WO2024162152A1 - 可変容量コンデンサおよび給電装置 - Google Patents

可変容量コンデンサおよび給電装置 Download PDF

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将也 ▲高▼橋
宜久 山口
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    • H01G7/06—Capacitors in which the capacitance is varied by non-mechanical means; Processes of their manufacture having a dielectric selected for the variation of its permittivity with applied voltage, i.e. ferroelectric capacitors
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    • H02M3/335—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

Definitions

  • This disclosure relates to a variable capacitor and a power supply device.
  • a capacitor with variable capacitance in which a dielectric layer is disposed between a pair of electrodes for applying a DC bias (for example, Patent Document 1).
  • a dielectric layer is disposed between an earth electrode and a DC bias electrode, and a capacitance acquisition electrode is disposed between the earth electrode and the DC bias electrode via the dielectric layer.
  • a DC bias is applied between the earth electrode and the DC bias electrode, the dielectric properties of the dielectric layer change, causing a change in the capacitance of the capacitor.
  • the earth electrode, DC bias electrode, and capacitance acquisition electrode are stacked in the same direction with a dielectric layer between them. This makes it necessary to set the distance between the earth electrode and the DC bias electrode in conjunction with the distance between the earth electrode and the capacitance acquisition electrode.
  • variable capacitor for use in a control circuit that controls the operation of a device.
  • the variable capacitor includes a first control electrode layer, a second control electrode layer facing the first control electrode layer, at least a dielectric layer disposed between the first control electrode layer and the second control electrode layer, and a first extraction electrode layer and a second extraction electrode layer facing each other across the dielectric layer.
  • the first extraction electrode layer and the second extraction electrode layer are disposed in positions that generate an electric field along a direction intersecting an electric field vector generated between the first control electrode layer and the second control electrode layer when a voltage is applied between the first control electrode layer and the second control electrode layer, and the voltage applied between the first control electrode layer and the second control electrode layer is adjusted to adjust the capacitance value of the electrostatic capacitance stored between the first extraction electrode layer and the second control electrode layer.
  • the direction of the electric field applied to the dielectric layer by applying a DC voltage between the first control electrode layer and the second control electrode layer can be made different from the direction of the electric field applied to the dielectric layer by applying an AC voltage to the first extraction electrode and the second extraction electrode.
  • the distance between the first control electrode layer and the second control electrode layer and the distance between the first extraction electrode and the second extraction electrode can be set independently. Therefore, by shortening the distance between the first control electrode layer and the second control electrode layer, the electric field applied to the dielectric layer can be made larger even with the same DC voltage, and the DC voltage can be made lower.
  • the capacitance value of the variable capacitance capacitor C1 changes depending on the magnitude of the control voltage, the circuit size can be made smaller than when a circuit consisting of multiple capacitors and switches is used to change the capacitance value of the capacitor.
  • a power supply device that supplies power to a power receiving device in a non-contact manner.
  • the power supply device includes a resonant circuit composed of a variable capacitor and a coil, and a control voltage application circuit that applies a control voltage to the variable capacitor.
  • the variable capacitor includes a first control electrode layer, a second control electrode layer facing the first control electrode layer, at least a dielectric layer disposed between the first control electrode layer and the second control electrode layer, and a first extraction electrode layer and a second extraction electrode layer facing each other across the dielectric layer, and the first extraction electrode layer and the second extraction electrode layer are disposed at positions that generate an electric field along a direction that intersects with an electric field vector generated between the first control electrode layer and the second control electrode layer when the control voltage is applied between the first control electrode layer and the second control electrode layer.
  • the control voltage application circuit is capable of performing a power supply operation in which the resonant circuit is set to a resonant state when AC power of a predetermined operating frequency is applied to the resonant circuit by setting the control voltage to a first control voltage and setting the variable capacitor to a first capacitance value, and a standby operation in which the resonant circuit is set to a non-resonant state when AC power of the operating frequency is applied to the resonant circuit by setting the control voltage to a second control voltage different from the first control voltage and setting the variable capacitor to a second capacitance value different from the first capacitance value.
  • the direction of the electric field applied to the dielectric layer by applying a DC voltage between the first control electrode layer and the second control electrode layer can be made different from the direction of the electric field applied to the dielectric layer by applying an AC voltage to the first extraction electrode and the second extraction electrode.
  • the distance between the first control electrode layer and the second control electrode layer and the distance between the first extraction electrode and the second extraction electrode can be set independently. Therefore, by shortening the distance between the first control electrode layer and the second control electrode layer, the electric field applied to the dielectric layer can be made larger even with the same DC voltage, so the DC voltage can be made lower.
  • the circuit scale of the resonant circuit and the control voltage application circuit can be made smaller than when a circuit consisting of multiple capacitors and switches is used to change the capacitance value of the capacitor.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a contactless power supply system
  • FIG. 2 is a circuit diagram of a wireless power supply system
  • FIG. 3 is a perspective view of a variable capacitor
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the variable capacitor shown in FIG. 3 taken along line IV-IV
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the control electric field and the relative dielectric constant
  • FIG. 6 is a circuit diagram of a power supply device
  • FIG. 7 is a circuit diagram of a power supply device according to a second embodiment
  • FIG. 8 is a circuit diagram of a power supply device according to a third embodiment
  • FIG. 9 is a circuit diagram of a power supply device according to a fourth embodiment
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the start timing of application of the control voltage and the coil voltage
  • FIG. 11 is a diagram showing the dielectric characteristics of the dielectric layer according to the fifth embodiment.
  • the contactless power supply system 1 includes a power supply device 70 and a power receiving device 80.
  • the power supply device 70 is buried under a road RS.
  • the power receiving device 80 is mounted on a vehicle VE as a moving body that travels on the road RS.
  • the power receiving device 80 is supplied with power from the power supply device 70.
  • “traveling” includes a case where the vehicle VE is moving and a case where the vehicle is stopped, such as waiting at a traffic light.
  • the vehicle VE is configured as, for example, an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • the power supply device 70 has a primary side resonant circuit 72, which is a series resonant circuit having a primary side coil L1 and a variable capacitance capacitor C1, and an AC power source 71 that supplies power to the primary side resonant circuit 72.
  • the AC power source 71 supplies power to the multiple primary side resonant circuits 72.
  • the multiple primary side coils L1 are arranged along the extension direction of the road RS.
  • the power receiving device 80 has a secondary side coil L2.
  • the moving object on which the power receiving device 80 is mounted is not limited to a vehicle VE traveling on the road RS, but may be, for example, an AGV (automated guided vehicle) or a traveling robot.
  • the power supply device 70 may be installed not under the road RS, but on a sidewalk or parking lot adjacent to the road RS, or on a route along which the AGV travels.
  • the power supply device 70 includes a control circuit 73 and a primary side detection circuit 78.
  • the control circuit 73 has a control voltage application circuit 76 and a primary side control circuit 77.
  • a primary side coil L1 and a variable capacitance capacitor C1 are connected in series to configure a primary side resonant circuit 72 as a resonant circuit.
  • the control circuit 73 controls the operation of the power supply device 70 by adjusting the electric field applied between the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22 to adjust the capacitance value of the electrostatic capacitance stored between the first extraction electrode layer 11 and the second control electrode layer 22.
  • the control voltage application circuit 76 applies a control voltage between the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22.
  • the control voltage is a voltage for changing the dielectric constant of the second dielectric layer 32.
  • the variable capacitance capacitor C1 adjusts the resonant frequency of the primary side resonant circuit 72 by adjusting its capacitance value using the control voltage.
  • the AC power supply 71 has a DC power supply 74 and an inverter 75.
  • the inverter 75 converts the DC power supplied from the DC power supply 74 into AC power of a predetermined operating frequency and applies it to the primary side resonant circuit 72.
  • the operating frequency is 85 kHz.
  • the variable capacitance capacitor C1 has a function of putting the primary side resonant circuit 72 in a resonant state at the operating frequency and putting the primary side resonant circuit 72 in a non-resonant state at the operating frequency.
  • the variable capacitance capacitor C1 is configured to be switchable between a first capacitance value and a second capacitance value smaller than the first capacitance value.
  • the capacitance value of the variable capacitance capacitor C1 is switched between the first capacitance value and the second capacitance value by a switching signal Sig1 output from the control voltage application circuit 76.
  • the primary side resonant circuit 72 is in a resonant state at the operating frequency.
  • the first capacitance value of the variable capacitor C1 is set to a value that makes the resonant frequency of the primary side resonant circuit 72 match the operating frequency.
  • variable capacitor C1 has the second capacitance value
  • the resonant frequency of the primary side resonant circuit 72 deviates from the operating frequency, so the primary side resonant circuit 72 is in a non-resonant state at the operating frequency.
  • the control voltage application circuit 76 applies a switching signal Sig1 generated using AC power output from the AC power supply 71 to the variable capacitor C1.
  • the primary side detection circuit 78 is a magnetic sensor that detects the magnitude of the magnetic flux near the primary side coil L1, more specifically, a magnetic sensor with a built-in coil provided near the primary side coil L1.
  • the primary side detection circuit 78 detects the magnetic flux density and outputs a signal indicating the detected magnetic flux density to the primary side control circuit 77.
  • the primary side control circuit 77 uses the signal output from the primary side detection circuit 78 to instruct the control voltage application circuit 76 to switch the voltage value of the switching signal Sig1 to the variable capacitance capacitor C1. Specifically, when the magnetic flux density indicated by the signal is greater than a predetermined threshold value, the primary side control circuit 77 instructs the control voltage application circuit 76 to switch the voltage value of the switching signal Sig1 to the variable capacitance capacitor C1.
  • the power receiving device 80 has a secondary resonant circuit 81, a rectifier 82, and a battery 83.
  • the secondary coil L2 and the secondary capacitor C2 are connected in series to form the secondary resonant circuit 81.
  • the rectifier 82 converts the AC power output from the secondary resonant circuit 81 into DC power and supplies it to the battery 83.
  • the battery 83 is charged by the supplied DC power.
  • the resonant frequency of the primary resonant circuit 72 and the resonant frequency of the secondary resonant circuit 81 are set to be substantially the same. This allows contactless power supply to the power receiving device 80 through magnetic field resonance between the primary coil L1 and the secondary coil L2.
