JP7187810B2 - 非接触電力伝送システム、受電装置及び送電装置 - Google Patents

Description

本発明は、非接触電力伝送システム、受電装置及び送電装置に関する。

電界結合方式の非接触電力伝送システムとしては、特許文献１に記載のものがある。
特許文献１の非接触電力伝送システムは、第１主面に沿って設けられて交流電圧が印加される第１送電電極および第２送電電極を備える送電装置と、第２主面に沿って設けられて第１送電電極および第２送電電極と電界結合される第１受電電極および第２受電電極を備える受電装置とを備えている。第１送電電極および第１受電電極の各々のサイズは第２主面を第１主面に対向させた特定状態において第２主面に直交する方向から眺めて第１受電電極が第１送電電極の外縁内に収まるように調整されている。第１送電電極は切り欠きによって第１方向に並ぶ複数の部分電極に分割され、複数の部分電極の各々は第１方向に直交する第２方向に延びる短冊形状に形成されている。この非接触電力伝送システムは、更に、複数の部分電極のいずれか１つを交流電圧の印加先として選択する選択手段を備えている。第１受電電極の輪郭に割り当てられた２点間の最大距離は上記切り欠きの幅と短冊の幅との和に相当する距離を上回り、上記切り欠きの配置は特定状態において第２受電電極の一部が上記切り欠きと対向するように調整されている。
特許文献１の非接触電力伝送システムによれば、同文献の図７（Ａ）から図９（Ａ）に示すように、送電装置に対して受電装置を高い自由度で配置して、送電装置から受電装置に電力を伝送することができる。

国際公開第２０１３／１５３８４１号パンフレット

しかしながら、特許文献１の非接触電力伝送システムでは、同文献の図７（Ａ）から図９（Ａ）に示すように、第２受電電極（同文献の受電電極Ｅ４）が、互いに逆位相となる第１送電電極（同文献の送電電極Ｅ１）と第２送電電極（同文献の送電電極Ｅ２）との双方と対向するため、電力伝送効率が低下する懸念がある。

本発明は、送電装置に対する受電装置の高い配置の自由度と、送電装置から受電装置への高い電力伝送効率と、を両立させることが可能な構造の非接触電力伝送システム、受電装置及び送電装置を提供するものである。

本発明によれば、交流電源と、それぞれ前記交流電源と電気的に接続されているとともに送電面に沿って配置されている複数の送電電極と、を有する送電装置と、
前記送電面に重ねて配置される受電面に沿って配置されていて前記送電電極と電界結合される複数の受電電極を有し、前記送電装置から非接触で電力供給を受ける受電装置と、
を備える非接触電力伝送システムであって、
前記複数の送電電極には、互いに逆位相となる複数の第１送電電極と複数の第２送電電極とが含まれ、
前記受電面が前記送電面に重ねて配置されている状態において、前記送電面と前記受電面との相対的な位置及び相対的な向きにかかわらず、（１）前記複数の受電電極のうち１つ以上の受電電極が前記第１送電電極と重なるとともに他の１つ以上の受電電極が前記第２送電電極と重なり、且つ、（２）前記送電電極と重なるいずれの受電電極も前記第１送電電極又は前記第２送電電極の一方にのみ重なる、という条件を満たし得るように、前記複数の送電電極と前記複数の受電電極とが配置されており、
前記複数の受電電極の各々は円形状に形成されており、
前記複数の送電電極の各々は正方形状に形成されており、
前記複数の受電電極の各々の外径が、前記複数の送電電極の一辺の長さの半分以上であり且つ前記複数の送電電極の一辺の長さよりも小さく、
互いに隣り合う前記受電電極の中心間距離が前記送電電極の対角線の長さよりも大きく、一の前記送電電極に重なり得る前記受電電極の中心が１つ以下である非接触電力伝送システムが提供される。

また、本発明によれば、交流電源と、それぞれ前記交流電源と電気的に接続されているとともに送電面に沿って配置されている複数の送電電極と、を有する送電装置と、
前記送電面に重ねて配置される受電面に沿って配置されていて前記送電電極と電界結合される複数の受電電極を有し、前記送電装置から非接触で電力供給を受ける受電装置と、
を備える非接触電力伝送システムであって、
前記複数の送電電極には、互いに逆位相となる第１送電電極と第２送電電極とが含まれ、
前記複数の送電電極は格子状に配置されており、
前記第１送電電極と前記第２送電電極とが交互に配置されており、
前記複数の送電電極のうち隣り合う送電電極間の間隙が、前記受電電極の外径よりも大きく、
前記複数の受電電極は格子状に配置されており、
前記複数の受電電極のうち隣り合う受電電極間の間隙が、前記送電電極の外径よりも小さく、
前記複数の受電電極の各々は円形状に形成されており、
前記複数の送電電極の各々は正方形状に形成されており、
前記複数の受電電極の各々の外径が、前記複数の送電電極の一辺の長さの半分以上であり且つ前記複数の送電電極の一辺の長さよりも小さく、
互いに隣り合う前記受電電極の中心間距離が前記送電電極の対角線の長さよりも大きく、一の前記送電電極に重なり得る前記受電電極の中心が１つ以下である非接触電力伝送システムが提供される。

また、本発明によれば、本発明の非接触電力伝送システムにおける送電装置が提供される。

また、本発明によれば、本発明の非接触電力伝送システムにおける受電装置が提供される。

本発明によれば、送電装置に対して受電装置を高い自由度で配置して送電装置から受電装置に電力を伝送することと、送電装置から受電装置への高い電力伝送効率と、を両立させ得ることが可能となる。

