second coil.
  • the configuration of the third embodiment is substantially the same as the configuration of the second embodiment except where otherwise specified, and the configuration substantially the same as that of the second embodiment is the same as that used in the second embodiment.
  • symbol and / or name are attached
  • FIG. 9 is a longitudinal sectional view schematically showing the fixed body 10 and the movable body 20 according to the third embodiment
  • FIG. 10 is an enlarged view of a main part showing the fixed body 10 and the movable body 20 in FIG. 9 in detail.
  • the fixed body 10 includes a first parallel resonance circuit 14 in each set of the first power transmission electrode 12 and the second power transmission electrode 13 in addition to the configuration of the fixed body 10 in the second embodiment. 9 and 10, the second parallel resonance circuit 15 is omitted, and each set of the first power transmission electrode 12 and the second power transmission electrode 13 and the first parallel resonance circuit 14 are directly connected.
  • a second parallel resonant circuit 15 is provided between each pair of power transmission electrodes 12 and 13 and each first parallel resonant circuit 14, and the third coil 15 b of these second parallel resonant circuits 15 and the first parallel resonant circuit are provided. You may make it transmit electric power by the mutual induction effect between the 2nd coils 14b of the circuit 14.
  • the first parallel resonant circuit 14 provided in each set of the power transmission electrodes 12 and 13 generates parallel resonance at mutually different parallel resonant frequencies, and the capacitance of the second capacitor 14a in each parallel resonant circuit.
  • the inductance of the second coil 14b is set. 9 and 10, the first parallel resonant circuit 14A is f1, the first parallel resonant circuit 14B is f2, the first parallel resonant circuit 14C is f3, the first parallel resonant circuit 14D is f4, and the first parallel resonant circuit 14E.
  • the capacitance of the second capacitor 14a and the inductance of the second coil 14b are set so that f5 becomes the parallel resonance frequency.
  • the control unit 17 controls the frequency of the AC power supply 11 in order to generate parallel resonance in an arbitrary first parallel resonance circuit 14 and supply power to the power transmission electrodes 12 and 13 including the first parallel resonance circuit 14.
  • an actuator serving as an energy output unit that emits energy such as radio waves, magnetic fields, sound waves, vibrations, and light is provided in the vicinity of the power receiving electrode 21 of the movable body 20.
  • An energy sensor is provided as detection means (the actuator and energy sensor are not shown).
  • An output signal of the energy sensor that detects the energy output from the actuator is transmitted to the server 61 via the control unit 17 and the hub 60.
  • the server 61 identifies a set of power transmission electrodes 12 and 13 in which a sensor that detects energy is installed based on a pre-registered database, and is provided in the identified pair of power transmission electrodes 12 and 13.
  • the parallel resonance frequency of one parallel resonance circuit 14 is specified, and the value of the specified frequency is returned to the control unit 17.
  • the control unit 17 outputs AC power from the AC power supply 11 at this frequency. Thereby, parallel resonance is generated only in the first parallel resonance circuit 14 provided in the set of the power transmission electrodes 12 and 13 with which the power reception electrode 21 approaches, and the power reception electrode 21 is connected via the first parallel resonance circuit 14. Electric power is supplied to the power transmission electrodes 12 and 13 that are close to each other.
  • the fixed frequency movable body 20a in which the parallel resonance frequency of the third parallel resonance circuit 22 and the fourth parallel resonance circuit 23 is fixed, and the third parallel resonance circuit 22 and the fourth parallel resonance circuit 23 in parallel are fixed.
  • Two types of movable bodies 20 including a variable frequency movable body 20b (not shown) having a variable resonance frequency can be used.
  • the configuration of the fixed frequency movable body 20a is the same as that of the movable body 20 in the second embodiment.
  • the parallel resonance frequency of the third parallel resonance circuit 22 and the fourth parallel resonance circuit 23 of the fixed frequency movable body 20a is equal to any one of the first parallel resonance circuits 14 of the fixed body 10 (FIG. 9).
  • the capacitances of the first capacitor 22a and the fourth capacitor 23a and the inductances of the first coil 22b and the fourth coil 23b are set so as to match any one of f1 to f5. Has been.
  • the floor plate 3 has a color previously associated with the parallel resonance frequency of the first parallel resonance circuit 14 included in the set of the power transmission electrodes 12 and 13 disposed immediately below the floor plate 3.
  • a part of the fixed frequency movable body 20a is painted with a color previously associated with the parallel resonant frequencies of the third parallel resonant circuit 22 and the fourth parallel resonant circuit 23 of the fixed frequency movable body 20a. May be.
  • the frequency fixed type is transmitted from the power transmission electrodes 12, 13. Electric power can be supplied to the movable body 20a.
  • a pilot lamp using an LED or the like is provided in the vicinity of each pair of power transmission electrodes 12 and 13 on the surface of the floor board 3, and this corresponds to a group of power transmission electrodes 12 and 13 that can supply power to the fixed frequency movable body 20a.
  • a position where the fixed frequency movable body 20a should be arranged may be indicated by turning on the pilot lamp.
  • information specifying the parallel resonance frequencies of the third parallel resonance circuit 22 and the fourth parallel resonance circuit 23 of the fixed frequency movable body 20a to be used is input to the server 61 via a known input unit. To do.
  • the server 61 specifies a set of power transmission electrodes 12 and 13 having the first parallel resonance circuit 14 that generates parallel resonance at the parallel resonance frequency based on the input information and a preset database. Then, the server 61 transmits a pilot lamp lighting signal provided in the vicinity of the identified pair of power transmission electrodes 12 and 13 to the control unit 17 via the hub 60 and the communication unit 16 to light the pilot lamp.
  • variable frequency movable body 20b uses the first coil 22b and the fourth coil 23b as variable inductors in order to make the parallel resonance frequencies of the third parallel resonance circuit 22 and the fourth parallel resonance circuit 23 variable.
  • first capacitor 22a and the fourth capacitor 23a are variable capacitors, and a control unit 29 (not shown) for controlling these variable inductors or variable capacitors is provided.
  • variable frequency movable body 20b When this variable frequency movable body 20b is used, the parallel resonant frequencies of the third parallel resonant circuit 22 and the fourth parallel resonant circuit 23 of the variable frequency movable body 20b are set to the variable frequency type installed on the floor plate 3. It is necessary to match the parallel resonance frequency of the first parallel resonance circuit 14 included in the power transmission electrodes 12 and 13 facing the power reception electrode 21 of the movable body 20b.
  • a method of matching the parallel resonance frequencies of the third parallel resonance circuit 22 and the fourth parallel resonance circuit 23 in the frequency variable movable body 20b with the parallel resonance frequency of the first parallel resonance circuit 14 included in the power transmission electrodes 12 and 13 is arbitrary. is there.
  • the control unit 17 sends the communication unit 16 from the server 61 to the parallel resonance frequency value of the first parallel resonance circuit 14 provided in the set of the power transmission electrodes 12 and 13 with which the power reception electrode 21 approaches. Receive via.
  • the control unit 17 of the fixed body 10 receives the first parallel resonance circuit 14 received from the server 61.
  • the value of the parallel resonance frequency is transmitted to the frequency variable movable body 20b via the communication unit 16.
  • the control unit 29 of the frequency variable movable body 20b receives the value of the parallel resonance frequency of the first parallel resonance circuit 14 via the communication unit 26, the parallel resonance frequency, the third parallel resonance circuit 22, and the fourth parallel resonance are transmitted.
  • the inductances of the first coil 22b and the fourth coil 23b or the capacitances of the first capacitor 22a and the fourth capacitor 23a are adjusted so that the parallel resonance frequency of the circuit 23 matches.
  • the control unit 17 of the fixed body 10 performs power supply control so that constant power is always supplied from the AC power supply 11 to the power transmission electrodes 12 and 13.
  • the control unit 29 of the variable frequency movable body 20b constantly varies the inductances of the first coil 22b and the fourth coil 23b or the capacitances of the first capacitor 22a and the fourth capacitor 23a.
  • the parallel resonance frequencies of the third parallel resonance circuit 22 and the fourth parallel resonance circuit 23 are constantly changed.
  • the parallel resonance frequency of the first parallel resonance circuit 14 of the fixed body 10 matches the parallel resonance frequency of the third parallel resonance circuit 22 and the fourth parallel resonance circuit 23, and power is transmitted from the power transmission electrodes 12 and 13 to the power reception electrode 21. Is supplied to the third parallel resonance circuit 22 and the fourth parallel resonance circuit 23, and the control unit 29 controls the power supply electrodes 12 and 13 to continuously receive power. You may let them.
  • the resonance frequency of the first parallel resonance circuit 14 of each set of the plurality of power transmission electrodes 12 and 13 is made different, only the arbitrary first parallel resonance circuit 14 is caused to resonate only by changing the output frequency of the AC power supply 11.
  • the power can be supplied only to the power transmission electrodes 12 and 13 having the first parallel resonance circuit 14. Thereby, it is not necessary to provide the fixed body 10 with a circuit such as a switch for switching between the power transmission electrodes 12 and 13 for supplying power, and the reliability can be improved.
  • the problems to be solved by the invention and the effects of the invention are not limited to the above contents, and may vary depending on the implementation environment of the invention and the details of the configuration, and only a part of the problems described above. May be solved, or only some of the effects described above may be achieved. Furthermore, according to the present invention, problems not described above may be solved or effects not described above may be achieved.
  • the first parallel resonance frequency of the first parallel resonance circuit 14 provided in each set of the power transmission electrodes 12 and 13 is made different, and the frequency control of the AC power supply 11 is performed, whereby any first parallel
  • the first parallel resonance circuit 14 that generates parallel resonance may be switched by another method.
  • a switch is provided between the first parallel resonant circuit 14 provided in each set of the power transmission electrodes 12 and 13 and the AC power supply 11, and the first parallel resonant circuit 14 and the AC power supply 11 that should generate parallel resonance are connected. By turning on only the switch between them, parallel resonance can be generated only in the first parallel resonance circuit 14.