  • a state in which the variable capacitor C1 is set to a first capacitance value, a power transmission current flows through the primary coil L1, and power is being supplied is called a power supply state.
  • a state in which the variable capacitor C1 is set to a second capacitance value, a standby current smaller than the power transmission current flows through the primary coil L1, and power is not being supplied is called a standby state.
  • the primary coil L1 is arranged in the direction in which the road RS extends, and the secondary coil L2 receives contactless power from the nearest primary coil L1.
  • a standby current flows through the primary coil L1, causing the primary coil L1 to generate magnetic flux.
  • the power receiving device 80 is equipped with a magnetic sensor (not shown). When the power receiving device 80 approaches the target primary resonant circuit 72, the magnetic sensor detects the magnetic flux generated by the primary coil L1. When the power receiving device 80 detects the magnetic flux, it passes an AC current through the secondary coil L2 to generate magnetic flux. When the magnetic flux generated by the secondary coil L2 is detected by the primary detection circuit 78, the primary control circuit 77 commands the control voltage application circuit 76 to switch the voltage value of the switching signal Sig1.
  • variable capacitance capacitor C1 switches the capacitance value from the second capacitance value to the first capacitance value using the voltage value of the switching signal Sig1. This causes the primary side resonant circuit 72 to enter a resonant state and power supply begins.
  • the power supply device 70 detects the presence of the secondary coil L2 is not limited to the above. In other embodiments, the power supply device 70 may detect the current flowing through the primary coil L1 and detect an increase in the current, or detect the voltage of the primary coil L1 and detect an increase in the voltage.
  • variable capacitance capacitor C1 has a first extraction electrode layer 11, a second extraction electrode layer 12, a first control electrode layer 21, a second control electrode layer 22, a first dielectric layer 31, a second dielectric layer 32, a first extraction electrode common layer 41, and a second extraction electrode common layer 42.
  • the first extraction electrode layer 11 and the second extraction electrode layer 12 are also collectively referred to as the extraction electrode layer 10.
  • the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22 are also collectively referred to as the control electrode layer 20.
  • the XYZ axes are drawn, which are three mutually orthogonal spatial axes.
  • the directions in which the X, Y, and Z arrows point indicate the positive directions along the X, Y, and Z axes, respectively.
  • the positive directions along the X, Y, and Z axes are the +X, +Y, and +Z directions, respectively.
  • the directions opposite to the directions in which the X, Y, and Z arrows point are the negative directions along the X, Y, and Z axes, respectively.
  • the negative directions along the X, Y, and Z axes are the -X, -Y, and -Z directions, respectively.
  • the directions along the X, Y, and Z axes, regardless of whether they are positive or negative, are called the X direction, Y direction, and Z direction, respectively. The same applies to the figures and explanations shown below.
  • the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22 are electrode layers for adjusting the capacitance of the variable capacitor C1.
  • the first extraction electrode layer 11 and the second extraction electrode layer 12 are electrode layers for utilizing the capacitance of the variable capacitor C1.
  • the variable capacitor C1 is used by applying a control voltage, which is a DC voltage, to the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22, and applying AC power between the first extraction electrode layer 11 and the second extraction electrode layer 12.
  • the variable capacitor C1 further has a first terminal ACp, a second terminal ACn, a third terminal DCp, and a fourth terminal DCn for electrically connecting to an external circuit.
  • the first terminal ACp is electrically connected to the first extraction electrode layer 11.
  • the second terminal ACn is electrically connected to the second extraction electrode layer 12.
  • the third terminal DCp is electrically connected to the first control electrode layer 21.
  • the fourth terminal DCn is electrically connected to the second control electrode layer 22.
  • the second control electrode layer 22 faces the first control electrode layer 21.
  • the second dielectric layer 32 is disposed at least between the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22.
  • the first extraction electrode layer 11 and the second extraction electrode layer 12 face each other with the second dielectric layer 32 in between.
  • the first extraction electrode layer 11 and the second extraction electrode layer 12 are disposed at positions that generate an electric field along a direction intersecting with the electric field vector generated between the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22 when a control voltage is applied between the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22.
  • the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22 face each other in the X direction.
  • the first extraction electrode layer 11 and the second extraction electrode layer 12 face each other in the Z direction.
  • the variable capacitor C1 has a layered structure. Specifically, a first dielectric layer 31 is disposed on the first extraction electrode layer 11. A first control electrode layer 21, a second control electrode layer 22, and a second dielectric layer 32 are disposed on the first dielectric layer 31. The second dielectric layer 32 covers the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22. A second extraction electrode layer 12 is disposed on the second dielectric layer 32.
  • the film surface direction of each layer is the XY direction.
  • the stacking direction in which each layer is stacked is the Z direction.
  • the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22 each have a flat plate shape with the long axis in the Y direction.
  • the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22 are alternately arranged at intervals in the X direction.
  • the -Y direction end of each first control electrode layer 21 is electrically connected to the first extraction electrode common layer 41.
  • the +Y direction end of each second control electrode layer 22 is electrically connected to the second extraction electrode common layer 42.
  • the structure formed by alternately arranging the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22 with the second dielectric layer 32 in between in the X direction is also referred to as the first structure ST1.
  • the capacitors formed between the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22 are connected in parallel with each other, so that the capacitance value of the variable capacitor C1 can be increased.
  • the second dielectric layer 32 is disposed at least between the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22. Specifically, the second dielectric layer 32 is disposed in a control region RG1 sandwiched between the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22 in the X direction.
  • a control voltage which is a DC voltage
  • an electric field vector that is approximately parallel to the X direction is generated in the control region RG1.
  • the first extraction electrode layer 11 and the second extraction electrode layer 12 face each other in the Z direction, sandwiching the second dielectric layer 32.
  • the electric field vector generated in the control region RG1 when an AC voltage is applied between the first extraction electrode layer 11 and the second extraction electrode layer 12 roughly intersects with the voltage vector generated in the control region RG1 when a control voltage is applied between the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22.
  • the electric field vector generated in the control region RG1 when an AC voltage is applied between the first extraction electrode layer 11 and the second extraction electrode layer 12 roughly intersects with the voltage vector generated in the control region RG1 when a control voltage is applied between the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22.
  • the direction in which the first extraction electrode layer 11 and the second extraction electrode layer 12 face each other is different from the direction in which the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22 face each other. This allows the distance between the first extraction electrode layer 11 and the second extraction electrode layer 12 and the distance between the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22 to be set independently. The distance between the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22 can be shortened without shortening the distance between the first extraction electrode layer 11 and the second extraction electrode layer 12.
  • the electric field applied between the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22 can be increased. Therefore, the control voltage can be reduced.
  • the first dielectric layer 31 and the second dielectric layer 32 contain a ferroelectric material of the same material.
  • the first dielectric layer 31 and the second dielectric layer 32 contain PVDF (polyvinylidene fluoride).
  • the first dielectric layer 31 and the second dielectric layer 32 may contain a ferroelectric polymer such as a fluororesin such as P(VDF-TrFE) (poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene)).
  • a ferroelectric polymer such as a fluororesin such as P(VDF-TrFE) (poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene)).
  • the first dielectric layer 31 and the second dielectric layer 32 may include dielectrics of different materials.
  • PVDF molecules have hydrogen atoms and fluorine atoms bonded to the carbon chain. Hydrogen atoms are positively charged and fluorine atoms are negatively charged, so PVDF molecules have a dipole moment. When PVDF molecules aggregate due to intermolecular forces, the carbon chains of each PVDF molecule extend in the same direction. Hydrogen atoms and fluorine atoms are located perpendicular to the direction in which the carbon chains extend. Therefore, PVDF crystals are spontaneously polarized. When an electric field is applied to a PVDF crystal, the direction of polarization changes so that the crystal rotates around the X-axis, which is the direction in which the carbon chains extend, as the central axis.
  • FIG. 5 shows the relationship between the magnitude of the control electric field Ed generated by applying a control voltage between the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22, and the relative dielectric constant ⁇ r when an AC voltage is applied between the first extraction electrode layer 11 and the second extraction electrode layer 12.
  • the variable capacitor C1 has dielectric characteristics in which the relative dielectric constant ⁇ r has two peaks.
  • Ferroelectrics are spontaneously polarized when the control electric field is zero V/m.
  • the control electric field is increased to the coercive electric field Ec, the polarization becomes zero and the relative dielectric constant ⁇ r becomes maximum.
  • the dipole moment tends to move in a direction corresponding to the AC voltage applied between the first extraction electrode layer 11 and the second extraction electrode layer 12, so it is thought that the relative dielectric constant ⁇ r becomes large.
  • the direction of the control electric field Ed and the direction of the electric field caused by the application of an AC voltage intersect.
  • the PVDF contained in the second dielectric layer 32 has a polarization direction that rotates around the carbon chain as the axis of rotation. For this reason, even in regions where the control electric field Ed is smaller than the coercive electric field Ec, a peak in the relative dielectric constant ⁇ r appears. This is thought to be because the application of the control electric field Ed makes it easier for the electric dipoles to move in response to the application of an AC voltage than when the control electric field Ed is not applied.
  • the dielectric characteristics of the variable capacitor C1 have an assist region, a polarization inversion region, and a saturation region.
  • the assist region is a region where the control electric field Ed is smaller than the coercive electric field Ec, and the relative dielectric constant ⁇ r is larger than the relative dielectric constant ⁇ 1 and smaller than the relative dielectric constant ⁇ 2.
  • the relative dielectric constant ⁇ 1 is the relative dielectric constant ⁇ r when the control electric field Ed is zero.
  • the relative dielectric constant ⁇ 2 is the minimum point between the two peaks of the relative dielectric constant ⁇ r.
  • the polarization inversion region is an electric field range in which the control electric field Ed includes the coercive electric field Ec, and is a region in which the relative dielectric constant ⁇ r is greater than the peak value ⁇ 3 of the relative dielectric constant ⁇ r in the assist region.
  • the saturation region is a region in which the control electric field Ed is greater than the coercive electric field Ec, and the control electric field Ed is greater than the coercive electric field Ec.