図１（ａ）は第１実施形態に係る非接触電力伝送システムの受電装置を示す模式的な斜視図であり、図１（ｂ）は第１実施形態に係る非接触電力伝送システムの送電装置を示す模式的な斜視図である。 第１実施形態に係る非接触電力伝送システムの受電装置における受電電極の平面的な配置を説明するための平面図である。 第１実施形態に係る非接触電力伝送システムの送電装置における送電電極の平面的な配置を説明するための平面図である。 第１実施形態に係る非接触電力伝送システムの回路構成を示す図である。 第１実施形態に係る非接触電力伝送システムの送電装置に対する受電装置の配置の一例を示す模式的な平面図である。 第１実施形態に係る非接触電力伝送システムの送電装置に対する受電装置の配置の他の一例を示す模式的な平面図である。 第１実施形態に係る非接触電力伝送システムの送電装置に対する受電装置の配置の更に他の一例を示す模式的な平面図である。 第１実施形態に係る非接触電力伝送システムの送電装置に対する受電装置の配置の更に他の一例を示す模式的な平面図である。 第２実施形態に係る非接触電力伝送システムの受電装置における受電電極の平面的な配置を説明するための平面図である。 第２実施形態に係る非接触電力伝送システムの送電装置に対する受電装置の配置の一例を示す模式的な平面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。

〔第１実施形態〕
先ず、図１から図８を用いて第１実施形態を説明する。
本実施形態に係る非接触電力伝送システム１００は、交流電源３１（図４）と、それぞれ交流電源３１と電気的に接続されているとともに送電面Ａ２（図１（ｂ））に沿って配置されている複数の送電電極（第１送電電極２１、第２送電電極２２）とを有する送電装置２０と、送電面Ａ２に重ねて配置される受電面Ａ１（図１（ａ））に沿って配置されていて送電電極と電界結合される複数の受電電極１１を有し送電装置２０から非接触で電力供給を受ける受電装置１０と、を備える非接触電力伝送システム１００である。
複数の送電電極には、互いに逆位相となる複数の第１送電電極２１と複数の第２送電電極２２とが含まれている。
受電面Ａ１が送電面Ａ２に重ねて配置されている状態において、送電面Ａ２と受電面Ａ１との相対的な位置及び相対的な向きにかかわらず、（１）複数の受電電極１１のうち１つ以上の受電電極１１が第１送電電極２１と重なるとともに他の１つ以上の受電電極１１が第２送電電極２２と重なり、且つ、（２）送電電極と重なるいずれの受電電極１１も第１送電電極２１又は第２送電電極２２の一方にのみ重なる、という条件を満たし得るように、複数の送電電極と複数の受電電極１１とが配置されている。

ここで、図１（ａ）及び図２に二点鎖線で示される包絡線Ｅ１は、受電装置１０が有する複数の受電電極１１の配置領域を最短距離で包絡する包絡線である。受電面Ａ１は、この包絡線Ｅ１に囲まれた内側領域である。
図１（ｂ）及び図５に二点鎖線で示される包絡線Ｅ２は、送電装置２０が有する複数の送電電極の配置領域を最短距離で包絡する包絡線である。送電面Ａ２は、この包絡線Ｅ２に囲まれた内側領域である。
本発明において、「受電面Ａ１が送電面Ａ２に重ねて配置されている状態」とは、受電面Ａ１の少なくとも一部分と送電面Ａ２の少なくとも一部分とが重なっている（対向している）状態を意味する。この状態において、送電面Ａ２と受電面Ａ１との相対的な位置及び相対的な向きにかかわらず、上記（１）及び（２）の条件を満たし得るように、複数の送電電極と複数の受電電極１１とが配置されている。

本実施形態によれば、受電面Ａ１が送電面Ａ２に重ねて配置されている状態において、送電面Ａ２と受電面Ａ１との相対的な位置及び相対的な向きにかかわらず、送電装置２０から受電装置１０へ良好な伝送効率で電力を伝送し得るようにできる。
つまり、送電装置２０に対する受電装置１０の高い配置の自由度と、送電装置２０から受電装置１０への高い電力伝送効率と、を両立させ得ることができる。

図１（ａ）に示すように、受電装置１０は、例えば、筐体１３を有し、この筐体１３が有する１つの平坦な外面が受電側対向面１５となっている。複数の受電電極１１は、受電側対向面１５に沿って配置されている。したがって、受電面Ａ１は、受電側対向面１５に沿って配置されている。複数の受電電極１１は、例えば、筐体１３内に配置されている。筐体１３の形状は特に限定されないが、本実施形態の場合、筐体１３は扁平な直方体形状となっており、平面視矩形状に形成されている。

図１（ｂ）に示すように、送電装置２０は、例えば、筐体２３を有し、この筐体２３が有する１つの平坦な外面が送電側対向面２５となっている。複数の送電電極は、送電側対向面２５に沿って配置されている。したがって、送電面Ａ２は、送電側対向面２５に沿って配置されている。複数の送電電極は、例えば、筐体２３内に配置されている。筐体２３の形状は特に限定されないが、本実施形態の場合、筐体２３は扁平な直方体形状となっており、平面視矩形状に形成されている。

本発明において、受電面Ａ１と送電面Ａ２とは、どちらの面積が広くてもよいし、受電面Ａ１と送電面Ａ２とは面積が互いに等しくてもよい。
送電面Ａ２の面積が受電面Ａ１の面積よりも広い場合、受電面Ａ１の全面が送電面Ａ２と重ねて配置されている状態において、送電面Ａ２と受電面Ａ１との相対的な位置及び相対的な向きにかかわらず、上記（１）及び（２）の条件を満たすように、複数の送電電極と複数の受電電極１１とが配置されていることが好ましい。
また、送電面Ａ２の面積が受電面Ａ１の面積よりも狭い場合、送電面Ａ２の全面が受電面Ａ１と重ねて配置されている状態において、送電面Ａ２と受電面Ａ１との相対的な位置及び相対的な向きにかかわらず、上記（１）及び（２）の条件を満たすように、複数の送電電極と複数の受電電極１１とが配置されていることが好ましい。

本発明において、受電側対向面１５と送電側対向面２５とは、どちらの面積が広くてもよいし、受電側対向面１５と送電側対向面２５とは面積が互いに等しくてもよい。
送電側対向面２５の面積が受電側対向面１５の面積よりも広い場合、受電側対向面１５の全面が送電側対向面２５と重ねて配置されている状態において、送電面Ａ２と受電面Ａ１との相対的な位置及び相対的な向きにかかわらず、上記（１）及び（２）の条件を満たすように、複数の送電電極と複数の受電電極１１とが配置されていることが好ましい。
また、送電側対向面２５の面積が受電側対向面１５の面積よりも狭い場合、送電側対向面２５の全面が受電側対向面１５と重ねて配置されている状態において、送電面Ａ２と受電面Ａ１との相対的な位置及び相対的な向きにかかわらず、上記（１）及び（２）の条件を満たすように、複数の送電電極と複数の受電電極１１とが配置されていることが好ましい。