  • the stationary body 10 may be configured to include a plurality of AC power supplies 11.
  • the AC power supply 11 that can output AC power at the parallel resonance frequency of the first parallel resonance circuit 14 that is different for each set of the power transmission electrodes 12 and 13 may be connected to the set of the power transmission electrodes 12 and 13. .
  • parallel resonance can be simultaneously generated in the plurality of first parallel resonance circuits 14 by simultaneously outputting AC power having different frequencies from the plurality of AC power supplies 11.
  • the present invention supplies power to various spaces, and is particularly useful for ensuring the safety of the user and performing stable power supply regardless of changes in the arrangement state of the electrodes.

Landscapes

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Abstract

【課題】電力供給システムにおいて、電極の配置状態の変化に関わらず安定した電力供給を行うことが可能となる、電力供給システムを提供すること。 【解決手段】負荷２４に電力を供給する電力供給システムであって、固定体１０は、第１の送電電極１２及び第２の送電電極１３と、当該第１の送電電極１２及び第２の送電電極１３に交流電力を供給する交流電源１１とを備え、可動体２０は、第１の送電電極１２又は第２の送電電極１３に対して境界面を挟んで対向状かつ非接触に配置されることにより第１の結合コンデンサ３０及び第２の結合コンデンサ３１を構成する第１の受電電極２１ａと第２の受電電極２１ｂと、第１の受電電極２１ａと第２の受電電極２１ｂとの間に相互に並列接続される第１のコンデンサ２２ａ及び第１のコイル２２ｂとを備え、交流電源１１は、第１のコンデンサ２２ａと第１のコイル２２ｂとに並列共振を発生させる条件で負荷２４への送電を行う。

Description

電力供給システム、及びそのための可動体と固定体
　この発明は、各種の負荷に対して電力供給を行うための電力供給システム、及びそのための可動体と固定体に関する。
　この出願は、２００９年２月２０日付けで日本国で出願された特願２００９－０３８３２９を基礎とし、その内容を取り込むものである。
　床面上に配置された各種の負荷に対して給電を行う電力供給システムは、一般に、床面に露出するように設けた電極を負荷の底面に設けた電極に接触させて給電する接触式の電力供給システムと、床の内部に非露出状に設けた電極を負荷の電極に接触させることなく給電する非接触式の電力供給システムとに大別できる。
　このうち、従来の非接触式の電力供給システムは、例えば特許文献１に開示されている。このシステムは、走行路に沿って移動する負荷（地上可動体）に対して電力供給を行うもので、走行路に沿って誘導線を配置すると共に、地上可動体にはコイルが巻き付けられた鉄心を設けて構成されている。そして、誘導線に高周波電流を流し、この誘導線を一次側とすると共にコイルを二次側とする電磁誘導を行うことで、地上可動体に給電を行なう。
　また、他の非接触式の電力供給システムとして、ワイヤレス電力伝送シートが非特許文献１に開示されている。このワイヤレス電力伝送シートは、送電用のコイル、電力制御用のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）スイッチ、受電機器の位置検出用のコイル、及び位置検出用コイルを用いた位置検出を行う有機トランジスタを、印刷技術を用いてプラスチックフィルム上に形成することで構成されている。このワイヤレス電力伝送シートでは、当該シートに対する電子機器の接近に伴う位置検出用コイルのインダクタンスの変化を有機トランジスタによって検出することにより、電子機器の接近位置を特定する。そして、この特定された位置に対応する送電用コイルをＭＥＭＳスイッチで選択し、当該選択された送電用コイルから電力を伝送する。
　しかしながら、このような従来の非接触式の電力供給システムでは、電力伝送効率を高めるためには、誘導線とコイルを相互に近接させたり、誘導線への通電によって生じる磁束をコイルの中心軸に通過させるようにこれら誘導線とコイルの位置合せを行う必要がある等、位置上の制約が多かった。従って、走行路の如き固定的な経路でしか給電を行うことができず、床面上を自由に移動する必要があるロボットの如き可動体に対して給電を行うことができないという問題があった。また、磁路を形成するために鉄心の如き磁性体を用いる必要があり、重量が大きくなると共に、磁性体を交流励磁したときに磁歪が生じることで騒音を発生させるという問題があった。また、従来のワイヤレス電力伝送シートでも、電力伝送効率を高めるためには、送電コイルの位置と電子機器の受電コイルの位置とを合わせる必要があり、やはり位置上の制約が多かった。さらに、スイッチを多用しているため、信頼性が低下する可能性があった。この他、非接触式の電力供給システムとしては、電磁波による給電を行うことも考えられるが、人体への悪影響や電子機器の誤作動を回避する観点から厳しい規制があり、オフィス空間のように人がいる場所への導入が困難であった。
　このような点に鑑みて、本願発明者等は、電磁誘導や電磁波ではなく、直列共振を利用して非接触給電を行うことができる電力供給システムを提案した（特許文献２参照。ただし、本願出願時において、当該特許文献２は非公開であり、当該電力供給システムは非公知である）。以下、この電力供給システムの概要を説明する。
　図１１は、このような従来の電力供給システムの要部縦断面図である。この電力供給システムは、電力供給領域１００に配置された固定体１０１から、電力被供給領域１０２に配置された可動体１０３を介して、負荷１０４に対して電力を供給するための電力供給システムである。固定体１０１は、電力供給領域１００と電力被供給領域１０２との相互の境界面に対する近傍位置に配置される第１の送電電極１０５及び第２の送電電極１０６を備える。可動体１０３は、境界面に対する近傍位置に配置されるものであって、第１の送電電極１０５又は第２の送電電極１０６に対して対向状かつ非接触に配置される第１の受電電極１０７と第２の受電電極１０８を備える。そして、これら第１の送電電極１０５及び第２の送電電極１０６と第１の受電電極１０７及び第２の受電電極１０８とを組み合わせて結合コンデンサ１０９を構成し、この結合コンデンサ１０９とコイル１１０による直列共振回路を形成して、固定体１０１から可動体１０３へ高効率で電力供給を行うことが可能となる。具体的には、このような固定体１０１を床板１１１の下方に多数並設しておき、この床板１１１上に可動体１０３を走行等させつつ、非接触にて電力供給を継続することが可能となる。
　この電力供給システムでは、固定体１０１に、スイッチングによって周波数を制御可能な交流電源１１５を設けており、この交流電源１１５によって、所望の周波数の交流電力を第１の送電電極１０５と第２の送電電極１０６に供給している。
また、この電力供給システムでは、電力供給制御を行うため、固定体１０１と可動体１０３の相互間の通信を可能とする機能を設けている。具体的には、各固定体１０１には通信部１１２を設けると共に、可動体１０３には通信部１１３を設けている。そして、可動体１０３の通信部１１３から電力供給要求信号を送信する。各固定体１０１は、自己の通信部１１２によって電力供給要求信号が受信された場合に、自己の上方に可動体１０３が位置しているものとして、電力供給制御を行う。
　また、このように自己の上方に可動体１０３が位置していることを判別可能しても、可動体１０３がランダムな方向で移動する場合には、第１の送電電極１０５に対向配置された電極が第１の受電電極１０７と第２の受電電極１０８とのいずれであるのか、あるいは、第２の送電電極１０６に対向配置された電極が第１の受電電極１０７と第２の受電電極１０８とのいずれであるのかを特定できない。そこで、複数のダイオードを有する接続部１１４を用いて整流を行い、各電極の対向配置状態に関わらず、負荷１０４の極性に適合するように電力供給を継続可能としている。また、このようにダイオードを可動体１０３に配置しており、ダイオードと負荷１０４の相互間にコイル１１０を設けた場合には、ダイオードにより整流されてしまい、結合コンデンサ１０９との直列共振が成り立たなくなるため、コイル１１０を固定体１０１側に配置している。
　この電力供給システムによれば、第１の送電電極１０５及び第２の送電電極１０６を電力被供給領域１０２に露出させる必要がないため、人がいる場所への導入が容易になる。また、各電極を所望のキャパシタ容量が生じる程度の距離で対向配置させれば電力供給ができるため、電磁誘導方式のように厳密な位置合わせを行う必要がないので、ロボットの如き可動体１０３に対しても給電を行うことができる。
特開平９－９３７０４号公報 特願２００７－２５６３６９号
Ｓｅｋｉｔａｎｉ，Ｔ．ら、「ｎａｔｕｒｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ」、第６巻、４１３－４１７頁、２００７年
　しかしながら、上記特許文献２に記載の電力供給システムでは、各送電電極と各受電電極が鉛直方向に完全に対応する位置に可動体が配置されず、各送電電極の一部のみに掛かるように各受電電極が配置された場合、所定の直列共振条件が満足されないために送電効率が低下したり、電極の配置状態に応じて発信周波数をずらして直列共振条件を満足させる必要が生じるといった問題があった。