  • the control electric field Ed in the assist region As described above, by applying the control electric field Ed in the assist region, the polarization can be made to move more easily than when the control electric field Ed is not applied. Therefore, by applying the control electric field Ed in the assist region to the variable capacitor C1, the capacitance of the variable capacitor C1 can be made larger than the capacitance when the control electric field Ed is not applied.
  • the polarization can be made to move more easily than in the assist region. Therefore, by applying a control electric field Ed in the polarization inversion region to the variable capacitor C1, the capacitance of the variable capacitor C1 can be made larger than the capacitance when a control electric field Ed in the assist region is applied.
  • the capacitance of the variable capacitor C1 can be made smaller than the capacitance when the control electric field Ed in the assist region is not applied.
  • the capacitance value of the variable capacitor C1 can be set to a desired capacitance value by adjusting the magnitude of the control electric field Ed.
  • the control voltage application circuit 76 includes a rectifier 79, a smoothing capacitor C10, and a switch SW.
  • the rectifier 79 rectifies the AC current output from the AC power supply 71, and outputs a DC voltage to the wiring N1 and the wiring N2.
  • a diode bridge circuit can be used as the rectifier 79.
  • the voltage applied to the wiring N1 is higher than the voltage applied to the wiring N2.
  • the switch SW is disposed on the wiring N1.
  • the switch SW is, for example, a transistor.
  • the smoothing capacitor C10 is connected between the wiring N1 and the wiring N2.
  • the switching signal Sig1 is specifically the voltage between the wiring N1 and the wiring N2.
  • Wiring N1 is connected to the third terminal DCp of the variable capacitor C1.
  • Wiring N2 is connected to the fourth terminal DCn of the variable capacitor C1.
  • the wiring connected to one output terminal of the inverter 75 is connected to the first terminal ACp of the variable capacitor C1.
  • the wiring connected to the other output terminal of the inverter 75 is connected to the second terminal ACn of the variable capacitor C1.
  • the primary side control circuit 77 outputs a signal to the control voltage application circuit 76 to set the switch SW to an open state or a conductive state. Specifically, when the power supply device 70 is set to a power supply state, the primary side control circuit 77 outputs a signal to set the switch SW to an open state. When a signal is input from the primary side control circuit 77, the control voltage application circuit 76 performs a supply operation to set the switch SW to an open state. In the supply operation, the control voltage application circuit 76 sets the control voltage to zero volts as the first control voltage. As a result, the control voltage Vd applied between the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22 of the variable capacitance capacitor C1 becomes zero volts.
  • the capacitance value of the variable capacitance capacitor C1 is set to the first capacitance value when the relative dielectric constant ⁇ r of the second dielectric layer 32 is the relative dielectric constant ⁇ 1. Therefore, the primary side resonant circuit 72 is in a resonant state.
  • the primary side control circuit 77 when the power supply device 70 is set to a standby state, the primary side control circuit 77 outputs a signal to set the switch SW to a conductive state.
  • the control voltage application circuit 76 receives a signal from the primary side control circuit 77, it performs a standby operation to set the switch SW to a conductive state.
  • the control voltage application circuit 76 sets the control voltage to a voltage value that becomes the control electric field Ed in the saturation region as the second control voltage.
  • the control electric field Ed applied between the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22 of the variable capacitance capacitor C1 becomes an electric field in the saturation region.
  • the capacitance value of the variable capacitance capacitor C1 is set to the second capacitance value when the relative dielectric constant ⁇ r in the saturation region of the second dielectric layer 32 is set. As described above, the second capacitance value is smaller than the first capacitance value. As a result, the primary side resonant circuit 72 is in a non-resonant state.
  • the first extraction electrode layer 11 and the second extraction electrode layer 12 are arranged at positions that generate an electric field along a direction intersecting with the electric field vector generated when the control voltage is applied. This allows the distance between the first extraction electrode layer 11 and the second extraction electrode layer 12 and the distance between the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22 to be set independently. This allows the control voltage to be reduced.
  • variable capacitance capacitor C1 is used in the control voltage application circuit 76 that adjusts the control electric field Ed applied between the first control electrode layer 21 and the second control electrode layer 22 in the non-contact power supply system 1, and adjusts the capacitance value of the electrostatic capacitance stored between the first extraction electrode layer 11 and the second control electrode layer 22 to control the operation of the non-contact power supply system 1.
  • This allows the circuit size to be reduced compared to a case where the circuit is configured with multiple capacitors and switches to change the capacitance value of the capacitance component of the primary side resonant circuit 72.
  • the circuit can be made smaller than a capacitor whose capacitance value is changed mechanically.
  • variable capacitor C1 is also used to adjust the resonant frequency of the primary resonant circuit 72 and control the operation of the primary resonant circuit 72. This allows the circuit size to be smaller than a circuit configuration that has multiple capacitors to change the capacitance value of the capacitance component of the primary resonant circuit 72.
  • the control voltage application circuit 76 also executes a power supply operation in which the primary resonant circuit 72 is set to a resonant state by setting the control voltage Vd to zero volts, and a standby operation in which the primary resonant circuit 72 is set to a non-resonant state by setting the control voltage to a voltage in the saturation region.
  • the variable capacitance capacitor C1 is set to a first capacitance value by setting the control voltage Vd to zero volts, and is set to a second capacitance value by setting the control voltage Vd to the voltage value of the control electric field Ed in the saturation region.
  • a power supply device 70 that uses magnetic field resonance to supply power non-contact, whether or not the power supply device is to supply power can be controlled by setting the primary resonant circuit 72 to a resonant state or a non-resonant state.
  • the variable capacitance capacitor C1 according to this embodiment can be suitably applied to such a power supply device 70.
  • the second capacitance value is smaller than the first capacitance value. This allows the impedance of the primary resonant circuit 72 to be reduced when the contactless power supply system 1 is in a standby state, thereby reducing the current flowing through the primary coil L1.
  • a power supply device 70 according to the second embodiment differs from the first embodiment in the configuration of a control voltage application circuit 276.
  • the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
  • the control voltage application circuit 276 has a rectifier 79, a smoothing capacitor C10, and a DC-DC converter 100.
  • the DC-DC converter 100 steps down or steps up the DC voltage output from the rectifier 79, and outputs it to wiring N1 and wiring N2.
  • the control voltage output by the control voltage application circuit 276 is the same as in the first embodiment.
  • the control voltage application circuit 276 outputs a voltage that is linear with respect to time. This suppresses sudden fluctuations in current, thereby making it possible to suppress surge voltages.
  • a power supply device 70 according to the third embodiment differs from the above-described embodiments in the configuration of a control voltage application circuit 376.
  • the same components as those in the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
  • the control voltage application circuit 376 has a capacitor C30, a first diode D1, a second diode D2, a smoothing capacitor C10, and a DC-DC converter 100.
  • a half-wave voltage doubler rectifier circuit is formed by the capacitor C30, the first diode D1, the second diode D2, and the smoothing capacitor C10. This makes it possible to output a large control voltage Vd.
  • the control voltage output by the control voltage application circuit 376 is the same as in the first embodiment.
  • a power supply device 70 according to the fourth embodiment differs from the above-described embodiments in the configuration of a control voltage application circuit 476.
  • the same components as those in the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
  • the control voltage application circuit 476 is connected to both terminals of the primary coil L1.
  • the control voltage application circuit 476 converts the coil voltage, which is an AC voltage applied to the primary coil L1, into a DC voltage and supplies it to the wiring N1 and the wiring N2.
  • the control voltage application circuit 476 when switching from power supply operation to standby operation, starts the standby operation from about time t1 when the coil voltage is zero volts. Specifically, the control voltage application circuit 476 starts applying the control voltage Vd in the saturation region between the third terminal DCp and the fourth terminal DCn from about time t1.
  • “about time t1” refers to the period around time t1 when the voltage of the AC power is 10% or less of the maximum voltage value of the AC power.
  • the control voltage application circuit 476 performs standby operation from time t1.
  • control electric field Ed is applied to the second dielectric layer 32 of the variable capacitor C1 in a state where the second dielectric layer 32 is not easily affected by the electric field caused by the application of AC power, so that the control electric field can be effectively applied to the second dielectric layer 32.
  • the control voltage is applied to the variable capacitor C1 when the voltage of the AC power applied to the primary coil L1 approaches zero volts.
  • the control electric field Ed is applied to the second dielectric layer 32 in a state where it is not easily affected by the electric field caused by the application of AC power, so that the control electric field can be effectively applied to the second dielectric layer 32.
  • the second dielectric layer 32 has a dielectric characteristic in which the relative dielectric constant ⁇ r at a temperature higher than the phase transition temperature Tc as the operating temperature is smaller than the relative dielectric constant ⁇ r at the phase transition temperature Tc. Specifically, when the temperature of the second dielectric layer 32 becomes higher than the phase transition temperature Tc, the relative dielectric constant ⁇ r decreases.
  • the dielectric used for the second dielectric layer 32 is manufactured so that the phase transition temperature Tc is a value smaller than the operating temperature when the power supply device 70 is in an abnormal state. As a result, when the control circuit 73 becomes abnormally high temperature, the capacitance value of the variable capacitance capacitor C1 decreases. Therefore, it becomes difficult for a current to flow through the primary side resonant circuit 72, and the primary side resonant circuit 72 can be protected.
  • the second dielectric layer 32 has a dielectric characteristic in which the relative dielectric constant ⁇ r decreases at temperatures higher than the phase transition temperature Tc.
  • the capacitance value of the variable capacitor C1 decreases, so that the current flowing through the primary coil L1 can be reduced to protect the primary resonant circuit 72.
  • the second dielectric layer 32 includes a ferroelectric polymer.
  • the second dielectric layer 32 may include an inorganic ferroelectric such as barium titanate (BaTiO 3 ).
  • the relative dielectric constant ⁇ r of an inorganic ferroelectric also changes depending on the magnitude of the control voltage. For this reason, it can be used as the dielectric layer of the variable capacitance capacitor C1. It is even better if the inorganic ferroelectric is polarized in multiple directions. This is because, even when the direction in which the control voltage is applied is different from the direction in which the AC voltage is applied, the relative dielectric constant changes depending on the magnitude of the control voltage, so that a variable capacitance capacitor C1 with a good variability can be provided.