本発明において、受電面Ａ１と送電側対向面２５とは、どちらの面積が広くてもよいし、受電面Ａ１と送電側対向面２５とは面積が互いに等しくてもよい。
送電側対向面２５の面積が受電面Ａ１の面積よりも広い場合、受電面Ａ１の全面が送電側対向面２５と重ねて配置されている状態において、送電面Ａ２と受電面Ａ１との相対的な位置及び相対的な向きにかかわらず、上記（１）及び（２）の条件を満たすように、複数の送電電極と複数の受電電極１１とが配置されていることが好ましい。
また、送電側対向面２５の面積が受電面Ａ１の面積よりも狭い場合、送電側対向面２５の全面が受電面Ａ１と重ねて配置されている状態において、送電面Ａ２と受電面Ａ１との相対的な位置及び相対的な向きにかかわらず、上記（１）及び（２）の条件を満たすように、複数の送電電極と複数の受電電極１１とが配置されていることが好ましい。

本発明において、受電側対向面１５と送電面Ａ２とは、どちらの面積が広くてもよいし、受電側対向面１５と送電面Ａ２とは面積が互いに等しくてもよい。
送電面Ａ２の面積が受電側対向面１５の面積よりも広い場合、受電側対向面１５の全面が送電面Ａ２と重ねて配置されている状態において、送電面Ａ２と受電面Ａ１との相対的な位置及び相対的な向きにかかわらず、上記（１）及び（２）の条件を満たすように、複数の送電電極と複数の受電電極１１とが配置されていることが好ましい。
また、送電面Ａ２の面積が受電側対向面１５の面積よりも狭い場合、送電面Ａ２の全面が受電側対向面１５と重ねて配置されている状態において、送電面Ａ２と受電面Ａ１との相対的な位置及び相対的な向きにかかわらず、上記（１）及び（２）の条件を満たすように、複数の送電電極と複数の受電電極１１とが配置されていることが好ましい。

これらの条件を満たすような構成を実現するため、受電装置１０における受電電極１１の数、送電装置２０における送電電極の数、受電側対向面１５の面積、及び、送電側対向面２５の面積を、それぞれ設定することができる。

本実施形態の場合、送電面Ａ２の面積が受電面Ａ１の面積よりも広く、少なくとも、受電面Ａ１の全面が送電面Ａ２と重ねて配置されている状態では、送電面Ａ２と受電面Ａ１との相対的な位置及び相対的な向きにかかわらず、上記（１）及び（２）の条件を満たすように、複数の送電電極と複数の受電電極１１とが配置されている。更に、受電面Ａ１の一部分が送電面Ａ２からはみ出ていても、上記（１）及び（２）の条件を満たすような配置（送電面Ａ２と受電面Ａ１との相対的な位置及び相対的な向き）も存在する。

本実施形態の場合、送電側対向面２５の面積が受電側対向面１５の面積よりも広く、少なくとも、受電側対向面１５の全面が送電側対向面２５と重ねて配置されている状態では、送電面Ａ２と受電面Ａ１との相対的な位置及び相対的な向きにかかわらず、上記（１）及び（２）の条件を満たすように、複数の送電電極と複数の受電電極１１とが配置されている。更に、受電側対向面１５の一部分が送電側対向面２５からはみ出ていても、上記（１）及び（２）の条件を満たすような配置（送電面Ａ２と受電面Ａ１との相対的な位置及び相対的な向き）も存在する。

本実施形態の場合、送電側対向面２５の面積が受電面Ａ１の面積よりも広く、少なくとも、受電面Ａ１の全面が送電側対向面２５と重ねて配置されている状態では、送電面Ａ２と受電面Ａ１との相対的な位置及び相対的な向きにかかわらず、上記（１）及び（２）の条件を満たすように、複数の送電電極と複数の受電電極１１とが配置されている。更に、受電面Ａ１の一部分が送電側対向面２５からはみ出ていても、上記（１）及び（２）の条件を満たすような配置（送電面Ａ２と受電面Ａ１との相対的な位置及び相対的な向き）も存在する。

本実施形態の場合、送電面Ａ２の面積が受電側対向面１５の面積よりも広く、少なくとも、受電側対向面１５の全面が送電面Ａ２と重ねて配置されている状態では、送電面Ａ２と受電面Ａ１との相対的な位置及び相対的な向きにかかわらず、上記（１）及び（２）の条件を満たすように、複数の送電電極と複数の受電電極１１とが配置されている。更に、受電側対向面１５の一部分が送電面Ａ２からはみ出ていても、上記（１）及び（２）の条件を満たすような配置（送電面Ａ２と受電面Ａ１との相対的な位置及び相対的な向き）も存在する。

本実施形態の場合、図５等に示すように、受電側対向面１５と送電側対向面２５とを対向させて（受電側対向面１５と送電側対向面２５とを互いに突き合わせて）送電装置２０に受電装置１０を重ねたときに、平面視において筐体１３の外形線が筐体２３の外形線の内側に収まるように、筐体１３及び筐体２３の寸法及び形状が設定されている。

受電装置１０において、複数の受電電極１１は、互いに同一平面上に配置されていることが好ましい。受電面Ａ１は、受電側対向面１５に対して平行に配置されていることが好ましい。
送電装置２０において、複数の送電電極は、互いに同一平面上に配置されていることが好ましい。送電面Ａ２は、送電側対向面２５に対して平行に配置されていることが好ましい。

本実施形態の場合、図２に示すように、複数の受電電極１１は、格子状に配置されている。より詳細には、複数の受電電極１１は、例えば、正方格子状に配置されている。
受電装置１０が有する受電電極１１の数は特に限定されないが、本実施形態の場合、受電装置１０は、例えば、２行４列の合計８つの受電電極１１を有する。
これら受電電極１１に、便宜的に、図２に示すように、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８の呼称をそれぞれ与える。
本実施形態の場合、複数の受電電極１１の各々は、円形状に形成されている。
また、各受電電極１１の寸法は、互いに等しい。