　そこで本発明は、電力供給システムにおいて、電極の配置状態の変化に関わらず安定した電力供給を行うことが可能となる、電力供給システムを提供することを目的とする。また、本発明は、このような電力供給システムを構成するための可動体と固定体を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１に記載の電力供給システムは、電力供給領域に配置された固定体から、電力被供給領域に配置された可動体を介して、所定の負荷に対して電力を供給するための電力供給システムであって、前記固定体は、前記電力供給領域と前記電力被供給領域との相互の境界面に対する近傍位置に配置されるものであって、交流電力が供給される第１の送電電極及び第２の送電電極と、前記第１の送電電極及び第２の送電電極に対して電力を供給する交流電源とを備え、前記可動体は、前記第１の送電電極又は前記第２の送電電極に対して前記境界面を挟んで対向状かつ非接触に配置される第１の受電電極と第２の受電電極と、前記第１の受電電極と前記第２の受電電極との間に相互に並列接続される第１のコンデンサと第１のコイルと、を備え、前記第１の送電電極に対向するように前記第１の受電電極又は第２の受電電極のいずれか一方が配置されることで第１の結合コンデンサが構成されると共に、前記第２の送電電極に対向するように前記第１の受電電極又は第２の受電電極のいずれか他方が配置されることで第２の結合コンデンサが構成され、前記交流電源は、前記第１のコンデンサと前記第１のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記第１の結合コンデンサ及び前記第２の結合コンデンサを介して前記負荷への送電を行うこと、を特徴とする。
　また、請求項２に記載の電力供給システムは、請求項１に記載の電力供給システムにおいて、前記固定体は、前記第１の送電電極と前記第２の送電電極との間に相互に並列接続される第２のコンデンサと第２のコイルとを備え、前記交流電源は、前記第２のコンデンサと前記第２のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記負荷への送電を行うこと、を特徴とする。
　また、請求項３に記載の電力供給システムは、請求項２に記載の電力供給システムにおいて、前記固定体は、前記第１の送電電極及び前記第２の送電電極と前記第２のコンデンサ及び前記第２のコイルに並存して、相互に並列接続される第３のコンデンサと第３のコイルとを備え、前記第２のコイルと前記第３のコイルとを相互誘導により変圧可能に配置し、前記交流電源は、前記第３のコンデンサと前記第３のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記第３のコイルを介して前記負荷への送電を行うこと、を特徴とする。
　また、請求項４に記載の電力供給システムは、請求項１から３のいずれか一項に記載の電力供給システムにおいて、前記可動体は、前記第１のコンデンサ及び前記第１のコイルと前記負荷に並存して、相互に並列接続される第４のコンデンサと第４のコイルとを備え、前記第１のコイルと前記第４のコイルとを相互誘導により変圧可能に配置し、前記交流電源は、前記第４のコンデンサと前記第４のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記第４のコイルを介して前記負荷への送電を行うこと、を特徴とする。
　また、請求項５に記載の電力供給システムは、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力供給システムにおいて、前記固定体には、前記第１の送電電極と前記第２の送電電極の各々を、前記境界面に沿って複数並設し、前記可動体には、前記第１の受電電極及び前記第２の受電電極と前記負荷とを相互に電気的に接続する接続手段であって、前記第１の受電電極又は前記第２の受電電極のいずれか一方が前記第１の送電電極に対向するように配置されると共に、前記第１の受電電極又は前記第２の受電電極のいずれか他方が前記第２の送電電極に対向するように配置された場合には、当該一方の第１の受電電極又は第２の受電電極から前記負荷の一方の電極への通電を可能とすると共に、前記負荷の他方の電極から当該他方の第１の受電電極又は第２の受電電極への通電を可能とし、前記一方の第１の受電電極又は第２の受電電極が前記第２の送電電極に対向するように配置されると共に、前記他方の第１の受電電極又は第２の受電電極が前記第１の送電電極に対向するように配置された場合には、当該他方の第１の受電電極又は第２の受電電極から前記負荷の一方の電極への通電を可能とすると共に、前記負荷の他方の電極から当該一方の第１の受電電極又は第２の受電電極への通電を可能とする、接続手段を設けたこと、を特徴とする。
　また、請求項６に記載の電力供給システムは、請求項２及び請求項５に記載の電力供給システムにおいて、前記固定体は、前記第１の送電電極と前記第２の送電電極との各組に、請求項２に記載の前記第２のコンデンサと前記第２のコイルとを備えること、を特徴とする。
　また、請求項７に記載の電力供給システムは、請求項６に記載の電力供給システムにおいて、前記第２のコンデンサと前記第２のコイルとの各組の間で、並列共振を発生させる条件を相違させたこと、を特徴とする。
　また、請求項８に記載の可動体は、電力被供給領域に配置され、電力供給領域に配置された固定体から供給された電力を所定の負荷に供給する可動体であって、前記固定体に配置されたものであって交流電力が供給される第１の送電電極又は第２の送電電極に対して、前記電力供給領域と前記電力被供給領域との相互の境界面を挟んで対向状かつ非接触に配置される一対の受電電極であって、前記第１の送電電極に対向するよう当該一対の受電電極の一方が配置されることで第１の結合コンデンサが構成されると共に、前記第２の送電電極に対向するように当該一対の受電電極の他方が配置されることで第２の結合コンデンサを構成する第１の受電電極及び第２の受電電極と、前記第１の受電電極と前記第２の受電電極との間に相互に並列接続される第１のコンデンサと第１のコイルと、を備え、前記第１のコンデンサと前記第１のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記第１の結合コンデンサ及び前記第２の結合コンデンサを介して前記負荷への送電を行うことを特徴とする。
　また、請求項９に記載の固定体は、電力供給領域に配置され、電力被供給領域に配置された可動体を介して所定の負荷に対して電力を供給する固定体であって、前記可動体に配置された少なくとも一組の受電電極に対して、前記電力供給領域と前記電力被供給領域との相互の境界面を挟んで対向状かつ非接触に配置されることにより、これら受電電極との間にコンデンサを構成する複数の第１の送電電極及び複数の第２の送電電極と、前記第１の送電電極及び第２の送電電極に対して電力を供給する交流電源とを備え、前記交流電源は、前記可動体において前記第１の受電電極と前記第２の受電電極との間に相互に並列接続された第１のコンデンサと第１のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記第１の結合コンデンサ及び前記第２の結合コンデンサを介して前記負荷への送電を行うことを特徴とする。
　また、請求項１０に記載の固定体は、請求項９に記載の固定体において、前記第１の送電電極と前記第２の送電電極の各々を、前記境界面に沿って複数並設したことを特徴とする。
　請求項１に記載の電力供給システム、請求項８に記載の可動体、あるいは請求項９に記載の固定体によれば、送電電極と受電電極とを相互に非接触状態としたまま電力供給を行うことができ、送電電極を電力被供給領域に露出させる必要がないため、送電電極が人体に触れることによる感電の危険性をなくすことができ、心理的な不安も解消することができるので、オフィス空間のように人がいる場所への導入が容易になる。特に、可動体に第１の受電電極と第２の受電電極との間に相互に並列接続される第１のコンデンサと第１のコイルとを設け、当該第１のコンデンサと第１のコイルとに並列共振を発生させる条件で負荷への送電を行うので、当該第１のコンデンサ及び第１のコイルと負荷とを含む負荷部のインピーダンスを増大させることができる。これにより、第１の結合コンデンサ及び第２の結合コンデンサにおける電圧降下を低減し、当該第１の結合コンデンサ及び第２の結合コンデンサのキャパシタンスの変動に関わらず安定した電力供給を可能とすることができる。
　また、請求項２に記載の電力供給システムによれば、固定体に、第１の送電電極と第２の送電電極との間に相互に並列接続される第２のコンデンサと第２のコイルとを設けたので、交流電源から出力される無効電流を低減することができる。これにより、交流電源を小型化することができる。
　また、請求項３に記載の電力供給システムによれば、固定体に、第１の送電電極及び第２の送電電極と第２のコンデンサ及び第２のコイルに並存して、相互に並列接続される第３のコンデンサと第３のコイルとを設けたので、交流電源から出力される無効電流を低減することができる。これにより、交流電源を小型化することが可能となる。また、第２のコイルと、第３のコイルとの間で、相互誘導作用により電力伝送をさせるので、交流電源の出力電圧を昇圧して負荷に電力供給を行うことができる。
　また、請求項４に記載の電力供給システムによれば、可動体に、第１のコンデンサ及び第１のコイルと負荷に並存して、相互に並列接続される第４のコンデンサと第４のコイルとを設けたので、交流電源から出力される無効電流を低減することができる。これにより、交流電源を小型化することが可能となる。また、第１のコイルと、第４のコイルとの間で、相互誘導作用により電力伝送をさせるので、第１の受電電極及び第２の受電電極への入力電圧を変圧して負荷に電力供給を行うことができる。
　また、請求項５に記載の電力供給システム、あるいは請求項１０に記載の固定体によれば、第１の送電電極と第２の送電電極の各々を複数並設すると共に、第１の受電電極及び第２の受電電極に対向する第１の送電電極又は第２の送電電極に基づいて、接続手段を用いて第１の受電電極及び第２の受電電極と負荷との接続状態を自動的に切替えるので、固定体に対する任意の位置に可動体を配置しても電力供給を行うことができる。