  • control voltage application circuit 76 applies a control voltage in the saturation region when the power supply device 70 is in a standby state, and does not apply a control voltage when the power supply device 70 is in a power transmission state.
  • the control voltage application circuit 76 may apply a control voltage in the polarization inversion region or the assist region when the power supply device 70 is in a standby state, and may not apply a control voltage when the power supply device 70 is in a power transmission state.
  • the primary resonant circuit 72 has a variable capacitor C1 connected in series to the primary coil L1
  • the secondary resonant circuit 81 has a secondary capacitor C2 connected in series to the secondary coil L2, which is a so-called S-S type circuit configuration.
  • the circuit configuration of the primary resonant circuit 72 and the circuit configuration of the secondary resonant circuit 81 are not limited to the S-S type.
  • the primary resonant circuit 72 may have a variable capacitor C1 connected in parallel to the primary coil L1
  • the secondary resonant circuit 81 may have a so-called P-S type circuit configuration, in which the secondary capacitor C2 is connected in series to the secondary coil L2.
  • the secondary resonant circuit 81 may have a so-called P-SS type circuit configuration in which two secondary capacitors C2 are connected in series to both terminals of the secondary coil L2.
  • the primary resonant circuit 72 may have a closed circuit in which a coil and a capacitor are connected in series. The coil of this closed circuit is arranged in a position where it can be magnetically coupled to the secondary coil L2 when the primary coil L1 and the secondary coil L2 are magnetically coupled.
  • the capacitor of the closed circuit may be connected in parallel to the coil instead of in series.
  • the primary resonant circuit 72 may have a coil connected in series to the primary coil L1 and a capacitor connected in parallel to the coil. The coil is arranged in a position where it can be magnetically coupled to the secondary coil L2 when the primary coil L1 and the secondary coil L2 are magnetically coupled.
  • variable capacitor C1 is applied to the power supply device 70.
  • the device to which the variable capacitor C1 is applied is not limited to the power supply device 70.
  • the variable capacitor C1 can be used in a device that includes a circuit for converting frequencies.
  • the variable capacitor according to claim 1 The device further includes a resonant circuit (72) formed of the variable capacitor and a primary coil (L1), the control circuit further includes a control voltage application circuit (76, 276, 376, 476) that applies a control voltage between the first control electrode layer and the second control electrode layer to change the dielectric constant of the dielectric layer; The variable capacitor adjusts a capacitance value using the control voltage, thereby adjusting a resonant frequency of the resonant circuit.
  • a variable capacitance capacitor according to aspect 2, the device is a power supply device that wirelessly supplies power to a power receiving device,
  • the control voltage application circuit includes: a power supply operation of setting the control voltage to a first control voltage to set the resonant circuit in a resonant state when AC power having a predetermined operating frequency is applied to the resonant circuit; a standby operation of setting the resonant circuit to a non-resonant state when the AC power of the operating frequency is applied to the resonant circuit by setting the control voltage to a second control voltage different from the first control voltage;
  • the variable capacitor is set to a first capacitance value when the first control voltage is applied, and is set to a second capacitance value different from the first capacitance value when the second control voltage is applied.
  • a variable capacitance capacitor according to aspect 3 is a series resonant circuit, The second capacitance value is smaller than the first capacitance value.
  • a variable capacitance capacitor according to aspect 3 or 4 A variable capacitor, in which application of the second control voltage begins from approximately the time point when the voltage of the AC power applied to the primary coil is zero volts.
  • (Form 6) 6. The variable capacitor according to any one of aspects 1 to 5, A variable capacitor, wherein the dielectric layer has a dielectric characteristic in which the relative dielectric constant at a temperature higher than a predetermined operating temperature is smaller than the relative dielectric constant at the operating temperature.
  • the variable capacitor is A first control electrode layer (21); a second control electrode layer (22) facing the first control electrode layer; a dielectric layer (32) disposed at least between the first control electrode layer and the second control electrode layer; a first extracting electrode layer (11) and a second extracting electrode layer (12) facing each other with the dielectric layer interposed therebetween; the first extraction electrode layer and the second extraction electrode layer are disposed at positions that generate an electric field along a direction intersecting an electric field vector generated between the first control electrode layer and the second control electrode layer when the control voltage is applied between the first control electrode layer and the second control electrode layer,
  • the control voltage application circuit includes: a power supply operation of setting the control voltage to a first control voltage and setting the variable capacitor to a first capacitance