本実施形態の場合、第１送電電極２１と第２送電電極２２とが交互に配置されている。ここで、第１送電電極２１と第２送電電極２２とが交互に配置されているとは、第１送電電極２１と第２送電電極２２とが第１方向（例えば図３における左右方向）において周期的に繰り返し配置されているとともに、第１方向に対して直交する第２方向（例えば図３における上下方向）においても周期的に繰り返し配置されていることを意味する。
本実施形態の場合、図３及び図５に示すように、上記第１方向において隣り合う送電電極が互いに異なる位相になり、且つ、上記第２方向において隣り合う送電電極が互いに異なる位相になるように、複数の送電電極が配置されている。
ただし、本発明において、第１送電電極２１と第２送電電極２２とが交互に配置されているとは、必ずしも、隣り合う送電電極が互いに異なる位相になることに限定されず、図５等に示される個々の送電電極（第１送電電極２１や第２送電電極２２）が同位相の複数の電極に細分化されているような構成であってもよい。

より詳細には、複数の送電電極は格子状に配置されている。より詳細には、複数の受電電極１１は、例えば、正方格子状に配置されている。
複数の送電電極の各々は、正方形状に形成されている。より詳細には、複数の送電電極の各々は角丸の正方形状に形成されている。また、各送電電極は、互いに同じ向きに配置されている。すなわち、各送電電極の対応する辺どうしが互いに平行に配置されている。
また、各送電電極の寸法は、互いに等しい。
なお、図３、図５から図８においては、便宜的に、各第１送電電極２１の電位がＬｏｗ、各第２送電電極２２の電位がＨｉｇｈとなった状態を示しているものとし、各第１送電電極２１にはＬの文字を付しており、各第２送電電極２２にはＨの文字を付している。

ここで、複数の送電電極のうち隣り合う送電電極間の間隙Ｄ２（図３）が、受電電極１１の外径Ｒ１（図２）よりも大きい。ここで、本発明において、受電電極１１の形状は円形に限らない。ここでいう受電電極１１の外径Ｒ１は、一の受電電極１１の中心を通り当該受電電極１１の外周上の２点を繋ぐ線分の長さ（差し渡しの長さ）のうち最大のもの（最大外径）である。
また、複数の受電電極１１のうち隣り合う受電電極１１間の間隙Ｄ１（図２）が、送電電極の外径Ｒ２（図３）よりも小さい。ここでいう送電電極の外径Ｒ２は、一の送電電極の中心を通り当該送電電極の外周上の２点を繋ぐ線分の長さ（差し渡しの長さ）のうち最小のもの（最小外径）である。なお、送電電極の最大外径Ｒ３、すなわち一の送電電極の中心を通り当該送電電極の外周上の２点を繋ぐ線分の長さのうち最大のものは、隣り合う受電電極１１間の間隙Ｄ１よりも大きい。

本実施形態に係る非接触電力伝送システム１００は、以下のように定義することもできる。
すなわち、本実施形態に係る非接触電力伝送システム１００は、交流電源３１と、それぞれ交流電源３１と電気的に接続されているとともに送電面Ａ２に沿って配置されている複数の送電電極とを有する送電装置２０と、送電面Ａ２に重ねて配置される受電面Ａ１に沿って配置されていて送電電極と電界結合される複数の受電電極１１を有し送電装置２０から非接触で電力供給を受ける受電装置１０と、を備える非接触電力伝送システム１００であって、複数の送電電極には、互いに逆位相となる第１送電電極２１と第２送電電極２２とが含まれ、複数の送電電極は格子状に配置されており、第１送電電極２１と第２送電電極２２とが交互に配置されており、複数の送電電極のうち隣り合う送電電極間の間隙Ｄ２（図３）が受電電極１１の外径Ｒ１（図２）よりも大きく、複数の受電電極１１は格子状に配置されており、複数の受電電極１１のうち隣り合う受電電極１１間の間隙Ｄ１（図２）が、送電電極の外径Ｒ２（図３）よりも小さい。

受電電極１１及び送電電極の寸法及び配置の具体的な一例としては、例えば、受電電極１１の外径Ｒ１を９ｍｍとし、隣り合う受電電極１１間の間隙Ｄ１を６ｍｍとし、送電電極の外径Ｒ２を１０ｍｍとし、隣り合う送電電極間の間隙Ｄ２を１０ｍｍとすることが挙げられる。
このため、本実施形態の場合、複数の受電電極１１の各々の外径Ｒ１が、複数の送電電極の外径Ｒ２よりも小さい。そして、複数の受電電極１１の各々の外径Ｒ１が、複数の送電電極の外径Ｒ２の半分以上である。

図４に示すように、交流電源３１は、互いに逆位相となる第１交流出力端子３２と第２交流出力端子３３とを有する。交流電源３１は、単相でも三相でもよい。
第１送電電極２１の各々は、個別の第１共振コイル３４を介して、第１交流出力端子３２と電気的に接続されている。すなわち、送電装置２０は、第１送電電極２１の各々と対応する第１共振コイル３４を備えており、各第１共振コイル３４の一端は第１交流出力端子３２に対して電気的に接続されており、各第１共振コイル３４の他端は対応する第１送電電極２１に対して電気的に接続されている。
同様に、第２送電電極２２の各々は、個別の第２共振コイル３５を介して、第２交流出力端子３３と電気的に接続されている。すなわち、送電装置２０は、第２送電電極２２の各々と対応する第２共振コイル３５を備えており、各第２共振コイル３５の一端は第２交流出力端子３３に対して電気的に接続されており、各第２共振コイル３５の他端は対応する第２送電電極２２に対して電気的に接続されている。
このため、各第１送電電極２１は常に互いに同位相となり、各第２送電電極２２は常に互いに同位相となり、第１送電電極２１と第２送電電極２２とは常に互いに逆位相になる。
ここで、第１送電電極２１と、当該第１送電電極２１と対応する第１共振コイル３４とにより、第１ＬＣ共振要素が構成されている。第１ＬＣ共振要素は、当該第１ＬＣ共振要素に含まれる第１送電電極２１と受電電極１１とが重なったときに、ＬＣ共振回路の一部分を構成する。
同様に、第２送電電極２２と、当該第２送電電極２２と対応する第２共振コイル３５とにより、第２ＬＣ共振要素が構成されている。第２ＬＣ共振要素は、当該第２ＬＣ共振要素に含まれる第２送電電極２２と受電電極１１とが重なったときに、ＬＣ共振回路の一部分を構成する。