　また、請求項６に記載の電力供給システムによれば、第１の送電電極と第２の送電電極との各組に、請求項２に記載の第２のコンデンサと第２のコイルとを設けたので、交流電源から出力される無効電流を低減することができ、交流電源を小型化できる。
　また、請求項７に記載の電力供給システムによれば、第２のコンデンサと第２のコイルとの各組の間で並列共振を発生させる条件を相違させたので、交流電源の出力周波数を変えるだけで第２のコンデンサと第２のコイルとの任意の組を共振させ、当該第２のコンデンサと第２のコイルとを有する第１の送電電極及び第２の送電電極にのみ電力を供給することができる。これにより、電力を供給する第１の送電電極及び第２の送電電極を切替えるためのスイッチ等の回路を固定体に設けることが不要となり、信頼性を向上させることができる。
実施の形態１に係る電力供給システムを適用した居室の斜視図である。 図１の固定体及び可動体を簡略化して示す縦断面図である。 電力供給システムの回路構成を簡略化して示した図である。 結合コンデンサのキャパシタンスを所定の基準値Ｃ１とした場合の図であり、図４（ａ）は結合コンデンサの両極間の電圧と、負荷部への入力電圧Ｖｉｎとを比較した図、図４（ｂ）は負荷での電力消費量を示した図である。 結合コンデンサのキャパシタンスをＣ１の１０分の１とした場合の図であり、図５（ａ）は結合コンデンサの両極間の電圧と、負荷部への入力電圧Ｖｉｎとを比較した図、図５（ｂ）は負荷での電力消費量を示した図である。 固定体及び可動体における並列共振回路の有無による影響を示した図である。 実施の形態２に係る固定体及び可動体を簡略化して示す縦断面図である。 図７の固定体及び可動体を詳細に示した要部拡大図である。 実施の形態３に係る固定体及び可動体を簡略化して示す縦断面図である。 図９の固定体及び可動体を詳細に示した要部拡大図である。 従来の電力供給システムの要部縦断面図である。
　以下に添付図面を参照して、本発明に係る電力供給システム、可動体、及び固定体の各実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、〔I〕各実施の形態に共通の基本的概念を説明した後、〔II〕各実施の形態の具体的内容について説明し、〔III〕最後に、各実施の形態に対する変形例について説明する。ただし、これら各実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
〔I〕各実施の形態に共通の基本的概念
　まず、各実施の形態に共通の基本的概念について説明する。各実施の形態に係る電力供給システムは、電力供給領域に配置された固定体から、電力被供給領域に配置された可動体に対して、電力を供給するための電力供給システムである。電力供給領域や電力被供給領域の具体的構成は任意であり、例えば、一般住宅やオフィスビルの如き建屋の内部空間や、電車や飛行機の如き乗り物の内部空間、あるいは、屋外空間を含む。以下では、電力供給領域と電力被供給領域とを相互に区画する面を境界面と称する。例えば、電力被供給領域を建屋の居室とすると共に、電力供給領域を居室の床部とした場合、床部の上面（床面）が境界面になる。
　固定体は、当該固定体の内部に電源を備えたものと、当該固定体の外部の電源から供給された電力を可動体に供給するものを含む。この固定体は、電力供給領域に配置されるものであるが、恒久的に移動不能に固定されるものに限定されず、不使用時には電力供給領域から取り外すことができたり、当該電力供給領域の内部の任意位置に移動可能なものを含む。特に、固定体の全体が常時固定的であるものに限定されず、例えば、固定体の一部の構成要素の位置を必要に応じて調整することで、当該構成要素と可動体との相対的な位置関係を変更可能なものを含む。
　可動体は、電力被供給領域に固定的に配置して使用されるもの（静止体）と、電力被供給領域の内部において必要に応じて移動するもの（移動体）とを含む。この可動体の機能や具体的構成は特記する点を除いて任意であるが、例えば、静止体としては、コンピュータや家電の如き機器を挙げることができ、移動体としては、ロボットや電気自動車を挙げることができる。
　このように構成される電力供給システムは、固定体から可動体に対して電力を非接触で供給する。この非接触電力供給は、概略的には、境界面を介して配置されたコンデンサを用いて行われる。すなわち、固定体に設けた送電電極と、可動体に設けた受電電極とを、境界面を挟んで相互に非接触状に対向配置することで、コンデンサ（以下、「結合コンデンサ」と表記する）を構成する。このような結合コンデンサを少なくとも２つ設けて送電路に配置し、この２つの結合コンデンサを介して電界型の送電を行う。この構成によれば、固定体の送電電極を電力被供給領域に露出させる必要がないため、電力供給システムの安全性や耐久性を高めることができる。また、送電電極を複数配置することで、可動体が移動した場合においても当該可動体に対して継続的に電力供給を行うことができ、可動体の移動の自由度を確保することができる。
　特に、各実施の形態に係る電力供給システムの特徴の一部は、可動体に並列共振回路を設け、この並列共振回路に並列共振を発生させる条件で固定体から電力供給を行う点にある。この構成により、結合コンデンサのインピーダンスを並列共振時の並列共振回路のインピーダンスと比較して極めて小さいものとすることができ、結合コンデンサの容量変動による電力供給効率への影響を抑制するという利点を得ることができる。
〔II〕各実施の形態の具体的内容
　次に、電力供給システム、可動体、及び固定体の各実施の形態の具体的内容について説明する。
〔実施の形態１〕
　最初に、実施の形態１について説明する。この実施の形態１は、可動体側に並列共振回路を設けた形態である。
（構成）
　図１は本実施の形態１に係る電力供給システムを適用した居室の斜視図である。本実施の形態では、電力供給領域（ここでは床板３の下方空間）１に配置された固定体１０から、電力被供給領域（ここでは居室）２の内部を移動する可動体（ここではロボット）２０に対して電力を供給する例を示すもので、これら固定体１０及び可動体２０を備えて本形態の電力供給システムが構成されている。ここでは、電力供給領域１の上方に敷設された床板３が電力供給領域１と電力被供給領域２との相互間の境界面に相当し、この床板３を介して後述する結合コンデンサ３０、３１（図１には図示せず）が構成される。
（構成－固定体）
　次に、固定体１０の構成について説明する。図２は図１の固定体１０及び可動体２０を簡略化して示す縦断面図である。この固定体１０は、交流電源１１、第１の送電電極１２、第２の送電電極１３、第１並列共振回路１４、及び第２並列共振回路１５を備えて構成されている。図２には固定体１０を一つのみ示すが、実際には、図１に示すように、複数の固定体１０が電力被供給領域２において床板３に沿って並設される。
　交流電源１１は、交流電力の供給源である。図２では、１つの交流電源１１が１つの固定体１０に設けられているが、図２には不図示の他の固定体１０に対しても交流電力を供給するようにしてもよい。
　第１の送電電極１２及び第２の送電電極１３は、それぞれ平板状の導電体であり、床板３の下方近傍位置において、当該床板３に対して略平行になるように配置されている。これら第１の送電電極１２及び第２の送電電極１３は、床板３に対して接触させてもよく、あるいは、床板３に対して微小距離を隔てて配置してもよい。いずれの場合においても、これら第１の送電電極１２及び第２の送電電極１３の電力被供給領域２側の面（ここでは上面）は、床板３によって完全に覆われており、これら第１の送電電極１２及び第２の送電電極１３が電力被供給領域２に対して非露出状となっている。なお、以下では、これら第１の送電電極１２と第２の送電電極１３とを相互に区別する必要がない場合には、これらを単に「送電電極１２、１３」と総称する。
　第１並列共振回路１４は、交流電源１１に接続されるものであり、第２のコンデンサ１４ａ及び第２のコイル１４ｂを備えている。第２のコンデンサ１４ａと第２のコイル１４ｂとは、相互に並列に接続されることで並列共振回路を構成している。
　第２並列共振回路１５は、第１の送電電極１２及び第２の送電電極１３に接続されるものであり、第３のコンデンサ１５ａ及び第３のコイル１５ｂを備えている。第３のコンデンサ１５ａと第３のコイル１５ｂとは、相互に並列に接続されることで並列共振回路を構成する。また、第２のコイル１４ｂと第３のコイル１５ｂとは、相互に平行かつ所定間隔を隔てて配置され、当該第２のコイル１４ｂと第３のコイル１５ｂとの間で相互誘導作用により電力伝送が可能となるように配置されている。さらに、交流電源１１の出力電圧を所望の変成比で昇圧して送電電極１２、１３に供給するため、第２のコイル１４ｂと第３のコイル１５ｂとの間の巻数比が設定されている。
（構成－可動体）
　次に、可動体２０の構成について説明する。可動体２０は、第１の受電電極２１ａ、第２の受電電極２１ｂ、第３並列共振回路２２、第４並列共振回路２３、及び負荷２４を備えている。
　第１の受電電極２１ａ及び第２の受電電極２１ｂの各々は、固定体１０から供給された電力を受電するものであり、それぞれ平板状の導電体として構成されている。以下では、これら第１の受電電極２１ａと第２の受電電極２１ｂとを相互に区別する必要がない場合には、これらを単に「受電電極２１」と総称する。これら受電電極２１は、床板３の上面に直接的に接触する位置又は微小間隔を隔てた位置で、当該床板３に対して略平行に配置される。
　この状態において第１の受電電極２１ａ又は第２の受電電極２１ｂのいずれか一方（図２では第１の受電電極２１ａ）は、床板３を挟んで第１の送電電極１２に対向配置されて第１の結合コンデンサ３０を構成する。また、第１の受電電極２１ａ又は第２の受電電極２１ｂのいずれか他方（図２では第２の受電電極２１ｂ）は、床板３を挟んで第２の送電電極１３に対向配置されて第２の結合コンデンサ３１を構成する。以下では、これら第１の結合コンデンサ３０と第２の結合コンデンサ３１とを相互に区別する必要がない場合には、これらを単に「結合コンデンサ３０、３１」と総称する。ここで、電力被供給領域２には送電電極１２、１３は露出していないため、これら送電電極１２、１３と受電電極２１とは相互に非接触状態で配置されることになる。