  • control circuit and the method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor and a memory programmed to execute one or more functions embodied in a computer program.
  • control circuit and the method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor with one or more dedicated hardware logic circuits.
  • control unit and the method described in the present disclosure may be realized by one or more dedicated computers configured by combining a processor and a memory programmed to execute one or more functions with a processor configured with one or more hardware logic circuits.
  • the computer program may be stored in a computer-readable non-transient tangible recording medium as instructions executed by the computer.

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Abstract

可変容量コンデンサ（Ｃ１）は、装置（７０）の動作を制御する制御回路（７３）に用いられ、第１制御電極層（２１）と、第１制御電極層と向かい合う第２制御電極層（２２）と、少なくとも、第１制御電極層と第２制御電極層との間に配置された誘電体層（３２）と、誘電体層を挟んで向かい合う第１取出電極層（１１）と、第２取出電極層（１２）とを備え、第１取出電極層と第２取出電極層とは、第１制御電極層と第２制御電極層との間に電圧が印加された場合に、第１制御電極層と第２制御電極層との間に生じる電界ベクトルと交わる方向に沿って電界を生じさせる位置に配置されており、第１制御電極層と第２制御電極層との間に印加される電圧が調整されて、第１取出電極層と第２制御電極層との間に蓄えられる静電容量の容量値が調整される。

Description

可変容量コンデンサおよび給電装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０２３年２月２日に出願された日本出願番号２０２３－１４３７２号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、可変容量コンデンサおよび給電装置に関する。
　従来、直流バイアスを印加するための１対の電極の間に誘電体層が配置された、静電容量が可変であるコンデンサがある（例えば、特許文献１）。従来のコンデンサでは、アース用電極と直流バイアス用電極との間に誘電体層が配置され、アース用電極と直流バイアス用電極との間に誘電体層を介して容量取得用電極が配置されている。アース用電極と直流バイアス用電極との間に直流バイアスが印加されることにより、誘電体層の誘電特性が変化して、コンデンサの静電容量が変化する。
特開２００６－３４４８４５号公報
　従来のコンデンサでは、アース用電極と、直流バイアス用電極と、容量取得用電極とが、誘電体層を介して同じ方向に積層されている。このため、アース用電極と直流バイアス用電極との間の距離と、アース用電極と容量取得用電極との距離とを連動して設定する必要が生じる。
　本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
　本開示の第１形態において、装置の動作を制御する制御回路に用いられる可変容量コンデンサが提供される。この可変容量コンデンサは、第１制御電極層と、前記第１制御電極層と向かい合う第２制御電極層と、少なくとも、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に配置された誘電体層と、前記誘電体層を挟んで向かい合う第１取出電極層と、第２取出電極層とを備え、前記第１取出電極層と前記第２取出電極層とは、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に電圧が印加された場合に、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に生じる電界ベクトルと交わる方向に沿って電界を生じさせる位置に配置されており、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に印加される電圧が調整されて、前記第１取出電極層と前記第２制御電極層との間に蓄えられる静電容量の容量値が調整される。
　この形態によれば、第１制御電極層と第２制御電極層との間に直流電圧が印加されることにより誘電体層に印加される電界の方向と、第１取出電極と第２取出電極とに交流電圧が印加されることにより誘電体層に印加される電界の方向とを異ならせることができる。第１制御電極層と第２制御電極層との間の距離と、第１取出電極と第２取出電極との間の距離とを独立に設定することができる。よって、第１制御電極層と第２制御電極層との間の距離を短くすることで、同じ直流電圧でも誘電体層に印加される電界を大きくすることができるため、直流電圧を低電圧化できる。また、可変容量コンデンサＣ１は、制御電圧の大きさにより容量値が変わるため、コンデンサの容量値を変更するために、複数のコンデンサとスイッチとで構成する回路を使用する場合と比較して、回路規模を小さくできる。
　本開示の第２形態によれば、受電装置に非接触給電する給電装置が提供される。この給電装置は、可変容量コンデンサとコイルとで構成される共振回路と、前記可変容量コンデンサに制御電圧を印加する制御電圧印加回路と、を備える。前記可変容量コンデンサは、第１制御電極層と、前記第１制御電極層と向かい合う第２制御電極層と、少なくとも、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に配置された誘電体層と、前記誘電体層を挟んで向かい合う第１取出電極層と、第２取出電極層とを備え、前記第１取出電極層と前記第２取出電極層とは、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に前記制御電圧が印加された場合に、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に生じる電界ベクトルと交わる方向に沿って電界を生じさせる位置に配置されている。前記制御電圧印加回路は、前記制御電圧を第１制御電圧に設定して、前記可変容量コンデンサを第１容量値に設定することにより、前記共振回路に予め定められた動作周波数の交流電力が印加された場合に、前記共振回路を共振状態に設定する給電動作と、前記制御電圧を前記第１制御電圧とは異なる前記第２制御電圧に設定して、前記可変容量コンデンサを前記第１容量値とは異なる第２容量値に設定することにより、前記共振回路に前記動作周波数の前記交流電力が印加された場合に、前記共振回路を非共振状態に設定する待機動作、とを実行可能である。
　この形態によれば、第１制御電極層と第２制御電極層との間に直流電圧が印加されることにより誘電体層に印加される電界の方向と、第１取出電極と第２取出電極とに交流電圧が印加されることにより誘電体層に印加される電界の方向とを異ならせることができる。第１制御電極層と第２制御電極層との間の距離と、第１取出電極と第２取出電極との間の距離とを独立に設定することができる。よって、第１制御電極層と第２制御電極層との間の距離を短くすることで、同じ直流電圧でも誘電体層に印加される電界を大きくすることができるため、直流電圧を低電圧化できる。また、可変容量コンデンサＣ１は、制御電圧の大きさにより容量値が変わるため、コンデンサの容量値を変更するために、複数のコンデンサとスイッチとで構成する回路を使用する場合と比較して、共振回路および制御電圧印加回路の回路規模を小さくできる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、非接触給電システムの構成を示す模式図であり、 図２は、非接触給電システムの回路図であり、 図３は、可変容量コンデンサの斜視図であり、 図４は、図３に示す可変容量コンデンサのIV-IV線断面図であり、 図５は、制御電界と比誘電率との関係を示す図であり、 図６は、給電装置の回路図であり、 図７は、第２実施形態に係る給電装置の回路図であり、 図８は、第３実施形態に係る給電装置の回路図であり、 図９は、第４実施形態に係る給電装置の回路図であり、 図１０は、制御電圧の印加開始時期とコイル電圧との関係を示す図であり、 図１１は、第５実施形態に係る誘電体層の誘電特性を示す図である。
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．非接触給電システムの構成：
　図１に示すように、非接触給電システム１は、給電装置７０と、受電装置８０とを備える。本実施形態では、給電装置７０は、道路ＲＳの下に埋設されている。受電装置８０は、道路ＲＳを走行する移動体としての車両ＶＥに搭載されている。車両ＶＥの走行中に、受電装置８０は、給電装置７０から給電される。ここで、走行中とは、車両ＶＥが移動している場合と、信号待ち等で車両が停止している場合とを含む。車両ＶＥは、例えば、電気自動車やハイブリッド車として構成される。
　給電装置７０は、１次側コイルＬ１と、可変容量コンデンサＣ１とを有する直列共振回路である１次側共振回路７２と、１次側共振回路７２に給電する交流電源７１とを有する。交流電源７１は、複数の１次側共振回路７２に対して給電する。複数の１次側コイルＬ１は、道路ＲＳの延在方向に沿って配列されている。受電装置８０は、２次側コイルＬ２を有する。
　なお、受電装置８０が搭載される移動体は、道路ＲＳを走行する車両ＶＥに限られず、例えば、ＡＧＶ(無人搬送車)や、走行ロボットなどでもよい。また、給電装置７０は、道路ＲＳの下ではなく、道路ＲＳに隣接する歩道や駐車場、ＡＧＶが走行する経路に設置されてもよい。
Ａ２．非接触給電システムの回路構成：
　図２に示すように、給電装置７０は、上記構成に加え、制御回路７３と、１次側検出回路７８とを備えている。制御回路７３は、制御電圧印加回路７６と、１次側制御回路７７とを有する。１次側コイルＬ１と可変容量コンデンサＣ１とが直列に接続されて、共振回路としての１次側共振回路７２が構成されている。
　制御回路７３は、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に印加される電界を調整して、第１取出電極層１１と第２制御電極層２２との間に蓄えられる静電容量の容量値を調整することによって給電装置７０の動作を制御する。制御電圧印加回路７６は、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に制御電圧を印加する。制御電圧は、第２誘電体層３２の誘電率を変化させるための電圧である。可変容量コンデンサＣ１は、制御電圧を用いて容量値を調整することにより、１次側共振回路７２の共振周波数を調整する。
　交流電源７１は、直流電源７４と、インバータ７５とを有する。インバータ７５は、直流電源７４から供給される直流電力を、予め定められた動作周波数の交流電力に変換して１次側共振回路７２に印加する。本実施形態では、動作周波数は、８５ｋＨｚである。可変容量コンデンサＣ１は、１次側共振回路７２を動作周波数にて共振状態とするとともに、１次側共振回路７２を動作周波数にて非共振状態とする機能を有する。本実施形態では、可変容量コンデンサＣ１は、第１容量値と、第１容量値よりも小さい第２容量値とに切り替え可能に構成されている。そして、可変容量コンデンサＣ１の容量値は、制御電圧印加回路７６から出力される切替信号Ｓｉｇ１により、第１容量値と第２容量値とのいずれかに切り替えられる。１次側コイルＬ１と２次側コイルＬ２とが磁気的に結合している場合であって、可変容量コンデンサＣ１が第１容量値の場合、１次側共振回路７２は動作周波数にて共振状態となる。つまり、可変容量コンデンサＣ１の第１容量値は、１次側共振回路７２の共振周波数が動作周波数と一致する値に設定されている。対して、可変容量コンデンサＣ１が第２容量値の場合、１次側共振回路７２の共振周波数が動作周波数からずれるため、１次側共振回路７２は動作周波数にて非共振状態となる。
　制御電圧印加回路７６は、後に詳述するように、交流電源７１から出力される交流電力を用いて生成した切替信号Ｓｉｇ１を可変容量コンデンサＣ１に印加する。
　１次側検出回路７８は、１次側コイルＬ１近傍の磁束の大きさを検出する磁気センサ、詳細には、１次側コイルＬ１近傍に設けられたコイルを内蔵した磁気センサである。１次側検出回路７８は、磁束密度を検出し、検出した磁束密度を示す信号を１次側制御回路７７へ出力する。１次側制御回路７７は、１次側検出回路７８から出力される信号を用いて、制御電圧印加回路７６に可変容量コンデンサＣ１に切替信号Ｓｉｇ１の電圧値を切り替えるように指令する。具体的には、１次側制御回路７７は、信号が示す磁束密度が予め定められた閾値よりも大きい場合に、制御電圧印加回路７６に可変容量コンデンサＣ１に切替信号Ｓｉｇ１の電圧値を切り替えるように指令する。