各第１ＬＣ共振要素の共振周波数は互いに等しく、各第２ＬＣ共振要素の共振周波数は互いに等しく、前記第１ＬＣ共振要素と前記第２ＬＣ共振要素との共振周波数が互いに等しい。
これにより、重なり合った電極間の伝送効率を向上させることができる。
第１ＬＣ共振要素の共振周波数とは、当該第１ＬＣ共振要素に含まれる第１送電電極２１と受電電極１１とが重なったときに構成されるＬＣ共振回路の共振周波数であり、第２ＬＣ共振要素の共振周波数とは、当該第２ＬＣ共振要素に含まれる第２送電電極２２と受電電極１１とが重なったときに構成されるＬＣ共振回路の共振周波数である。
また、２つのＬＣ共振回路どうしの共振周波数が互いに等しいとは、一方のＬＣ共振回路を構成する送電電極と受電電極１１とが所定の重なり面積で重なったときの当該ＬＣ共振回路の共振周波数と、他方のＬＣ共振回路を構成する送電電極と受電電極１１とが上記所定の重なり面積で重なったときの当該ＬＣ共振回路の共振周波数と、が互いに等しいことを意味する。

また、受電装置１０の受電電極１１と送電装置２０の送電電極との間には、高誘電率の絶縁板（例えば、樹脂板）が介在することが好ましい。例えば、筐体１３の受電側対向面１５、又は、筐体２３の送電側対向面２５が平板状の樹脂板により構成されていて、受電側対向面１５や送電側対向面２５がこの絶縁板を構成していてもよい。
このような構成により、送電電極と受電電極１１との間の静電容量を増加させインピーダンスを低下させることができる。

図４に示すように、受電装置１０は、負荷６０とそれぞれ電気的に接続される第１受電出力端子４１と第２受電出力端子４２とを有する。
受電電極１１の各々は、第１伝送線４３を介して第１受電出力端子４１と電気的に接続されているとともに、第２伝送線４４を介して第２受電出力端子４２と電気的に接続されている。
第１伝送線４３には、第１整流素子として、例えば、第１ダイオード５１が挿入されている。これにより、第１伝送線４３において、電流が受電電極１１から第１受電出力端子４１側に一方向に流れるようになっている。すなわち、第１ダイオード５１は、アノードが受電電極１１側に、カソードが第１受電出力端子４１側に、それぞれ配置されている。
第２伝送線４４には、第１整流素子と同方向に電流を整流する第２整流素子として、例えば、第２ダイオード５２が挿入されている。これにより、第２伝送線４４において、電流が第２受電出力端子４２から受電電極１１側に一方向に流れるようになっている。すなわち、第２ダイオード５２は、アノードが第２受電出力端子４２側に、カソードが受電電極１１側に、それぞれ配置されている。
このように、受電装置１０は、第１伝送線４３、第２伝送線４４、複数の第１ダイオード５１及び複数の第２ダイオード５２を備えている。

ここで、第１伝送線４３は、個々の受電電極１１と対応して配置されていて各々の一端が対応する受電電極１１に対して電気的に接続されている複数の分枝線４３ａと、これら複数の分枝線４３ａの他端に対して一端が電気的に接続されている合流線４３ｂと、により構成されている。合流線４３ｂの他端が、第１受電出力端子４１に対して電気的に接続されている。各分枝線４３ａに、それぞれ第１ダイオード５１が挿入されている。
同様に、第２伝送線４４は、個々の受電電極１１と対応して配置されていて各々の一端が対応する受電電極１１に対して電気的に接続されている複数の分枝線４４ａと、これら複数の分枝線４４ａの他端に対して一端が電気的に接続されている合流線４４ｂと、により構成されている。合流線４４ｂの他端が、第２受電出力端子４２に対して電気的に接続されている。各分枝線４４ａに、それぞれ第２ダイオード５２が挿入されている。

受電装置１０は、更に、第１伝送線４３及び第２伝送線４４を流れる電流のリップルを低減する平滑素子を有する。この平滑素子は、例えば、コンデンサ５３、電解コンデンサ５４及び電解コンデンサ５５の３つのコンデンサを含んで構成されている。
平滑素子は、第１伝送線４３における第１ダイオード５１（第１整流素子）と第１受電出力端子４１との間の部分と、第２伝送線４４における第２ダイオード５２（第２整流素子）と第２受電出力端子４２との間の部分と、に接続されている。
より詳細には、平滑素子は、合流線４３ｂと合流線４４ｂとに接続されている。すなわち、コンデンサ５３、電解コンデンサ５４及び電解コンデンサ５５の各々の一端が合流線４３ｂに接続されており、コンデンサ５３、電解コンデンサ５４及び電解コンデンサ５５の各々の他端が合流線４４ｂに接続されている。

受電装置１０は負荷６０を含んで構成されていてもよいし、受電装置１０の外部の構成であってもよい。後者の場合、負荷６０と電気的に接続されるインターフェースが第１受電出力端子４１及び第２受電出力端子４２を有する。
負荷６０は、特に限定されないが、例えば、スマートフォンなどのような、充電可能な二次電池を有する端末装置であることが挙げられる。

非接触電力伝送システム１００は、以上のように構成されている。
本実施形態に係る受電装置１０は、本実施形態に係る非接触電力伝送システム１００の受電装置１０である。
また、本実施形態に係る送電装置２０は、本実施形態に係る非接触電力伝送システム１００の送電装置２０である。
非接触電力伝送システム１００の受電装置１０は、送電装置２０と組み合わせた非接触電力伝送システム１００として流通する他、受電装置１０の単体で流通してもよい。同様に、送電装置２０も単体で流通してもよい。