　第３並列共振回路２２は、第１の受電電極２１ａ及び第２の受電電極２１ｂに接続されるものであり、第１のコンデンサ２２ａ及び第１のコイル２２ｂを備えている。第１のコンデンサ２２ａと第１のコイル２２ｂとは、相互に並列に接続されることで並列共振回路を構成する。
　第４並列共振回路２３は、負荷２４に接続されるものであり、第４のコンデンサ２３ａ及び第４のコイル２３ｂを備えている。第４のコンデンサ２３ａと第４のコイル２３ｂとは、相互に並列に接続されることで並列共振回路を構成している。
　また、第１のコイル２２ｂと第４のコイル２３ｂとは、相互に平行かつ所定間隔を隔てて配置され、当該第１のコイル２２ｂと第４のコイル２３ｂとの間で相互誘導作用により電力伝送が可能となるように配置されている。さらに、受電電極２１への入力電圧を所望の変成比で変圧して負荷２４に供給するため、第１のコイル２２ｂと第４のコイル２３ｂとの間の巻数比が設定されている。
　負荷２４は、第４並列共振回路２３を介して供給された交流電力にて駆動され、所定機能を発揮するものである。例えば、可動体２０が図１に示す如きロボットとして構成された場合、負荷２４としては、当該ロボットに内蔵されたモータや制御ユニットが該当する。この他、負荷２４の具体的構成は任意であり、例えば、可動体２０の外部の機器との相互間で通信信号の送受を無線又は有線にて行う通信機器、各種情報に関する情報処理を行なう情報処理機器、電力被供給領域２における所定の検知対象の検知を行なって当該検知結果に関する信号を所定機器に出力するセンサ、あるいは、可動体２０の外部の機器に対する電力の送受を行う電源（例えば二次電池）として構成することができる。なお、負荷２４は、必ずしも可動体２０の内部に設ける必要はなく、可動体２０の外部に負荷２４を設けると共に、当該負荷２４に対して可動体２０を介して電力供給を行うようにしてもよい。また、図２においては負荷２４を１つのみ示しているが、相互に直列又は並列に接続された複数の負荷２４に対して電力供給を行ってもよい。
　ここで、第１並列共振回路１４、第２並列共振回路１５、第３並列共振回路２２、及び第４並列共振回路２３の並列共振周波数ｆ１が相互に等しくなるように、各並列共振回路におけるコンデンサのキャパシタンス及びコイルのインダクタンスが設定されている。従って、これら並列共振回路１４、１５、２２、２３に並列共振を発生させる条件で交流電源１１から交流電力を出力させること（すなわち、並列共振周波数ｆ１で交流電源１１から交流電力を出力させること）により、各並列共振回路１４、１５、２２、２３で並列共振が発生する。
（構成－床板）
　送電電極１２、１３と受電電極２１との相互間に介在する床板３については、結合コンデンサ３０、３１を構成し得る誘電材料にて構成される。このような誘電材料としては、例えばフッ素樹脂を採用することができる。この誘電材料は、床板３に用いる場合以外にも、送電電極１２、１３における受電電極２１側の面や、受電電極２１における送電電極１２、１３側の面にコーティングすることもできる。また、このように床板３に使用する材料や、送電電極１２、１３や受電電極２１のコーティングに使用する材料には、送電電極１２、１３と受電電極２１の相互間の所要の絶縁性を保持するための絶縁性能を持たせることが好ましい。
（電力供給システムの作用）
　次に、上述したように構成される電力供給システムの作用について説明する。図３は、電力供給システムの回路構成を簡略化して示した図である。図３に示すように、電力供給システムは、電源部４０、第１の結合コンデンサ３０、第２の結合コンデンサ３１、及び負荷部５０に仮想的に区分することができる。この作用の説明では、電源部４０には、固定体１０における送電電極１２、１３を除く部分が対応するものとし、負荷部５０には、可動体２０における受電電極２１を除く部分が対応し、負荷２４を含むものとする。
　ここで、負荷部５０のインピーダンスＺ３を、第１の結合コンデンサ３０のインピーダンスＺ１及び第２の結合コンデンサ３１のインピーダンスＺ２と比較して極めて大きい値とすることにより、結合コンデンサ３０、３１における電圧降下を低減し、電源部４０からの出力電圧Ｖｏｕｔと負荷部５０への入力電圧Ｖｉｎとを、ほぼ等しくすることができる。これにより、送電電極１２、１３と受電電極２１との相対位置の変動等によって結合コンデンサ３０、３１のキャパシタンスが変動した場合であっても、電源部４０から負荷部５０への電力供給に対する影響を低減することが可能である。
　具体的には、各並列共振回路に共通の並列共振周波数ｆ１で交流電源１１から交流電力が出力され、並列共振条件が満たされると、負荷部５０の第３並列共振回路２２及び第４並列共振回路２３で並列共振が生じる。従って、並列共振回路のインピーダンスは並列共振周波数において極めて大きくなることから、並列共振が生じた第３並列共振回路２２及び第４並列共振回路２３を含む負荷部５０のインピーダンスＺ３を、結合コンデンサ３０、３１のインピーダンスＺ１、Ｚ２と比較して極めて大きい値とすることができ、結合コンデンサ３０、３１のキャパシタンスの変動による電力供給への影響を低減することができる。
　図４及び図５は、図２に示した電力供給システムにおいて、結合コンデンサ３０、３１のキャパシタンスを変化させた場合の電力供給に対する影響を比較した図であり、図４は結合コンデンサ３０、３１のキャパシタンスを所定の基準値Ｃ１とした場合の図、図５は結合コンデンサ３０、３１のキャパシタンスをＣ１の１０分の１とした場合の図である。また、図４（ａ）及び図５（ａ）は、結合コンデンサ３０、３１の両極間の電圧ＶＣと、負荷部５０への入力電圧Ｖｉｎとを比較した図であり、横軸が電力供給システムの動作周波数、縦軸が電圧を示している。図４（ｂ）及び図５（ｂ）は負荷２４での電力消費量を示した図であり、横軸が電力供給システムの動作周波数、縦軸が電力消費量を示している。
　結合コンデンサ３０、３１のキャパシタンスをＣ１とした場合、図４（ａ）に示したように、並列共振周波数ｆ１において、結合コンデンサ３０、３１の両極間の電圧ＶＣと比較して負荷部５０への入力電圧Ｖｉｎが非常に大きくなる。すなわち、電源部４０からの出力電圧Ｖｏｕｔと負荷部５０への入力電圧Ｖｉｎとがほぼ等しい状態となる。図４（ｂ）に示したように、この時の負荷２４での電力消費量をＰ１とする。
　一方、結合コンデンサ３０、３１のキャパシタンスを０．１×Ｃ１とした場合には、図５（ａ）に示したように、並列共振周波数ｆ１における結合コンデンサ３０、３１の両極間の電圧が、図４（ａ）の場合よりも増大している。しかし、図５（ｂ）に示したように、この時の負荷２４での電力消費量Ｐ２は、結合コンデンサ３０、３１のキャパシタンスをＣ１とした場合の負荷２４での電力消費量Ｐ１よりも増大している。すなわち、結合コンデンサ３０、３１のキャパシタンスが変動しても、安定して電力供給できていることが分る。
　なお、負荷部５０のインピーダンスを増大させるためには、負荷部５０の並列共振回路に並列共振を発生させればよいことから、第１並列共振回路１４及び第２並列共振回路１５の有無に関わらず、少なくとも第３並列共振回路２２又は第４並列共振回路２３のいずれか一方を可動体２０に設けることにより、結合コンデンサ３０、３１のキャパシタンスが変動に関わらず安定して電力供給が可能となる効果を得ることができる。
　図６は、固定体１０及び可動体２０における並列共振回路の有無による影響を示した図であり、横軸が電力供給システムの動作周波数、縦軸が電流値を示している。この図６のグラフでは、図２に示した電力供給システムから第１並列共振回路１４及び第４並列共振回路２３を除外した場合における交流電源１１からの出力電流値をＩ１、図２に示した電力供給システムから第４並列共振回路２３を除外した場合における交流電源１１からの出力電流値をＩ２、及び図２に示した電力供給システムにおける、交流電源１１からの出力電流値をＩ３をとして示す。
　図６に示すように、第１並列共振回路１４及び第４並列共振回路２３が設けられていない場合における、並列共振周波数ｆ１での交流電源１１からの出力電流Ｉ１に対し、第１並列共振回路１４を設けた場合は、並列共振周波数ｆ１における交流電源１１からの出力電流Ｉ２はＩ１の６０％程度まで減少している。さらに、第４並列共振回路２３を設けた場合は、交流電源１１からの出力電流Ｉ３はＩ１の２５％程度まで減少している。すなわち、第１並列共振回路１４や第４並列共振回路２３を設けることにより、交流電源１１から出力される無効電流が低減される。
　この実施の形態１に係る電力供給システムでは、固定体１０の上方に可動体２０が配置されていない場合には、並列共振条件が成り立たず、電力供給が行われないため、例えば、固定体１０を常に運転モードにしておき、床板３の上を人が歩いたような場合であっても、人体に電流が流れるような事態を防止でき、安全性を維持できる。
（実施の形態１の効果）
　このように実施の形態１によれば、送電電極１２、１３が電力被供給領域２に露出しないため、送電電極１２、１３が人体に触れることによる感電の危険性をなくすことができ、心理的な不安も解消することができるので、オフィス空間のように人がいる場所への導入が容易になる。
　特に、可動体２０に第３並列共振回路２２又は第４並列共振回路２３を設け、これらの並列共振回路に並列共振を発生させる条件で負荷２４への送電を行うので、当該並列共振回路と負荷２４とを含む負荷部５０のインピーダンスを増大させることができる。これにより、結合コンデンサ３０、３１における電圧降下を低減し、結合コンデンサ３０、３１のキャパシタンスの変動に関わらず安定した電力供給を可能とすることができる。
　また、固定体１０に第１並列共振回路１４又は第２並列共振回路１５を設けたので、交流電源１１から出力される無効電流を低減することができる。これにより、交流電源１１を小型化することが可能となる。
　また、固定体１０に第１並列共振回路１４及び第２並列共振回路１５を設けたので、交流電源１１から出力される無効電流を低減することができる。これにより、交流電源１１を小型化することが可能となる。また、第１並列共振回路１４における第２のコイル１４ｂと、第２並列共振回路１５における第３のコイル１５ｂとの間で、相互誘導作用により電力伝送をさせるので、交流電源１１の出力電圧を昇圧して負荷２４に電力供給を行うことができる。