　受電装置８０は、上記構成に加え、２次側共振回路８１と、整流器８２と、バッテリ８３とを有する。２次側コイルＬ２と２次側コンデンサＣ２とが直列に接続されて、２次側共振回路８１が構成されている。整流器８２は、２次側共振回路８１から出力される交流電力を直流電力に変換し、バッテリ８３へ供給する。バッテリ８３は、供給される直流電力により充電される。
　１次側コイルＬ１と２次側コイルＬ２とが磁気的に結合している場合において、１次側共振回路７２の共振周波数と、２次側共振回路８１の共振周波数とは、略同一になるように設定されている。これにより、１次側コイルＬ１と、２次側コイルＬ２との磁界共振によって、受電装置８０への非接触給電を行うことができる。
Ａ３．待機状態と送電状態：
　可変容量コンデンサＣ１が第１容量値に設定され、１次側コイルＬ１に送電電流が流れて、給電が行われている状態を給電状態と呼ぶ。可変容量コンデンサＣ１が第２容量値に設定され、１次側コイルＬ１に送電電流よりも小さい待機電流が流れて、給電を行っていない状態を待機状態と呼ぶ。
　１次側コイルＬ１は、道路ＲＳの延在方向に配列されており、２次側コイルＬ２は、最寄りの１次側コイルＬ１から非接触給電を受ける。待機状態において、１次側コイルＬ１に待機電流が流れることにより、１次側コイルＬ１は磁束を発生させている。受電装置８０は、図示しない磁気センサを備えている。そして、受電装置８０が対象の１次側共振回路７２に近づくと、１次側コイルＬ１が発生させる磁束を磁気センサにより検出する。受電装置８０は、磁束を検出すると、２次側コイルＬ２に交流電流を流して、磁束を発生させる。２次側コイルＬ２が発生させる磁束が１次側検出回路７８により検出されると、１次側制御回路７７は、制御電圧印加回路７６に切替信号Ｓｉｇ１の電圧値を切り替えるように指令する。可変容量コンデンサＣ１は、切替信号Ｓｉｇ１の電圧値を用いて、容量値を第２容量値から第１容量値に切り替える。これにより、１次側共振回路７２が共振状態となり、給電が開始される。
　給電装置７０が、２次側コイルＬ２の存在を検出する方法は上記に限られない。他の形態として、給電装置７０は、１次側コイルＬ１に流れる電流を検出し、電流の増加を検出する形態や１次側コイルＬ１の電圧を検出し、電圧の増加を検出する形態でもよい。
Ａ４．可変容量コンデンサの構造：
　図３に示すように、可変容量コンデンサＣ１は、第１取出電極層１１と、第２取出電極層１２と、第１制御電極層２１と、第２制御電極層２２と、第１誘電体層３１と、第２誘電体層３２と、第１取出電極共通層４１と、第２取出電極共通層４２とを有する。第１取出電極層１１と第２取出電極層１２とを総称して取出電極層１０とも呼ぶ。第１制御電極層２１と第２制御電極層２２とを総称して制御電極層２０とも呼ぶ。
　図３には、互いに直交する３つの空間軸であるＸＹＺ軸が描かれている。Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の矢印が向いている方向は、それぞれＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に沿った正の方向を示している。Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に沿った正の方向を、それぞれ＋Ｘ方向，＋Ｙ方向，＋Ｚ方向とする。Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の矢印が向いている方向と逆の方向が、それぞれＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に沿った負の方向である。Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に沿った負の方向を、それぞれ－Ｘ方向，－Ｙ方向，－Ｚ方向とする。Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に沿った方向で正負を問わないものを、それぞれＸ方向，Ｙ方向，Ｚ方向とよぶ。これ以降に示す図及び説明についても同様である。
　図４に示すように、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２とは、可変容量コンデンサＣ１の静電容量を調整するための電極層である。第１取出電極層１１と第２取出電極層１２とは、可変容量コンデンサＣ１の静電容量を利用するための電極層である。典型的には、可変容量コンデンサＣ１は、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２とに直流電圧である制御電圧が印加され、第１取出電極層１１と第２取出電極層１２との間に交流電力が印加されて用いられる。
　可変容量コンデンサＣ１は、さらに、外部回路と電気的に接続するための第１端子ＡＣｐと、第２端子ＡＣｎと、第３端子ＤＣｐと、第４端子ＤＣｎとを有する。第１端子ＡＣｐは、第１取出電極層１１と電気的に接続している。第２端子ＡＣｎは、第２取出電極層１２と電気的に接続している。第３端子ＤＣｐは、第１制御電極層２１と電気的に接続している。第４端子ＤＣｎは、第２制御電極層２２と電気的に接続している。
　第２制御電極層２２は、第１制御電極層２１と向かい合う。第２誘電体層３２は、少なくとも第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に配置されている。第１取出電極層１１と、第２取出電極層１２とは、第２誘電体層３２を挟んで向かい合う。第１取出電極層１１と第２取出電極層１２とは、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に制御電圧が印加された場合に、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に生じる電界ベクトルと交わる方向に沿って電界を生じさせる位置に配置されている。本実施形態では、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２とはＸ方向に向かい合う。また、第１取出電極層１１と第２取出電極層１２とは、Ｚ方向に向かい合う。
　図４に示すように、可変容量コンデンサＣ１は積層構造を有している。具体的には、第１取出電極層１１の上に、第１誘電体層３１が配置されている。第１誘電体層３１の上に第１制御電極層２１と、第２制御電極層２２と、第２誘電体層３２とが配置されている。第２誘電体層３２は、第１制御電極層２１と、第２制御電極層２２とを覆っている。第２誘電体層３２の上に第２取出電極層１２が配置されている。各層の膜面方向が、ＸＹ方向である。各層が積層されている積層方向がＺ方向である。
　図３に示すように、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２とは、それぞれ、Ｙ方向に長軸な平板形状を有する。第１制御電極層２１と、第２制御電極層２２とは、Ｘ方向において、間隔を空けて交互に配置されている。各第１制御電極層２１の－Ｙ方向の端部は、第１取出電極共通層４１と電気的に接続されている。各第２制御電極層２２の＋Ｙ方向の端部は、第２取出電極共通層４２と電気的に接続されている。
　Ｘ方向において、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２とが、第２誘電体層３２を挟んで交互に配置されて形成された構造体を第１構造体ＳＴ１とも呼ぶ。第１制御電極層２１と第２制御電極層２２とが交互に配置されていることにより、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に形成されるコンデンサは互いに並列に接続されるため、可変容量コンデンサＣ１の容量値を大きくすることができる。
　図４に示すように、第２誘電体層３２は、少なくとも第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に配置されている。具体的には、第２誘電体層３２は、Ｘ方向において、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２とに挟まれた制御領域ＲＧ１に配置されている。これにより、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に直流電圧である制御電圧が印加された場合には、概ねＸ方向に平行である電界ベクトルが、制御領域ＲＧ１に生じる。
　第１取出電極層１１と、第２取出電極層１２とは、Ｚ方向において、第２誘電体層３２を挟んで向かい合う。これにより、第１取出電極層１１と第２取出電極層１２との間に交流電圧が印加された場合に制御領域ＲＧ１に生じる電界ベクトルは、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に制御電圧が印加された場合に制御領域ＲＧ１に生じる電圧ベクトルと概ね交わる。本実施形態において、第１取出電極層１１と第２取出電極層１２との間に交流電圧が印加された場合に制御領域ＲＧ１に生じる電界ベクトルは、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に制御電圧が印加された場合に制御領域ＲＧ１に生じる電圧ベクトルと概ね直交する。
　第１取出電極層１１と第２取出電極層１２とが向かい合う方向と、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２とが向かう合う方向とは異なる。これにより、第１取出電極層１１と第２取出電極層１２との距離と、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との距離とを独立に設定できる。第１取出電極層１１と第２取出電極層１２との距離を短くすることなく、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との距離を短くことができる。よって、第１取出電極層１１と第２取出電極層１２との間に印加される電圧に耐え得る、第１取出電極層１１と第２取出電極層１２との間の距離を維持しつつ、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との距離を短くすることにより、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に印加される電界を大きくすることができる。よって、制御電圧を低電圧化できる。
　本実施形態において、第１誘電体層３１と第２誘電体層３２とは同じ材料の強誘電体を含む。詳細には、第１誘電体層３１と第２誘電体層３２とは、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）を含む。他の形態として、第１誘電体層３１と第２誘電体層３２とは、Ｐ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）（ポリ（フッ化ビニリデン－トリフルオロエチレン））などのフッ素樹脂などの強誘電体ポリマーを含んでもよい。第１誘電体層３１が強誘電体を含むことにより、第１誘電体層３１も可変容量コンデンサとして機能させることができる。
　第１誘電体層３１と第２誘電体層３２との他の形態として、第１誘電体層３１と第２誘電体層３２とは、互いに異なる材料の誘電体を含んでもよい。
　ＰＶＤＦ分子は、炭素鎖に水素原子とフッ素原子とが結合している。水素原子は正に帯電し、フッ素原子は負に帯電するため、ＰＶＤＦ分子は、双極子モーメントを有する。ＰＶＤＦ分子が分子間力により凝集した場合、各ＰＶＤＦ分子の炭素鎖が延びる方向が揃う。水素原子とフッ素原子とは、炭素鎖の延びる方向に対して、垂直な方向に位置する。よって、ＰＶＤＦの結晶では、自発分極する。ＰＶＤＦの結晶に電界が印加された場合、炭素鎖の延びる方向であるＸ軸を中心軸として回転するように、分極の向きが変化する。よって、制御電圧が印加された状態においても、第１取出電極層１１と第２取出電極層１２との間に交流電圧が印加されることにより分極の向きが変化する。このため、第２誘電体層３２にＰＶＤＦを用いることにより、制御電圧の電圧値が変更された場合に、比誘電率が変化する可変容量コンデンサＣ１を提供することができる。
　図５は、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に制御電圧が印加されることにより生じる制御電界Ｅｄの大きさと、第１取出電極層１１と第２取出電極層１２との間に交流電圧を印加した場合の比誘電率εrとの関係を示す図である。可変容量コンデンサＣ１は、比誘電率εrが２つのピークを有する誘電特性を有する。
　強誘電体は、制御電界がゼロＶ／ｍにおいて自発分極している。制御電界を抗電界Ｅｃまで大きくすると、分極がゼロとなり、比誘電率εrは最大になる。抗電界Ｅｃ付近では、双極子モーメントは、第１取出電極層１１と第２取出電極層１２との間に印加された交流電圧に応じた向きに動き易いため、比誘電率εrは大きくなると考えられる。