図５に示す状態は、平面視における筐体１３の４辺と筐体２３との４辺とのうち一辺どうしが平行に配置された状態を示す。
この状態において、Ｃ２の受電電極１１及びＣ８の受電電極１１がそれぞれ対応する第１送電電極２１と重なり、Ｃ６の受電電極１１が第２送電電極２２と重なっている。このため、Ｃ２の受電電極１１、Ｃ８の受電電極１１及びＣ６の受電電極１１には、電界結合によって交流電圧が励起される。励起される交流電圧は、第１送電電極２１及び第２送電電極２２に印加された交流電圧の周波数に相当する周波数と電界結合度に依存する高さとを有する。
また、Ｃ２の受電電極１１及びＣ８の受電電極１１は、いずれも、第２送電電極２２とは重なっておらず、Ｃ６の受電電極１１は第１送電電極２１とは重なっていない。
よって、送電装置２０から受電装置１０へ電力を伝送することができ、送電装置２０から受電装置１０へ良好な伝送効率で電力を伝送することができる。

図６に示す状態は、図５に示す状態から、受電装置１０を送電装置２０に対して相対的に図５における右方に移動させた状態である。
この状態では、Ｃ１の受電電極１１とＣ２の受電電極１１とが共通の第１送電電極２１と重なり、Ｃ５の受電電極１１とＣ６の受電電極１１とが共通の第２送電電極２２と重なり、Ｃ７の受電電極１１とＣ８の受電電極１１とが共通の第１送電電極２１と重なっている。このため、これら受電電極１１には電界結合によって交流電圧が励起される。
また、Ｃ１の受電電極１１、Ｃ２の受電電極１１、Ｃ７の受電電極１１及びＣ８の受電電極１１は、いずれも、第２送電電極２２とは重なっておらず、Ｃ５の受電電極１１及びＣ６の受電電極１１は、いずれも、第１送電電極２１とは重なっていない。
よって、やはり、送電装置２０から受電装置１０へ電力を伝送することができ、送電装置２０から受電装置１０へ良好な伝送効率で電力を伝送することができる。

図７に示す状態は、図６に示す状態から、受電装置１０を送電装置２０に対して相対的に図６における下方に移動させた状態である。
この状態では、Ｃ１の受電電極１１とＣ２の受電電極１１とが共通の第１送電電極２１と重なり、Ｃ３の受電電極１１、Ｃ４の受電電極１１、Ｃ５の受電電極１１及びＣ６の受電電極１１が共通の第２送電電極２２と重なり、Ｃ７の受電電極１１とＣ８の受電電極１１とが共通の第１送電電極２１に重なっている。このため、これら受電電極１１には電界結合によって交流電圧が励起される。
また、Ｃ１の受電電極１１、Ｃ２の受電電極１１、Ｃ７の受電電極１１及びＣ８の受電電極１１は、いずれも、第２送電電極２２とは重なっておらず、Ｃ３の受電電極１１、Ｃ４の受電電極１１、Ｃ５の受電電極１１及びＣ６の受電電極１１は、いずれも第１送電電極２１とは重なっていない。
よって、やはり、送電装置２０から受電装置１０へ電力を伝送することができ、送電装置２０から受電装置１０へ良好な伝送効率で電力を伝送することができる。

図８に示す状態は、平面視における筐体１３の４辺が筐体２３の４辺に対して４５度傾斜するように受電装置１０を配置し、且つ、送電電極に対する受電電極１１の重なり面積が最も小さくなるようにした状態を示す。
この状態は、Ｃ５の受電電極１１とＣ６の受電電極１１とがそれぞれ対応する第１送電電極２１と重なり、Ｃ７の受電電極１１とＣ８の受電電極１１とがそれぞれ対応する第２送電電極２２と重なっている。このため、これら受電電極１１には電界結合によって交流電圧が励起される。
また、Ｃ５の受電電極１１とＣ６の受電電極１１は、いずれも、第２送電電極２２とは重なっておらず、Ｃ７の受電電極１１とＣ８の受電電極１１は、いずれも第１送電電極２１とは重なっていない。
よって、やはり、送電装置２０から受電装置１０へ電力を伝送することができ、送電装置２０から受電装置１０へ良好な伝送効率で電力を伝送することができる。

また、図示は省略するが、受電装置１０を送電装置２０に対して図５から図８に示す以外の位置に移動させても、受電装置１０を送電装置２０に対して図５から図８に示す以外の回転角度で配置しても、（Ａ）少なくとも受電面Ａ１の全面が送電面Ａ２と重ねて配置されている限りにおいて、又は、（Ｂ）少なくとも受電側対向面１５の全面が送電側対向面２５と重ねて配置されている限りにおいて、又は、（Ｃ）少なくとも受電面Ａ１の全面が送電側対向面２５と重ねて配置されている限りにおいて、又は、（Ｄ）少なくとも受電側対向面１５の全面が送電面Ａ２と重ねて配置されている限りにおいて、常に、１つ以上の受電電極１１が第１送電電極２１と重なるとともに他の１つ以上の受電電極１１が第２送電電極２２と重なり、且つ、送電電極と重なるいずれの受電電極１１も第１送電電極２１又は第２送電電極２２の一方にのみ重なる。
つまり、いずれの受電電極１１も第１送電電極２１と第２送電電極２２とを跨ぐことはない。より詳細には、本実施形態の場合、いずれの受電電極１１も、複数の送電電極を跨ぐことはない（第１送電電極２１どうしを跨ぐことも、第２送電電極２２どうしを跨ぐこともない）。
このため、送電装置２０から受電装置１０へ良好な伝送効率で電力を伝送することが可能である。

ここで、特許文献１の技術では、電界結合している送電電極を判定し、当該送電電極と対応するスイッチをオンにする制御を、ＣＰＵが行う。
これに対し、本実施形態の場合、送電装置２０において、各送電電極と対応してコイル（第１共振コイル３４又は第２共振コイル３５が設けられている。このため、受電電極１１が重なった送電電極を有するＬＣ共振回路においてのみ共振条件が成立し、当該ＬＣ共振回路のみが高圧になり、その他のＬＣ共振回路の送電電極は共振条件が成立しないので低圧のままとなる。
よって、本実施形態の場合、特許文献１の技術とは異なり、ＣＰＵによるスイッチの制御が不要である。