　また、可動体２０に第３並列共振回路２２及び第４並列共振回路２３を設けたので、交流電源１１から出力される無効電流を低減することができる。これにより、交流電源１１を小型化することが可能となる。また、第３並列共振回路２２における第１のコイル２２ｂと、第４並列共振回路２３における第４のコイル２３ｂとの間で、相互誘導作用により電力伝送をさせるので、受電電極２１への入力電圧を変圧して負荷２４に電力供給を行うことができる。
〔実施の形態２〕
　次に、実施の形態２について説明する。この形態は、実施の形態１の構成に加えて、複数の送電電極を設けた形態である。なお、実施の形態２の構成は、特記する場合を除いて実施の形態１の構成と略同一であり、実施の形態１と略同一の構成についてはこの実施の形態１で用いたものと同一の符号及び／又は名称を必要に応じて付して、その説明を省略する。
（構成－固定体）
　図７は実施の形態２に係る固定体１０及び可動体２０を簡略化して示す縦断面図、図８は図７の固定体１０及び可動体２０を詳細に示した要部拡大図である。固定体１０は、実施の形態１における固定体１０の構成に加えて、複数の送電電極１２、１３を備えるとともに、通信部１６、及び制御部１７（コントローラ）を備えている。
　図７、８に示すように、送電電極１２、１３は、単位面積当たりの当該送電電極１２、１３の敷設効率を高めるために、相互に所定間隔を隔てて複数並設されていると共に、隣接する送電電極１２、１３が相互に異なる極性になるように交互に配置されている。
　なお、図７、８の例では、一つの第２並列共振回路１５が、線路Ｌ１を介して第１の送電電極１２に接続されていると共に、線路Ｌ２を介して第２の送電電極１３に接続されている。これら線路Ｌ１、Ｌ２にはそれぞれ線路Ｌ３、Ｌ４が接続され、これら線路Ｌ３、Ｌ４を介して、共通の交流電源１１から共通の第１並列共振回路１４及び第２並列共振回路１５を介して、複数の第１の送電電極１２と複数の第２の送電電極１３に電力が供給される。また、図９、１０では、通信部１６や制御部１７に対して電力を供給するための構成を省略して示すが、交流電源１１や、交流電源１１とは別の図示しない電源から、任意の経路を経てこれら通信部１６や制御部１７に電源を供給することができる。
　図８において、通信部１６は、可動体２０に設けた後述する通信部２６と通信を行う通信手段である。この通信部１６の具体的構成は任意であるが、例えば、ＲＦ通信をＭＡＣプロトコルにて行うＲＦ／ＭＡＣを用いて構成される（後述する通信部２６において同じ）。この通信部１６は、可動体２０から送電経路に重畳され、線路Ｌ１、Ｌ２を介して出力された通信信号を結合用のコンデンサ１８を介して取得する。なお、線路Ｌ１、Ｌ２を介して出力された通信信号は、当該線路Ｌ１、Ｌ２に接続された通信信号遮断用のコイル１９にて遮断される。この通信部１６は、制御部１７に対して線路Ｌ５を介して通信可能に接続されている。また、この通信部１６は、線路Ｌ６を介してハブ６０に接続されており、このハブ６０はさらにサーバ６１に接続されている。
　制御部１７は、固定体１０を制御する制御手段であり、例えばハブ６０を介してサーバ６１に接続されており、このサーバ６１からの制御信号に応じて制御動作を行なう。ただし、制御部１７に自立制御プログラムを組み込むことで自立制御を行うようにし、ハブ６０やサーバ６１を省略することもできる。また、制御部１７の通信接続先はサーバ６１以外とすることもでき、例えば他の固定体１０の制御部１７との間で通信を行うことで、電力供給領域１に配置された複数の固定体１０を相互に連動制御することができる。さらに、この制御部１７は、交流電源１１に対して線路Ｌ７を介して接続されており、この交流電源１１のＯＮ/ＯＦＦや周波数制御を行うことによって、固定体１０に対する電力供給を制御する。この制御部１７の具体的構成は任意であるが、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）及びこのＣＰＵ上で解釈実行されるプログラムを含んで構成される。
（構成－可動体）
　可動体２０は、実施の形態１の構成における可動体２０の構成に加えて、複数の受電電極２１を備えるとともに、判別切替部２５、及び通信部２６を備えている。
　１つの可動体２０に対しては、受電電極２１を少なくとも一対設ければよいが、ここでは、図７、８に示すように、１つの可動体２０に対して受電電極２１を多数配置することで、全体として所要の受電面積を確保している。このように１つの可動体２０に受電電極２１を多数配置する場合における当該受電電極２１の集合の並設形状は任意であり、例えば方形状、あるいは円形状としてもよい。また、各受電電極２１の個々の平面形状も、方形状、あるいは円形状としてもよい。
　また、図７、８において、各受電電極２１の幅は、複数の送電電極１２、１３の相互の並設間隔よりも十分に小さくなるように決定されている。従って、一つの受電電極２１が複数の送電電極１２、１３の両方に同時に跨ることがないので、一つの受電電極２１と複数の送電電極１２、１３との相互間で同時にコンデンサを構成することが防止され、このようなコンデンサによって電力供給に悪影響を与えることが防止される。この構成によれば、各受電電極２１を任意の位置に配置でき、可動体２０の可動の自由度を高めることができる。
　さらに、これら複数の受電電極２１の相互の並設間隔は、当該複数の受電電極２１の相互間におけるコンデンサ容量が電力供給に悪影響を生じないように決定されることが好ましい。具体的には、第１の送電電極１２又は第２の送電電極１３のいずれか一方から、コンデンサを介して、第１の送電電極１２又は第２の送電電極１３のいずれか他方に電流が流れることがないように、受電電極２１の相互間隔が決定される。
　判別切替部２５は、複数の受電電極２１の各々に対して対向配置される電極が第１の送電電極１２と第２の送電電極１３のいずれであるのかを判別し、この判別結果に基づいて、負荷２４に対する複数の受電電極２１の接続の切替えを行う判別切替手段であり、特許請求の範囲における接続手段に対応する。判別切替部２５によって接続の切替えが行われることにより、複数の受電電極２１の内、第１の送電電極１２又は第２の送電電極１３の何れか一方に対向して配置された受電電極２１が第１の受電電極２１ａとして受電を行い、他方に対向して配置された受電電極２１が第２の受電電極２１ｂとして受電を行うことが可能となる。
　この判別切替部２５の具体的構成は任意であるが、例えば、判別切替部２５は、第３並列共振回路２２の一方の端子２２ｃ（以下、第１端子）にコイル２７を介して接続された線路Ｌ８から分岐された線路Ｌ９と、第３並列共振回路２２の他方の端子２２ｄ（以下、第２端子）にコイル２７を介して接続された線路Ｌ１０から分岐された線路Ｌ１１と、各受電電極２１に接続された線路Ｌ１２と、この線路Ｌ１２を線路Ｌ９又は線路Ｌ１１のいずれか一方に選択的に接続する複数の切替スイッチ２５ａを備えて構成されている。
　複数の受電電極２１の各々に対して対向配置される電極が第１の送電電極１２と第２の送電電極１３のいずれであるのかに基づいて切替スイッチ２５ａを動作させる具体的構成は任意である。例えば、第１の送電電極１２又は第２の送電電極１３の一方を強磁性を有する導電体（例えば、鉄、コバルト、ニッケル等）にて形成し、他方を非磁性を有する導電体（例えば、アルミニウム、オーステナイト系ステンレス等）にて形成すると共に、切替スイッチ２５ａの可動接点に永久磁石を設ける。このような構成によれば、受電電極２１に対して対向配置される電極が第１の送電電極１２と第２の送電電極１３のいずれであるのかに基づいて可動接点に働く磁力が相違するため、当該相違によって可動接点を動作させ、線路Ｌ１２を線路Ｌ９又は線路Ｌ１１のいずれか一方に選択的に接続させることができる。
　通信部２６は、固定体１０の通信部１６と通信を行う通信手段である。この通信部２６は、通信信号を結合用のコンデンサ２８を介して線路Ｌ８、Ｌ１０に重畳出力する。なお、この電力供給システムにおいて、電力供給には１ＭＨｚ前後の周波数を用いるが、通信部１６、２６を用いた通信には数ＧＨｚ付近の周波数帯を使用することを想定している。結合コンデンサ３０、３１及びコンデンサ１８、２８のキャパシタンスは、通信周波数に対しては、十分に大きく、伝送ロスにはならないと考えられる。
（電力供給制御処理）
　次に、上述のように構成された固定体１０及び可動体２０における電力供給制御処理について図８を参照しつつ説明する。この制御においては、固定体１０の一部機能を待機状態とすることによって当該固定体１０の消費電力を低減する待機モードと、固定体１０の全機能を可動状態として電力供給を行う通常運転モードとの２つのモードを切替えて電力供給を行う。
　例えば、可動体２０は、任意のタイミングで、床板３の任意の位置に配置される。また、通信部２６は、電力供給要求信号を常時出力する。
　一方、固定体１０は、初期状態では待機モードとされている。具体的には、通信部１６のみに微小電力を供給して当該通信部１６のみを起動状態としておき、他の部分については電力供給を行わずにスリープ状態として省電力化を図る。固定体１０の通信部１６は、当該可動体２０の通信部２６からの電力供給要求信号を常時監視しており、当該固定体１０の上方に可動体２０が配置された場合に、通信部１６が通信部２６からの電力供給要求信号を受信する。このように受信された電力供給要求信号が通信部１６から制御部１７に送信されると、待機モードが運転モードに切替えられ、制御部１７が起動され、制御部１７が電力供給制御を開始する。このような電力供給制御によれば、常に運転モードにしている場合に比べて、固定体１０の消費電力を低減できる。
　なお、このような処理に加えて、ＩＤによる可動体２０の認証を行うようにしてもよい。例えば、通信部２６から通信部１６に対して電力供給要求信号と共に可動体２０のＩＤを送信し、このＩＤを受信した通信部１６は、当該ＩＤを制御部１７に送信する。制御部１７は、このＩＤをさらにハブ６０を介してサーバ６１に送信し、このサーバ６１において予め登録されたＩＤに基づいて認証を行い、この認証結果を制御部１７に返す。そして、制御部１７は、この認証結果に基づいて電力供給の可否を決定してよい。
（実施の形態２の効果）
　このように実施の形態２によれば、送電電極１２、１３を複数並設すると共に、受電電極２１に対向する送電電極１２、１３に基づいて判別切替部２５を用いて受電電極２１と負荷２４との接続状態を自動的に切替えるので、固定体１０に対する任意の位置に可動体２０を配置しても電力供給を行うことが可能となる。