　制御電界Ｅｄが抗電界Ｅｃよりも大きくなると、比誘電率εrは小さくなる。電気双極子が、制御電界Ｅｄに拘束されて、交流電圧に応じて動きにくくなるためだと考えられる。
　本実施形態では、制御電界Ｅｄの向きと、交流電圧が印加されることによる電界の向きとは交わる。また、第２誘電体層３２に含まれるＰＶＤＦは、分極の方向が炭素鎖を回転軸として回転する。このため、抗電界Ｅｃより小さい制御電界Ｅｄの領域でも、比誘電率εrのピークが出現する。制御電界Ｅｄが印加されることにより、交流電圧が印加されることに応じて、制御電界Ｅｄが印加されていない場合よりも電気双極子が動き易くなるためであると考えられる。
　可変容量コンデンサＣ１の誘電特性は、アシスト領域と、分極反転領域、飽和領域とを有する。アシスト領域の制御電圧が印加されると、第２誘電体層３２の分極の動きがアシストされる。具体的には、アシスト領域は、制御電界Ｅｄが抗電界Ｅｃよりも小さく、比誘電率εrが比誘電率ε１よりも大きく、比誘電率ε２より小さい領域である。ここで、比誘電率ε１は、制御電界Ｅｄがゼロである場合の比誘電率εrである。比誘電率ε２は、比誘電率εrの２つのピークの間の極小点である。
　抗電界Ｅｃの電圧を含む分極反転領域の制御電圧が印加されると、第２誘電体層３２の分極は、交流電圧に応じて、アシスト領域よりもさらに反転し易くなる。具体的には、分極反転領域は、制御電界Ｅｄが抗電界Ｅｃを含む電界範囲であり、アシスト領域における比誘電率εrのピーク値ε３よりも比誘電率εrが大きい領域である。
　飽和領域の制御電圧が印加されると、第２誘電体層３２の分極の動きが拘束される。具体的には、飽和領域は、制御電界Ｅｄが抗電界Ｅｃよりも大きく、制御電界Ｅｄが抗電界Ｅｃよりも大きい領域である。
　上記のように、アシスト領域の制御電界Ｅｄを印加することにより、制御電界Ｅｄを印加しない場合よりも、分極を動き易くすることができる。よって、可変容量コンデンサＣ１にアシスト領域の制御電界Ｅｄを印加することにより、可変容量コンデンサＣ１の静電容量を、制御電界Ｅｄを印加しない場合の静電容量よりも大きくすることができる。
　また、分極反転領域の制御電界Ｅｄを印加することにより、分極を、アシスト領域よりも、さらに動き易くすることができる。よって、可変容量コンデンサＣ１に分極反転領域の制御電界Ｅｄを印加することにより、可変容量コンデンサＣ１の静電容量を、アシスト領域の制御電界Ｅｄを印加した場合の静電容量よりも大きくすることができる。
　また、飽和領域の制御電界Ｅｄを印加することにより、分極を動きにくくすることができる。よって、可変容量コンデンサＣ１に飽和領域の制御電界Ｅｄを印加することにより、可変容量コンデンサＣ１の静電容量を、アシスト領域の制御電界Ｅｄを印加していない場合の静電容量よりも小さくすることができる。よって、可変容量コンデンサＣ１によれば、制御電界Ｅｄの大きさを調整することにより、可変容量コンデンサＣ１の容量値を目的の容量値に設定することができる。
Ａ５．制御電圧印加回路の回路構成：
　図６に示すように、制御電圧印加回路７６は、整流器７９と、平滑コンデンサＣ１０と、スイッチＳＷとを有する。整流器７９は、交流電源７１から出力される交流電流を整流し、配線Ｎ１と配線Ｎ２とに直流電圧を出力する。整流器７９として、例えばダイオードブリッジ回路を用いることができる。配線Ｎ１に印加される電圧は、配線Ｎ２に印加される電圧よりも高い。配線Ｎ１に、スイッチＳＷが配置されている。スイッチＳＷは例えばトランジスタである。配線Ｎ１と配線Ｎ２との間に平滑コンデンサＣ１０が接続されている。切替信号Ｓｉｇ１は、具体的には、配線Ｎ１と配線Ｎ２間の電圧である。
　配線Ｎ１は、可変容量コンデンサＣ１の第３端子ＤＣｐに接続されている。配線Ｎ２は、可変容量コンデンサＣ１の第４端子ＤＣｎに接続されている。インバータ７５の一方の出力端子に接続されている配線は、可変容量コンデンサＣ１の第１端子ＡＣｐに接続されている。インバータ７５の他方の出力端子に接続されている配線は、可変容量コンデンサＣ１の第２端子ＡＣｎに接続されている。
　１次側制御回路７７は、スイッチＳＷを開放状態または導通状態に設定する信号を制御電圧印加回路７６に出力する。具体的に１次側制御回路７７は、給電装置７０を給電状態に設定する場合には、スイッチＳＷを開放状態に設定する信号を出力する。制御電圧印加回路７６は、１次側制御回路７７から信号が入力されると、スイッチＳＷを開放状態に設定する供給動作を行う。供給動作において、制御電圧印加回路７６は、制御電圧を第１制御電圧としてのゼロボルトに設定する。これにより、可変容量コンデンサＣ１の第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に印加される制御電圧Ｖｄはゼロボルトとなる。可変容量コンデンサＣ１の容量値は、第２誘電体層３２の比誘電率εrが比誘電率ε１の場合の第１容量値に設定される。よって、１次側共振回路７２は共振状態となる。
　対して、給電装置７０を待機状態に設定する場合には、１次側制御回路７７は、スイッチＳＷを導通状態に設定する信号を出力する。制御電圧印加回路７６は、１次側制御回路７７から信号が入力されると、スイッチＳＷを導通状態に設定する待機動作を行う。待機動作において、制御電圧印加回路７６は、制御電圧を第２制御電圧としての飽和領域の制御電界Ｅｄとなる電圧値に設定する。これにより、可変容量コンデンサＣ１の第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に印加される制御電界Ｅｄは飽和領域の電界となる。可変容量コンデンサＣ１の容量値は、第２誘電体層３２の飽和領域の比誘電率εrの場合の第２容量値に設定される。上記のように、第２容量値は、第１容量値よりも小さい。これにより、１次側共振回路７２は非共振状態となる。
　以上説明した第１実施形態によれば、第１取出電極層１１と第２取出電極層１２とは、制御電圧が印加された場合に生じる電界ベクトルと交わる方向に沿って電界を生じさせる位置に配置されている。これにより、第１取出電極層１１と第２取出電極層１２との距離と、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との距離とを独立に設定できる。このため、制御電圧を低電圧化できる。また、可変容量コンデンサＣ１は、非接触給電システム１において、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に印加される制御電界Ｅｄを調整して、第１取出電極層１１と第２制御電極層２２との間に蓄えられる静電容量の容量値を調整することによって非接触給電システム１の動作を制御する制御電圧印加回路７６に用いられる。これにより、１次側共振回路７２の容量成分の容量値を変更するために、複数のコンデンサとスイッチとで構成する場合と比較して、回路規模を小さくできる。また、機械的に容量値を変更するコンデンサと比較して小型化できる。
　また、可変容量コンデンサＣ１は、１次側共振回路７２の共振周波数を調整して、１次側共振回路７２の動作を制御するために用いられる。これにより、１次側共振回路７２の容量成分の容量値を変更するために複数のコンデンサを有する回路構成と比較して、回路規模を小さくできる。
　また、制御電圧印加回路７６は、制御電圧Ｖｄをゼロボルトに設定することにより、１次側共振回路７２を共振状態に設定する給電動作と、制御電圧を飽和領域の電圧に設定することにより、１次側共振回路７２を非共振状態に設定する待機動作とを実行する。可変容量コンデンサＣ１は、制御電圧Ｖｄがゼロボルトに設定されることにより、第１容量値に設定され、制御電圧Ｖｄが飽和領域の制御電界Ｅｄの電圧値に設定されることにより、第２容量値に設定される。磁界共鳴を用いて非接触給電を行う給電装置７０においては、１次側共振回路７２を共振状態に設定するか、非共振状態に設定するかにより、給電装置に給電動作させるか否かを制御することができる。本実施形態に係る可変容量コンデンサＣ１は、このような給電装置７０に好適に適用することができる。
　また、第２容量値は、第１容量値よりも小さい。これにより、非接触給電システム１の待機状態において、１次側共振回路７２のインピーダンスを小さくできるため、１次側コイルＬ１に流れる電流を小さくすることができる。
Ｂ．第２実施形態：
　図７に示す、第２実施形態に係る給電装置７０は、第１実施形態と制御電圧印加回路２７６の構成が異なる。上記実施形態と同じ構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。
　本実施形態に係る制御電圧印加回路２７６は、整流器７９と、平滑コンデンサＣ１０と、ＤＣ－ＤＣコンバータ１００とを有する。ＤＣ－ＤＣコンバータ１００は、整流器７９から出力される直流電圧を降圧または昇圧して、配線Ｎ１と配線Ｎ２とに出力する。制御電圧印加回路２７６が出力する制御電圧は、第１実施形態と同様である。制御電圧印加回路２７６は、降圧または昇圧する場合には、時間に対して、線形に電圧を出力する。これにより、電流の急激な変動が抑制されるため、サージ電圧を抑制することができる。
Ｃ．第３実施形態：
　図８に示す、第３実施形態に係る給電装置７０は、上記各実施形態と制御電圧印加回路３７６の構成が異なる。上記実施形態と同じ構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。
　本実施形態に係る制御電圧印加回路３７６は、コンデンサＣ３０と、第１ダイオードＤ１と、第２ダイオードＤ２と、平滑コンデンサＣ１０と、ＤＣ－ＤＣコンバータ１００とを有する。コンデンサＣ３０と、第１ダイオードＤ１と、第２ダイオードＤ２と、平滑コンデンサＣ１０で、半波倍電圧整流回路が構成されている。これにより、大きな制御電圧Ｖｄを出力することができる。制御電圧印加回路３７６が出力する制御電圧は、第１実施形態と同様である。
Ｄ．第４実施形態：
　図９に示す、第４実施形態に係る給電装置７０は、上記各実施形態と制御電圧印加回路４７６の構成が異なる。上記実施形態と同じ構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。
　本実施形態に係る制御電圧印加回路４７６は、１次側コイルＬ１の両端子のそれぞれと接続している。そして、制御電圧印加回路４７６は、１次側コイルＬ１に印加されている交流電圧であるコイル電圧を直流電圧に変換して、配線Ｎ１と配線Ｎ２とに供給する。
　図１０に示すように、制御電圧印加回路４７６は、給電動作から待機動作に切り替える場合、コイル電圧の電圧がゼロボルトである時点ｔ１付近から待機動作を開始する。具体的には、制御電圧印加回路４７６は、時点ｔ１付近から、第３端子ＤＣｐと第４端子ＤＣｎ間に飽和領域の制御電圧Ｖｄの印加を開始する。ここで、時点ｔ１付近とは、交流電力の電圧が、交流電力の電圧値の最大値の１０％以下となる時刻ｔ１前後の期間をいう。本実施形態では、制御電圧印加回路４７６は、時刻ｔ１から待機動作を行う。これにより、可変容量コンデンサＣ１の第２誘電体層３２は、交流電力が印加されることによる電界を受けにくい状態で、制御電界Ｅｄが印加されるため、第２誘電体層３２に効果的に制御電界を印加することができる。
　以上説明した第４実施形態によれば、可変容量コンデンサＣ１は、１次側コイルＬ１に印加される交流電力の電圧がゼロボルト付近から制御電圧の印加が開始される。これにより、第２誘電体層３２には、交流電力が印加されることによる電界を受けにくい状態で、制御電界Ｅｄが印加されるため、第２誘電体層３２に効果的に制御電界を印加することができる。
Ｅ．第５実施形態：
　図１１に示すように、本実施形態では第２誘電体層３２は、動作温度としての相転移温度Ｔｃより高い温度における比誘電率εrが、相転移温度Ｔｃにおける比誘電率εrよりも小さい誘電特性を有する。具体的には、第２誘電体層３２は、相転移温度Ｔｃより温度が高くなると、比誘電率εrが低下する。本実施形態では、相転移温度Ｔｃは、給電装置７０が異常状態となった場合の動作温度より小さい値となるように、第２誘電体層３２に用いられる誘電体が作製されている。これにより、制御回路７３が異常により高温となった場合に、可変容量コンデンサＣ１の容量値が低下する。このため、１次側共振回路７２に電流が流れにくくなり、１次側共振回路７２を保護することができる。
　以上説明した第５実施形態によれば、第２誘電体層３２は、相転移温度Ｔｃより高い温度では、比誘電率εrが小さくなる誘電特性を有する。給電装置７０の異常状態において、可変容量コンデンサＣ１の容量値は小さくなるため、１次側コイルＬ１に流れる電流を小さくして、１次側共振回路７２を保護することができる。
Ｆ．他の実施形態：
（Ｆ１）上記第１実施形態では、第２誘電体層３２は、強誘電体ポリマーを含む。他の実施形態として、第２誘電体層３２は、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）などの無機強誘電体を含んでもよい。無機強誘電体でも、制御電圧の大きさに応じて、比誘電率εrが変化する。このため、可変容量コンデンサＣ１の誘電体層として用いることができる。複数の方向に分極する無機強誘電体であるとさらによい。制御電圧が印加される方向と、交流電圧が印加される方向が異なる場合にも、制御電圧の大きさにより比誘電率が変化するため、良好な可変率を有する可変容量コンデンサＣ１を提供することができるからである。