〔第２実施形態〕
次に、図９及び図１０を用いて第２実施形態を説明する。
本実施形態の場合、受電装置１０の構成が、上記の第１実施形態と相違しており、それ以外の構成は、第１実施形態と同様である。

本実施形態の場合、受電面が送電面に重ねて配置されている状態において、送電面に対する受電面の位置及び向きにかかわらず、複数の受電電極１１のうち、２つ以上の受電電極１１が一の第１送電電極２１と重なるとともに他の２つ以上の受電電極１１が一の第２送電電極２２と重なるように、複数の送電電極と複数の受電電極１１とが配置されている（図１０参照）。
このことを実現するため、図９に示すように、受電装置１０において、第１実施形態と比べてより多くの受電電極１１が密集して配置されている。
本実施形態の場合、複数の受電電極１１の各々の外径が、送電電極の外径の半分未満である。

以上、図面を参照して各実施形態を説明したが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。また、上記の各実施形態は、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、適宜に組み合わせることができる。

本実施形態は以下の技術思想を包含する。
（１）交流電源と、それぞれ前記交流電源と電気的に接続されているとともに送電面に沿って配置されている複数の送電電極と、を有する送電装置と、
前記送電面に重ねて配置される受電面に沿って配置されていて前記送電電極と電界結合される複数の受電電極を有し、前記送電装置から非接触で電力供給を受ける受電装置と、
を備える非接触電力伝送システムであって、
前記複数の送電電極には、互いに逆位相となる複数の第１送電電極と複数の第２送電電極とが含まれ、
前記受電面が前記送電面に重ねて配置されている状態において、前記送電面と前記受電面との相対的な位置及び相対的な向きにかかわらず、（１）前記複数の受電電極のうち１つ以上の受電電極が前記第１送電電極と重なるとともに他の１つ以上の受電電極が前記第２送電電極と重なり、且つ、（２）前記送電電極と重なるいずれの受電電極も前記第１送電電極又は前記第２送電電極の一方にのみ重なる、という条件を満たし得るように、前記複数の送電電極と前記複数の受電電極とが配置されている非接触電力伝送システム。
（２）前記第１送電電極と前記第２送電電極とが交互に配置されている（１）に記載の非接触電力伝送システム。
（３）前記複数の送電電極は格子状に配置されている（１）又は（２）に記載の非接触電力伝送システム。
（４）前記複数の送電電極のうち隣り合う送電電極間の間隙が、前記受電電極の外径よりも大きい（１）から（３）のいずれか一項に記載の非接触電力伝送システム。
（５）前記複数の受電電極は格子状に配置されている（１）から（４）のいずれか一項に記載の非接触電力伝送システム。
（６）前記複数の受電電極のうち隣り合う受電電極間の間隙が、前記送電電極の外径よりも小さい（１）から（５）のいずれか一項に記載の非接触電力伝送システム。
（７）交流電源と、それぞれ前記交流電源と電気的に接続されているとともに送電面に沿って配置されている複数の送電電極と、を有する送電装置と、
前記送電面に重ねて配置される受電面に沿って配置されていて前記送電電極と電界結合される複数の受電電極を有し、前記送電装置から非接触で電力供給を受ける受電装置と、
を備える非接触電力伝送システムであって、
前記複数の送電電極には、互いに逆位相となる第１送電電極と第２送電電極とが含まれ、
前記複数の送電電極は格子状に配置されており、
前記第１送電電極と前記第２送電電極とが交互に配置されており、
前記複数の送電電極のうち隣り合う送電電極間の間隙が、前記受電電極の外径よりも大きく、
前記複数の受電電極は格子状に配置されており、
前記複数の受電電極のうち隣り合う受電電極間の間隙が、前記送電電極の外径よりも小さい非接触電力伝送システム。
（８）前記複数の送電電極の各々は正方形状に形成されている（１）から（７）のいずれか一項に記載の非接触電力伝送システム。
（９）前記複数の受電電極の各々は円形状に形成されている（１）から（８）のいずれか一項に記載の非接触電力伝送システム。
（１０）前記複数の受電電極の各々の外径が、前記複数の送電電極の外径の半分以上である（１）から（９）のいずれか一項に記載の非接触電力伝送システム。
（１１）前記交流電源は、互いに逆位相となる第１交流出力端子と第２交流出力端子とを有し、
前記第１送電電極の各々は、個別の第１共振コイルを介して、前記第１交流出力端子と電気的に接続されており、
前記第１送電電極と、当該第１送電電極と対応する前記第１共振コイルとにより、第１ＬＣ共振要素が構成されており、
前記第２送電電極の各々は、個別の第２共振コイルを介して、前記第２交流出力端子と電気的に接続されており、
前記第２送電電極と、当該第２送電電極と対応する前記第２共振コイルとにより、第２ＬＣ共振要素が構成されている（１）から（１０）のいずれか一項に記載の非接触電力伝送システム。
（１２）前記第１ＬＣ共振要素の各々の共振周波数が互いに等しく、前記第２ＬＣ共振要素の各々の共振周波数が互いに等しく、前記第１ＬＣ共振要素と前記第２ＬＣ共振要素との共振周波数が互いに等しい（１１）に記載の非接触電力伝送システム。
（１３）前記受電装置は、負荷とそれぞれ電気的に接続される第１受電出力端子と第２受電出力端子とを有し、
前記受電電極の各々は、第１伝送線を介して前記第１受電出力端子と電気的に接続されているとともに、第２伝送線を介して前記第２受電出力端子と電気的に接続されており、
前記第１伝送線には、第１整流素子が挿入されており、
前記第２伝送線には、前記第１整流素子と同方向に電流を整流する第２整流素子が挿入されている（１）から（１２）のいずれか一項に記載の非接触電力伝送システム。
（１４）（１）から（１３）のいずれか一項に記載の非接触電力伝送システムの前記送電装置。
（１５）（１）から（１３）のいずれか一項に記載の非接触電力伝送システムの前記受電装置。