〔実施の形態３〕
　次に、実施の形態３について説明する。この形態は、実施の形態２の構成に加えて、第１の送電電極と第２の送電電極との各組に、第２のコンデンサと第２のコイルとを備え、この第２のコンデンサと第２のコイルとの各組の間で、並列共振を発生させる条件を相違させた形態である。なお、実施の形態３の構成は、特記する場合を除いて実施の形態２の構成と略同一であり、実施の形態２と略同一の構成についてはこの実施の形態２で用いたものと同一の符号及び／又は名称を必要に応じて付して、その説明を省略する。
（構成－固定体）
　図９は実施の形態３に係る固定体１０及び可動体２０を簡略化して示す縦断面図、図１０は図９の固定体１０及び可動体２０を詳細に示した要部拡大図である。固定体１０は、実施の形態２における固定体１０の構成に加えて、第１の送電電極１２と第２の送電電極１３との各組に、第１並列共振回路１４を備えている。なお、図９、１０の例では第２並列共振回路１５が省略され、第１の送電電極１２と第２の送電電極１３との各組と第１並列共振回路１４とが直接接続されているが、送電電極１２、１３の各組と各第１並列共振回路１４との間に第２並列共振回路１５を設け、これらの第２並列共振回路１５の第３のコイル１５ｂと第１並列共振回路１４の第２のコイル１４ｂとの間の相互誘導作用により電力伝送をさせてもよい。
　このように送電電極１２、１３の各組に備えられた第１並列共振回路１４は、相互に異なる並列共振周波数で並列共振を発生させるように、各並列共振回路において第２のコンデンサ１４ａのキャパシタンス及び第２のコイル１４ｂのインダクタンスが設定されている。図９、１０の例では、第１並列共振回路１４Ａはｆ１、第１並列共振回路１４Ｂはｆ２、第１並列共振回路１４Ｃはｆ３、第１並列共振回路１４Ｄはｆ４、第１並列共振回路１４Ｅはｆ５が並列共振周波数となるように、各並列共振回路において第２のコンデンサ１４ａのキャパシタンス及び第２のコイル１４ｂのインダクタンスが設定されている。
　制御部１７は、任意の第１並列共振回路１４に並列共振を発生させ、当該第１並列共振回路１４を備える送電電極１２、１３に電力を供給するため、交流電源１１の周波数制御を行う。例えば、可動体２０の受電電極２１の近傍に、電波、磁場、音波、振動、光等のエネルギーを発するエネルギー出力手段としてのアクチュエータを設け、送電電極１２、１３には、このエネルギーを検知するエネルギー検知手段としてのエネルギーセンサを設ける（アクチュエータ及びエネルギーセンサについて図示省略）。アクチュエータから出力されたエネルギーを検知したエネルギーセンサの出力信号は、制御部１７及びハブ６０を介してサーバ６１に送信される。サーバ６１は、予め登録されているデータベースに基づき、エネルギーを検知したセンサが設置されている送電電極１２、１３の組を特定し、当該特定した送電電極１２、１３の組に備えられている第１並列共振回路１４の並列共振周波数を特定し、当該特定した周波数の値を制御部１７に返す。制御部１７は、この周波数で交流電源１１から交流電力を出力させる。これにより、受電電極２１が接近した送電電極１２、１３の組に備えられている第１並列共振回路１４にのみ並列共振が発生され、当該第１並列共振回路１４を介して、受電電極２１が接近した送電電極１２、１３に電力が供給される。
（構成－可動体）
　実施の形態３では、第３並列共振回路２２及び第４並列共振回路２３の並列共振周波数を固定とした周波数固定型可動体２０ａと、第３並列共振回路２２及び第４並列共振回路２３の並列共振周波数を可変とした周波数可変型可動体２０ｂ（図示省略）との、２種類の可動体２０を用いることができる。
（構成－周波数固定型可動体）
　周波数固定型可動体２０ａの構成は、実施の形態２における可動体２０の構成と同様である。この場合、周波数固定型可動体２０ａの第３並列共振回路２２及び第４並列共振回路２３の並列共振周波数が、固定体１０の第１並列共振回路１４の何れか一つの並列共振周波数（図９、１０ではｆ１からｆ５の何れか一つ）と合致するように、第１のコンデンサ２２ａと第４のコンデンサ２３ａとのキャパシタンス、及び第１のコイル２２ｂと第４のコイル２３ｂとのインダクタンスが設定されている。
　この周波数固定型可動体２０ａを使用する場合は、当該周波数固定型可動体２０ａの第３並列共振回路２２及び第４並列共振回路２３の並列共振周波数と合致する並列共振周波数を有する第１並列共振回路１４が設けられている送電電極１２、１３に、受電電極２１を対向させる必要がある。従って、周波数固定型可動体２０ａを配置すべき位置を使用者に指示する必要がある。
　この指示方法は任意であり、例えば、床板３の直下に配置されている送電電極１２、１３の組が備える第１並列共振回路１４の並列共振周波数に予め対応付けられた色で、当該床板３を塗装すると共に、周波数固定型可動体２０ａの第３並列共振回路２２及び第４並列共振回路２３の並列共振周波数に予め対応付けられた色で、当該周波数固定型可動体２０ａの一部を塗装してもよい。この場合、周波数固定型可動体２０ａに塗装されている色と同一色が塗装されている床板３の上に当該周波数固定型可動体２０ａを設置することにより、送電電極１２、１３から周波数固定型可動体２０ａに電力を供給することができる。
　あるいは、床板３の表面における各送電電極１２、１３の組の近傍にＬＥＤ等を用いたパイロットランプを設け、周波数固定型可動体２０ａに電力供給が可能な送電電極１２、１３の組に対応するパイロットランプを点灯させることで、周波数固定型可動体２０ａを配置すべき位置を指示させてもよい。この場合は、例えば、使用される周波数固定型可動体２０ａの第３並列共振回路２２及び第４並列共振回路２３の並列共振周波数を特定する情報を、公知の入力手段を介してサーバ６１に入力する。サーバ６１は、入力された情報及び予め設定されているデータベースに基づき、当該並列共振周波数で並列共振を発生させる第１並列共振回路１４を有する送電電極１２、１３の組を特定する。そして、サーバ６１は、当該特定した送電電極１２、１３の組の近傍に設けられているパイロットランプの点灯信号をハブ６０及び通信部１６を介して制御部１７に送信し、当該パイロットランプを点灯させる。
（構成－周波数可変型可動体）
　周波数可変型可動体２０ｂ（図示省略）は、第３並列共振回路２２及び第４並列共振回路２３の並列共振周波数を可変とするため、第１のコイル２２ｂ及び第４のコイル２３ｂを可変インダクタとし、あるいは第１のコンデンサ２２ａ及び第４のコンデンサ２３ａを可変コンデンサとすると共に、これらの可変インダクタ又は可変コンデンサを制御する制御部２９（図示省略）を備えている。
　この周波数可変型可動体２０ｂを使用する場合は、当該周波数可変型可動体２０ｂの第３並列共振回路２２及び第４並列共振回路２３の並列共振周波数を、床板３上に設置された周波数可変型可動体２０ｂの受電電極２１に対向する送電電極１２、１３が有する第１並列共振回路１４の並列共振周波数に合致させる必要がある。
　この周波数可変型可動体２０ｂにおける第３並列共振回路２２及び第４並列共振回路２３の並列共振周波数を送電電極１２、１３が有する第１並列共振回路１４の並列共振周波数に合致させる方法は任意である。例えば、制御部１７は、上述のように、受電電極２１が接近した送電電極１２、１３の組に備えられている第１並列共振回路１４の並列共振周波数の値をサーバ６１から通信部１６を介して受信する。さらに、周波数可変型可動体２０ｂの通信部２６から送信された電力供給要求信号を通信部１６を介して受信すると、固定体１０の制御部１７は、サーバ６１から受信した第１並列共振回路１４の並列共振周波数の値を、通信部１６を介して周波数可変型可動体２０ｂに送信する。周波数可変型可動体２０ｂの制御部２９は、通信部２６を介して第１並列共振回路１４の並列共振周波数の値を受信すると、当該並列共振周波数と第３並列共振回路２２及び第４並列共振回路２３の並列共振周波数とが合致するように、第１のコイル２２ｂ及び第４のコイル２３ｂのインダクタンス、又は第１のコンデンサ２２ａ及び第４のコンデンサ２３ａのキャパシタンスを調整する。
　あるいは、交流電源１１から常時一定の電力が送電電極１２、１３に供給されるように固定体１０の制御部１７に電力供給制御を行わせる。一方、周波数可変型可動体２０ｂの制御部２９には、第１のコイル２２ｂ及び第４のコイル２３ｂのインダクタンス、又は第１のコンデンサ２２ａ及び第４のコンデンサ２３ａのキャパシタンスを常時変動させることで、第３並列共振回路２２及び第４並列共振回路２３の並列共振周波数を常時変動させる。そして、固定体１０の第１並列共振回路１４の並列共振周波数と第３並列共振回路２２及び第４並列共振回路２３の並列共振周波数とが合致し、送電電極１２、１３から受電電極２１に電力が供給された場合に、当該第３並列共振回路２２及び第４並列共振回路２３の並列共振周波数を固定し、継続して送電電極１２、１３から電力の供給を受けるように制御部２９に制御させてもよい。
（実施の形態３の効果）
　このように実施の形態３によれば、複数の送電電極１２、１３の組毎に第１並列共振回路１４を設けたので、交流電源１１から出力される無効電流を低減することができ、交流電源１１を小型化できる。
　また、複数の送電電極１２、１３の各組の第１並列共振回路１４の共振周波数を相違させたので、交流電源１１の出力周波数を変えるだけで任意の第１並列共振回路１４のみを共振させ、当該第１並列共振回路１４を有する送電電極１２、１３にのみ電力を供給することができる。これにより、電力を供給する送電電極１２、１３を切替えるためのスイッチ等の回路を固定体１０に設けることが不要となり、信頼性を向上させることができる。
〔III〕各実施の形態に対する変形例
　以上、本発明に係る各実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
（解決しようとする課題や発明の効果について）
　まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、発明の実施環境や構成の細部に応じて異なる可能性があり、上述した課題の一部のみを解決したり、上述した効果の一部のみを奏することがある。さらに、本発明によって、上述していない課題を解決したり、上述していない効果を奏することもある。
（並列共振を発生させる第１並列共振回路の切替について）