（Ｆ２）上記第１実施形態では、制御電圧印加回路７６は、給電装置７０の待機状態において飽和領域の制御電圧を印加して、給電装置７０の送電状態において制御電圧を印加しない。他の形態として、制御電圧印加回路７６は、給電装置７０の待機状態において分極反転領域またはアシスト領域の制御電圧を印加して、給電装置７０の送電状態において制御電圧を印加しなくてもよい。
（Ｆ３）上記第１実施形態では、１次側共振回路７２では、１次側コイルＬ１に可変容量コンデンサＣ１が直列に接続され、２次側共振回路８１では、２次側コイルＬ２に２次側コンデンサＣ２を直列に接続された、いわゆるＳ－Ｓ方式の回路構成である。１次側共振回路７２の回路構成および２次側共振回路８１の回路構成は、Ｓ－Ｓ方式に限られない。（ａ）例えば、１次側共振回路７２では、１次側コイルＬ１に可変容量コンデンサＣ１が並列に接続され、２次側共振回路８１では、２次側コイルＬ２に２次側コンデンサＣ２を直列に接続された、いわゆるＰ－Ｓ方式の回路構成でもよい。（ｂ）また、１次側コイルＬ１に直列に接続された可変容量コンデンサＣ１に加え、１次側コイルＬ１に並列に接続されたコンデンサを備え、２次側共振回路８１では、２次側コイルＬ２の両端子のそれぞれに２つの２次側コンデンサＣ２のそれぞれが直列に接続された、いわゆるＰ－ＳＳ方式の回路構成でもよい。（ｃ）また、１次側共振回路７２は、コイルとコンデンサとが直列に接続された閉回路を備えてもよい。この閉回路のコイルは、１次側コイルＬ１と２次側コイルＬ２と磁気結合した場合に、２次側コイルＬ２と磁気結合可能な位置に配置される。（ｄ）さらに、閉回路のコンデンサが、コイルと直列ではなく、並列に接続されもよい。（ｅ）また、１次側共振回路７２は、１次側コイルＬ１と直列に接続されたコイルを備えると共に、コイルと並列に接続されたコンデンサを備えてもよい。このコイルは、１次側コイルＬ１と２次側コイルＬ２と磁気結合した場合に、２次側コイルＬ２と磁気結合可能な位置に配置される。
（Ｆ４）上記第１実施形態では、可変容量コンデンサＣ１が給電装置７０に適用される場合を例示した。可変容量コンデンサＣ１が適用される装置は、給電装置７０に限られない。例えば、可変容量コンデンサＣ１は、周波数を変換する回路を内蔵する装置などに用いることができる。
　本開示は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
　他の形態：
　本開示の特徴を以下の通り示す。
（形態１）
　装置（７０）の動作を制御する制御回路（７３）に用いられる可変容量コンデンサ（Ｃ１）であって、
　第１制御電極層（２１）と、
　前記第１制御電極層と向かい合う第２制御電極層（２２）と、
　少なくとも、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に配置された誘電体層（３２）と、
　前記誘電体層を挟んで向かい合う第１取出電極層（１１）と、第２取出電極層（１２）とを備え、
　前記第１取出電極層と前記第２取出電極層とは、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に電圧が印加された場合に、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に生じる電界ベクトルと交わる方向に沿って電界を生じさせる位置に配置されており、
　前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に印加される電圧が調整されて、前記第１取出電極層と前記第２制御電極層との間に蓄えられる静電容量の容量値が調整される、可変容量コンデンサ。
（形態２）
　形態１に記載の可変容量コンデンサであって、
　前記装置は、前記可変容量コンデンサと１次側コイル（Ｌ１）とで構成される共振回路（７２）をさらに有し、
　前記制御回路は、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に前記誘電体層の誘電率を変化させるための制御電圧を印加する制御電圧印加回路（７６，２７６，３７６，４７６）をさらに有し、
　前記可変容量コンデンサは、前記制御電圧を用いて容量値を調整することにより、前記共振回路の共振周波数を調整する、可変容量コンデンサ。
（形態３）
　形態２に記載の可変容量コンデンサであって、
　前記装置は、受電装置に非接触給電する給電装置であり、
　前記制御電圧印加回路は、
　　前記制御電圧を第１制御電圧に設定することにより、前記共振回路に予め定められた動作周波数の交流電力が印加された場合に、前記共振回路を共振状態に設定する給電動作と、
　　前記制御電圧を前記第１制御電圧とは異なる第２制御電圧に設定することにより、前記共振回路に前記動作周波数の前記交流電力が印加された場合に、前記共振回路を非共振状態に設定する待機動作、とを実行可能であり、
　前記可変容量コンデンサは、前記第１制御電圧が印加された場合に第１容量値に設定され、前記第２制御電圧が印加された場合に前記第１容量値とは異なる第２容量値に設定される、可変容量コンデンサ。
（形態４）
　形態３に記載の可変容量コンデンサであって、
　前記共振回路は、直列共振回路であり、
　前記第２容量値は、前記第１容量値よりも小さい、可変容量コンデンサ。
（形態５）
　形態３または４に記載の可変容量コンデンサであって、
　前記１次側コイルに印加される交流電力の電圧がゼロボルトである時点付近から前記第２制御電圧の印加が開始される、可変容量コンデンサ。
（形態６）
　形態１から５のいずれか一項に記載の可変容量コンデンサであって、
　前記誘電体層は、予め定められた動作温度より高い温度における比誘電率が、前記動作温度における比誘電率よりも小さい誘電特性を有する、可変容量コンデンサ。
（形態７）
　受電装置（８０）に非接触給電する給電装置（７０）であって、
　可変容量コンデンサ（Ｃ１）と１次側コイル（Ｌ１）とで構成される共振回路（７２）と、
　前記可変容量コンデンサに制御電圧を印加する制御電圧印加回路（７６）と、を備え、
　前記可変容量コンデンサは、
　　第１制御電極層（２１）と、
　　前記第１制御電極層と向かい合う第２制御電極層（２２）と、
　　少なくとも、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に配置された誘電体層（３２）と、
　　前記誘電体層を挟んで向かい合う第１取出電極層（１１）と、第２取出電極層（１２）とを備え、
　　前記第１取出電極層と前記第２取出電極層とは、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に前記制御電圧が印加された場合に、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に生じる電界ベクトルと交わる方向に沿って電界を生じさせる位置に配置されており、
　前記制御電圧印加回路は、
　　前記制御電圧を第１制御電圧に設定して、前記可変容量コンデンサを第１容量値に設定することにより、前記共振回路に予め定められた動作周波数の交流電力が印加された場合に、前記共振回路を共振状態に設定する給電動作と、
　　前記制御電圧を前記第１制御電圧とは異なる前記第２制御電圧に設定して、前記可変容量コンデンサを前記第１容量値とは異なる第２容量値に設定することにより、前記共振回路に前記動作周波数の前記交流電力が印加された場合に、前記共振回路を非共振状態に設定する待機動作、とを実行可能である、給電装置。
　本開示に記載の制御回路及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御回路及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (7)

  1. 　装置（７０）の動作を制御する制御回路（７３）に用いられる可変容量コンデンサ（Ｃ１）であって、
    　第１制御電極層（２１）と、
    　前記第１制御電極層と向かい合う第２制御電極層（２２）と、
    　少なくとも、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に配置された誘電体層（３２）と、
    　前記誘電体層を挟んで向かい合う第１取出電極層（１１）と、第２取出電極層（１２）とを備え、
    　前記第１取出電極層と前記第２取出電極層とは、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に電圧が印加された場合に、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に生じる電界ベクトルと交わる方向に沿って電界を生じさせる位置に配置されており、
    　前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に印加される電圧が調整されて、前記第１取出電極層と前記第２制御電極層との間に蓄えられる静電容量の容量値が調整される、可変容量コンデンサ。
  2. 　請求項１に記載の可変容量コンデンサであって、
    　前記装置は、前記可変容量コンデンサと１次側コイル（Ｌ１）とで構成される共振回路（７２）をさらに有し、
    　前記制御回路は、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に前記誘電体層の誘電率を変化させるための制御電圧を印加する制御電圧印加回路（７６，２７６，３７６，４７６）をさらに有し、
    　前記可変容量コンデンサは、前記制御電圧を用いて容量値を調整することにより、前記共振回路の共振周波数を調整する、可変容量コンデンサ。
  3. 　請求項２に記載の可変容量コンデンサであって、
    　前記装置は、受電装置に非接触給電する給電装置であり、
    　前記制御電圧印加回路は、
    　　前記制御電圧を第１制御電圧に設定することにより、前記共振回路に予め定められた動作周波数の交流電力が印加された場合に、前記共振回路を共振状態に設定する給電動作と、
    　　前記制御電圧を前記第１制御電圧とは異なる第２制御電圧に設定することにより、前記共振回路に前記動作周波数の前記交流電力が印加された場合に、前記共振回路を非共振状態に設定する待機動作、とを実行可能であり、
    　前記可変容量コンデンサは、前記第１制御電圧が印加された場合に第１容量値に設定され、前記第２制御電圧が印加された場合に前記第１容量値とは異なる第２容量値に設定される、可変容量コンデンサ。
  4. 　請求項３に記載の可変容量コンデンサであって、
    　前記共振回路は、直列共振回路であり、
    　前記第２容量値は、前記第１容量値よりも小さい、可変容量コンデンサ。
  5. 　請求項３または４に記載の可変容量コンデンサであって、
    　前記１次側コイルに印加される交流電力の電圧がゼロボルトである時点付近から前記第２制御電圧の印加が開始される、可変容量コンデンサ。
  6. 　請求項１に記載の可変容量コンデンサであって、
    　前記誘電体層は、予め定められた動作温度より高い温度における比誘電率が、前記動作温度における比誘電率よりも小さい誘電特性を有する、可変容量コンデンサ。
  7. 　受電装置（８０）に非接触給電する給電装置（７０）であって、
    　可変容量コンデンサ（Ｃ１）と１次側コイル（Ｌ１）とで構成される共振回路（７２）と、
    　前記可変容量コンデンサに制御電圧を印加する制御電圧印加回路（７６）と、を備え、
    　前記可変容量コンデンサは、
    　　第１制御電極層（２１）と、
    　　前記第１制御電極層と向かい合う第２制御電極層（２２）と、
    　　少なくとも、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に配置された誘電体層（３２）と、
    　　前記誘電体層を挟んで向かい合う第１取出電極層（１１）と、第２取出電極層（１２）とを備え、
    　　前記第１取出電極層と前記第２取出電極層とは、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に前記制御電圧が印加された場合に、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に生じる電界ベクトルと交わる方向に沿って電界を生じさせる位置に配置されており、
    　前記制御電圧印加回路は、
    　　前記制御電圧を第１制御電圧に設定して、前記可変容量コンデンサを第１容量値に設定することにより、前記共振回路に予め定められた動作周波数の交流電力が印加された場合に、前記共振回路を共振状態に設定する給電動作と、
    　　前記制御電圧を前記第１制御電圧とは異なる第２制御電圧に設定して、前記可変容量コンデンサを前記第１容量値とは異なる第２容量値に設定することにより、前記共振回路に前記動作周波数の前記交流電力が印加された場合に、前記共振回路を非共振状態に設定する待機動作、とを実行可能である、給電装置。
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