１０ 受電装置
１１、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８ 受電電極
１３ 筐体
１５ 受電側対向面
２０ 送電装置
２１ 第１送電電極
２２ 第２送電電極
２３ 筐体
２５ 送電側対向面
３１ 交流電源
３２ 第１交流出力端子
３３ 第２交流出力端子
３４ 第１共振コイル
３５ 第２共振コイル
４１ 第１受電出力端子
４２ 第２受電出力端子
４３ 第１伝送線
４３ａ 分枝線
４３ｂ 合流線
４４ 第２伝送線
４４ａ 分枝線
４４ｂ 合流線
５１ 第１ダイオード（第１整流素子）
５２ 第２ダイオード（第２整流素子）
５３ コンデンサ（平滑素子）
５４ 電解コンデンサ（平滑素子）
５５ 電解コンデンサ（平滑素子）
６０ 負荷
１００ 非接触電力伝送システム
Ｅ１ 包絡線
Ｅ２ 包絡線
Ａ１ 受電面
Ａ２ 送電面

Claims (12)

1. 交流電源と、それぞれ前記交流電源と電気的に接続されているとともに送電面に沿って配置されている複数の送電電極と、を有する送電装置と、
   前記送電面に重ねて配置される受電面に沿って配置されていて前記送電電極と電界結合される複数の受電電極を有し、前記送電装置から非接触で電力供給を受ける受電装置と、
   を備える非接触電力伝送システムであって、
   前記複数の送電電極には、互いに逆位相となる複数の第１送電電極と複数の第２送電電極とが含まれ、
   前記受電面が前記送電面に重ねて配置されている状態において、前記送電面と前記受電面との相対的な位置及び相対的な向きにかかわらず、（１）前記複数の受電電極のうち１つ以上の受電電極が前記第１送電電極と重なるとともに他の１つ以上の受電電極が前記第２送電電極と重なり、且つ、（２）前記送電電極と重なるいずれの受電電極も前記第１送電電極又は前記第２送電電極の一方にのみ重なる、という条件を満たし得るように、前記複数の送電電極と前記複数の受電電極とが配置されており、
   前記複数の受電電極の各々は円形状に形成されており、
   前記複数の送電電極の各々は正方形状に形成されており、
   前記複数の受電電極の各々の外径が、前記複数の送電電極の一辺の長さの半分以上であり且つ前記複数の送電電極の一辺の長さよりも小さく、
   互いに隣り合う前記受電電極の中心間距離が前記送電電極の対角線の長さよりも大きく、一の前記送電電極に重なり得る前記受電電極の中心が１つ以下である非接触電力伝送システム。
2. 前記第１送電電極と前記第２送電電極とが交互に配置されている請求項１に記載の非接触電力伝送システム。
3. 前記複数の送電電極は格子状に配置されている請求項１又は２に記載の非接触電力伝送システム。
4. 前記複数の送電電極のうち隣り合う送電電極間の間隙が、前記受電電極の外径よりも大きい請求項１から３のいずれか一項に記載の非接触電力伝送システム。
5. 前記複数の受電電極は格子状に配置されている請求項１から４のいずれか一項に記載の非接触電力伝送システム。
6. 前記複数の受電電極のうち隣り合う受電電極間の間隙が、前記送電電極の外径よりも小さい請求項１から５のいずれか一項に記載の非接触電力伝送システム。
7. 交流電源と、それぞれ前記交流電源と電気的に接続されているとともに送電面に沿って配置されている複数の送電電極と、を有する送電装置と、
   前記送電面に重ねて配置される受電面に沿って配置されていて前記送電電極と電界結合される複数の受電電極を有し、前記送電装置から非接触で電力供給を受ける受電装置と、
   を備える非接触電力伝送システムであって、
   前記複数の送電電極には、互いに逆位相となる第１送電電極と第２送電電極とが含まれ、
   前記複数の送電電極は格子状に配置されており、
   前記第１送電電極と前記第２送電電極とが交互に配置されており、
   前記複数の送電電極のうち隣り合う送電電極間の間隙が、前記受電電極の外径よりも大きく、
   前記複数の受電電極は格子状に配置されており、
   前記複数の受電電極のうち隣り合う受電電極間の間隙が、前記送電電極の外径よりも小さく、
   前記複数の受電電極の各々は円形状に形成されており、
   前記複数の送電電極の各々は正方形状に形成されており、
   前記複数の受電電極の各々の外径が、前記複数の送電電極の一辺の長さの半分以上であり且つ前記複数の送電電極の一辺の長さよりも小さく、
   互いに隣り合う前記受電電極の中心間距離が前記送電電極の対角線の長さよりも大きく、一の前記送電電極に重なり得る前記受電電極の中心が１つ以下である非接触電力伝送システム。
8. 前記交流電源は、互いに逆位相となる第１交流出力端子と第２交流出力端子とを有し、
   前記第１送電電極の各々は、個別の第１共振コイルを介して、前記第１交流出力端子と電気的に接続されており、
   前記第１送電電極と、当該第１送電電極と対応する前記第１共振コイルとにより、第１ＬＣ共振要素が構成されており、
   前記第２送電電極の各々は、個別の第２共振コイルを介して、前記第２交流出力端子と電気的に接続されており、
   前記第２送電電極と、当該第２送電電極と対応する前記第２共振コイルとにより、第２ＬＣ共振要素が構成されている請求項１から７のいずれか一項に記載の非接触電力伝送システム。
9. 前記第１ＬＣ共振要素の各々の共振周波数が互いに等しく、前記第２ＬＣ共振要素の各々の共振周波数が互いに等しく、前記第１ＬＣ共振要素と前記第２ＬＣ共振要素との共振周波数が互いに等しい請求項８に記載の非接触電力伝送システム。
10. 前記受電装置は、負荷とそれぞれ電気的に接続される第１受電出力端子と第２受電出力端子とを有し、
    前記受電電極の各々は、第１伝送線を介して前記第１受電出力端子と電気的に接続されているとともに、第２伝送線を介して前記第２受電出力端子と電気的に接続されており、
    前記第１伝送線には、第１整流素子が挿入されており、
    前記第２伝送線には、前記第１整流素子と同方向に電流を整流する第２整流素子が挿入されている請求項１から９のいずれか一項に記載の非接触電力伝送システム。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の非接触電力伝送システムの前記送電装置。
12. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の非接触電力伝送システムの前記受電装置。

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