　上述の実施の形態３では、送電電極１２、１３の各組に備えられた第１並列共振回路１４の並列共振周波数を相違させ、交流電源１１の周波数制御を行うことにより、任意の第１並列共振回路１４に並列共振を発生させると説明したが、他の方法により並列共振を発生させる第１並列共振回路１４を切り替えてもよい。例えば、送電電極１２、１３の各組に備えられた第１並列共振回路１４と交流電源１１との間にスイッチを設け、並列共振を発生させるべき第１並列共振回路１４と交流電源１１との間のスイッチのみをＯＮとすることにより、当該第１並列共振回路１４にのみ並列共振を発生させることができる。
（交流電源について）
　上述の実施の形態３では、固定体１０が共通の交流電源１１を一つ備えている場合を例に挙げて説明したが、複数の交流電源１１を備えるように構成してもよい。例えば、送電電極１２、１３の組毎に相違する第１並列共振回路１４の並列共振周波数で交流電力を出力可能な交流電源１１を、当該各送電電極１２、１３の組に接続してもよい。この場合、複数の交流電源１１から相違する周波数の交流電力を同時に出力させることで、複数の第１並列共振回路１４において同時に並列共振を発生させることができる。これにより、例えば可動体２０の受動電極が複数の送電電極１２、１３の組と対向して配置される場合であっても、当該複数の送電電極１２、１３から受電電極２１に電力を供給することが出来る。
　この発明は、各種の空間に電力を供給するものであり、特に、利用者の安全確保を図ると共に、電極の配置状態の変化に関わらず安定した電力供給を行うことに有用である。
　１、１００　電力供給領域
　２、１０２　電力被供給領域
　３、１１１　床板
　１０、１０１　固定体
　１１、１１５　交流電源
　１２、１０５　第１の送電電極
　１３、１０６　第２の送電電極
　１４　第１並列共振回路
　１４ａ　第２のコンデンサ
　１４ｂ　第２のコイル
　１５　第２並列共振回路
　１５ａ　第３のコンデンサ
　１５ｂ　第３のコイル
　１６、２６、１１２、１１３　通信部
　１７、２９　制御部
　１８、２８　コンデンサ
　１９、２７、１１０　コイル
　２０、１０３　可動体
　２０ａ　周波数固定型可動体
　２０ｂ　周波数可変型可動体
　２１　受電電極
　２１ａ、１０７　第１の受電電極
　２１ｂ、１０８　第２の受電電極
　２２　第３並列共振回路
　２２ａ　第１のコンデンサ
　２２ｂ　第１のコイル
　２２ｃ、２２ｄ　端子
　２３　第４並列共振回路
　２３ａ　第４のコンデンサ
　２３ｂ　第４のコイル
　２４、１０４　負荷
　２５　判別切替部
　２５ａ　切替スイッチ
　３０　第１の結合コンデンサ
　３１　第２の結合コンデンサ
　４０　電源部
　５０　負荷部
　６０　ハブ
　６１　サーバ
　１０９　結合コンデンサ
　１１４　接続部

Claims (10)

  1. 　電力供給領域に配置された固定体から、電力被供給領域に配置された可動体を介して、所定の負荷に対して電力を供給するための電力供給システムであって、
    　前記固定体は、
    　前記電力供給領域と前記電力被供給領域との相互の境界面に対する近傍位置に配置されるものであって、
    　交流電力が供給される第１の送電電極及び第２の送電電極と、
    　前記第１の送電電極及び第２の送電電極に対して電力を供給する交流電源とを備え、
    　前記可動体は、
    　前記第１の送電電極又は前記第２の送電電極に対して前記境界面を挟んで対向状かつ非接触に配置される第１の受電電極と第２の受電電極と、
    　前記第１の受電電極と前記第２の受電電極との間に相互に並列接続される第１のコンデンサと第１のコイルと、を備え、
    　前記第１の送電電極に対向するように前記第１の受電電極又は第２の受電電極のいずれか一方が配置されることで第１の結合コンデンサが構成されると共に、前記第２の送電電極に対向するように前記第１の受電電極又は第２の受電電極のいずれか他方が配置されることで第２の結合コンデンサが構成され、
    　前記交流電源は、
    　前記第１のコンデンサと前記第１のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記第１の結合コンデンサ及び前記第２の結合コンデンサを介して前記負荷への送電を行うこと、
    　を特徴とする電力供給システム。
  2. 　前記固定体は、
    　前記第１の送電電極と前記第２の送電電極との間に相互に並列接続される第２のコンデンサと第２のコイルとを備え、
    　前記交流電源は、
    　前記第２のコンデンサと前記第２のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記負荷への送電を行うこと、
    　を特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
  3. 　前記固定体は、前記第１の送電電極及び前記第２の送電電極と前記第２のコンデンサ及び前記第２のコイルに並存して、相互に並列接続される第３のコンデンサと第３のコイルとを備え、
    　前記第２のコイルと前記第３のコイルとを相互誘導により変圧可能に配置し、
    　前記交流電源は、
    　前記第３のコンデンサと前記第３のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記第３のコイルを介して前記負荷への送電を行うこと、
    　を特徴とする請求項２に記載の電力供給システム。
  4. 　前記可動体は、前記第１のコンデンサ及び前記第１のコイルと前記負荷に並存して、相互に並列接続される第４のコンデンサと第４のコイルとを備え、
    　前記第１のコイルと前記第４のコイルとを相互誘導により変圧可能に配置し、
    　前記交流電源は、
    　前記第４のコンデンサと前記第４のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記第４のコイルを介して前記負荷への送電を行うこと、
    　を特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電力供給システム。
  5. 　前記固定体には、
    　前記第１の送電電極と前記第２の送電電極の各々を、前記境界面に沿って複数並設し、
    　前記可動体には、
    　前記第１の受電電極及び前記第２の受電電極と前記負荷とを相互に電気的に接続する接続手段であって、
    　前記第１の受電電極又は前記第２の受電電極のいずれか一方が前記第１の送電電極に対向するように配置されると共に、前記第１の受電電極又は前記第２の受電電極のいずれか他方が前記第２の送電電極に対向するように配置された場合には、当該一方の第１の受電電極又は第２の受電電極から前記負荷の一方の電極への通電を可能とすると共に、前記負荷の他方の電極から当該他方の第１の受電電極又は第２の受電電極への通電を可能とし、
    　前記一方の第１の受電電極又は第２の受電電極が前記第２の送電電極に対向するように配置されると共に、前記他方の第１の受電電極又は第２の受電電極が前記第１の送電電極に対向するように配置された場合には、当該他方の第１の受電電極又は第２の受電電極から前記負荷の一方の電極への通電を可能とすると共に、前記負荷の他方の電極から当該一方の第１の受電電極又は第２の受電電極への通電を可能とする、接続手段を設けたこと、
    　を特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電力供給システム。
  6. 　前記固定体は、
    　前記第１の送電電極と前記第２の送電電極との各組に、請求項２に記載の前記第２のコンデンサと前記第２のコイルとを備えること、
    　を特徴とする請求項２及び請求項５に記載の電力供給システム。
  7. 　前記第２のコンデンサと前記第２のコイルとの各組の間で、並列共振を発生させる条件を相違させたこと、
    　を特徴とする請求項６に記載の電力供給システム。
  8. 　電力被供給領域に配置され、電力供給領域に配置された固定体から供給された電力を所定の負荷に供給する可動体であって、
    　前記固定体に配置されたものであって交流電力が供給される第１の送電電極又は第２の送電電極に対して、前記電力供給領域と前記電力被供給領域との相互の境界面を挟んで対向状かつ非接触に配置される一対の受電電極であって、前記第１の送電電極に対向するよう当該一対の受電電極の一方が配置されることで第１の結合コンデンサが構成されると共に、前記第２の送電電極に対向するように当該一対の受電電極の他方が配置されることで第２の結合コンデンサを構成する第１の受電電極及び第２の受電電極と、
    　前記第１の受電電極と前記第２の受電電極との間に相互に並列接続される第１のコンデンサと第１のコイルと、を備え、
    　前記第１のコンデンサと前記第１のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記第１の結合コンデンサ及び前記第２の結合コンデンサを介して前記負荷への送電を行う、
    　ことを特徴とする可動体。
  9. 　電力供給領域に配置され、電力被供給領域に配置された可動体を介して所定の負荷に対して電力を供給する固定体であって、
    　前記可動体に配置された少なくとも一組の受電電極に対して、前記電力供給領域と前記電力被供給領域との相互の境界面を挟んで対向状かつ非接触に配置されることにより、これら受電電極との間にコンデンサを構成する複数の第１の送電電極及び複数の第２の送電電極と、
    　前記第１の送電電極及び第２の送電電極に対して電力を供給する交流電源とを備え、
    　前記交流電源は、
    　前記可動体において前記第１の受電電極と前記第２の受電電極との間に相互に並列接続された第１のコンデンサと第１のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記第１の結合コンデンサ及び前記第２の結合コンデンサを介して前記負荷への送電を行うこと、
    　を特徴とする固定体。
  10. 　前記第１の送電電極と前記第２の送電電極の各々を、前記境界面に沿って複数並設したこと、
    　を特徴とする請求項９に記載の固定体。
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