特許 6016654 無線電力伝送システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6016654

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年10月26日

(54)【発明の名称】無線電力伝送システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/05 20160101AFI20161013BHJP

【ＦＩ】

   H02J50/05

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-17781(P2013-17781)

(22)【出願日】2013年1月31日

(65)【公開番号】特開2014-150651(P2014-150651A)

(43)【公開日】2014年8月21日

【審査請求日】2015年10月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100130247

【弁理士】

【氏名又は名称】江村 美彦

(74)【代理人】

【識別番号】100167863

【弁理士】

【氏名又は名称】大久保 恵

(72)【発明者】

【氏名】楠 正弘

(72)【発明者】

【氏名】増田 満

【審査官】 小池 堂夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１６０４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５３０４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２９６８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１５８４１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ５０／００−５０／９０

Ｈ０４Ｂ ５／００−５／０６

Ｈ０１Ｆ ３８／１４

Ｈ０１Ｆ ３８／１８

Ｈ０１Ｑ １／００−１／１０

Ｈ０１Ｑ １／２７−１／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

送電装置から受電装置に対して無線で交流電力を伝送する無線電力伝送システムにおいて、
前記送電装置は、
所定の距離を隔てて配置され、当該所定の距離を含む合計幅が近傍界であるλ／２π以下の長さを有する平板形状の第１および第２電極と、
前記第１および第２電極と交流電力発生部の２つの出力端子とをそれぞれ電気的に接続する第１および第２接続線と、
前記第１および第２電極と前記交流電力発生部の２つの出力端子の少なくとも一方の間に挿入される第１インダクタと、を有し、
前記受電装置は、
所定の距離を隔てて配置され、当該所定の距離を含む合計幅が近傍界であるλ／２π以下の長さを有する平板形状の第３および第４電極と、
前記第３および第４電極と負荷の２つの入力端子とをそれぞれ電気的に接続する第３および第４接続線と、
前記第３および第４電極と前記負荷の２つの入力端子の少なくとも一方の間に挿入される第２インダクタと、を有し、
前記第１乃至第４電極の少なくとも１つは、対向する電極から離れる方向に一部の端部が折り曲げられた折り曲げ部を有し、前記第１および第２電極と前記第１インダクタによって構成される送電用カプラの共振周波数と、前記第３および第４電極と前記第２インダクタによって構成される受電用カプラの共振周波数が略等しくなるように設定され、前記折り曲げ部は、電極に対して略直角になるように折り曲げられて構成されている
ことを特徴とする無線電力伝送システム。

【請求項2】

前記折り曲げ部は、前記カプラを構成する２枚の前記電極の隣接する一方の端部間に形成される電気力線の延長線上にある他方の端部が折り曲げられて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送システム。

【請求項3】

前記共振周波数において前記カプラに形成される電流経路の端部同士を結んだ方向を電界の方向としたとき、前記折り曲げ部の幅が前記電界と平行な方向の長さの２０〜４０％であることを特徴とする請求項１または２に記載の無線電力伝送システム。

【請求項4】

送電装置から受電装置に対して無線で交流電力を伝送する無線電力伝送システムにおいて、
前記送電装置は、
所定の距離を隔てて配置され、当該所定の距離を含む合計幅が近傍界であるλ／２π以下の長さを有する平板形状の第１および第２電極と、
前記第１および第２電極と交流電力発生部の２つの出力端子とをそれぞれ電気的に接続する第１および第２接続線と、
前記第１および第２電極と前記交流電力発生部の２つの出力端子の少なくとも一方の間に挿入される第１インダクタと、を有し、
前記受電装置は、
所定の距離を隔てて配置され、当該所定の距離を含む合計幅が近傍界であるλ／２π以下の長さを有する平板形状の第３および第４電極と、
前記第３および第４電極と負荷の２つの入力端子とをそれぞれ電気的に接続する第３および第４接続線と、
前記第３および第４電極と前記負荷の２つの入力端子の少なくとも一方の間に挿入される第２インダクタと、を有し、
前記第１乃至第４電極の少なくとも１つは、対向する電極から離れる方向に一部の端部が折り曲げられた折り曲げ部を有し、前記第１および第２電極と前記第１インダクタによって構成される送電用カプラの共振周波数と、前記第３および第４電極と前記第２インダクタによって構成される受電用カプラの共振周波数が略等しくなるように設定され、
前記折り曲げ部が円筒形状を有していることを特徴とする無線電力伝送システム。

【請求項5】

前記円筒形状の半径が電界と平行な方向の長さの４〜１２％であることを特徴とする請求項４に記載の無線電力伝送システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線電力伝送システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、電磁誘導を用いて、非接触の二つの電気回路間で電力の伝送を行う無線電力伝送装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平８−３４０２８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１に開示された技術では、電力を伝送するためのコイルにおける電力の損失が大きいため、電力を効率良く伝送できないという問題点がある。また、送電側と受電側のコイル間の距離が遠い場合には電力を効率良く伝送できないという問題点がある。

【0005】

そこで、本発明は、電力を遠くまで効率良く伝送できる無線電力伝送システムを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明は、送電装置から受電装置に対して無線で交流電力を伝送する無線電力伝送システムにおいて、前記送電装置は、所定の距離を隔てて配置され、当該所定の距離を含む合計幅が近傍界であるλ／２π以下の長さを有する平板形状の第１および第２電極と、前記第１および第２電極と交流電力発生部の２つの出力端子とをそれぞれ電気的に接続する第１および第２接続線と、前記第１および第２電極と前記交流電力発生部の２つの出力端子の少なくとも一方の間に挿入される第１インダクタと、を有し、前記受電装置は、所定の距離を隔てて配置され、当該所定の距離を含む合計幅が近傍界であるλ／２π以下の長さを有する平板形状の第３および第４電極と、前記第３および第４電極と負荷の２つの入力端子とをそれぞれ電気的に接続する第３および第４接続線と、前記第３および第４電極と前記負荷の２つの入力端子の少なくとも一方の間に挿入される第２インダクタと、を有し、前記第１乃至第４電極の少なくとも１つは、対向する電極から離れる方向に一部の端部が折り曲げられた折り曲げ部を有し、前記第１および第２電極と前記第１インダクタによって構成される送電用カプラの共振周波数と、前記第３および第４電極と前記第２インダクタによって構成される受電用カプラの共振周波数が略等しくなるように設定され、前記折り曲げ部は、電極に対して略直角になるように折り曲げられて構成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、電力を遠くまで効率良く伝送できる無線電力伝送システムを提供することができる。

【0007】

また、本発明の一側面は、前記折り曲げ部は、前記カプラを構成する２枚の前記電極の隣接する一方の端部間に形成される電気力線の延長線上にある他方の端部が折り曲げられて構成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、電極の投影面積を大きくすることなく、電力を遠くまで効率良く伝送することができる。

【0009】

また、本発明の一側面は、前記共振周波数において前記カプラに形成される電流経路の端部同士を結んだ方向を電界の方向としたとき、前記折り曲げ部の幅が前記電界と平行な方向の長さの２０〜４０％であることを特徴とする。
このような構成によれば、電極の投影面積に比して、電力を遠くまで効率良く伝送することができる。

【0010】

送電装置から受電装置に対して無線で交流電力を伝送する無線電力伝送システムにおいて、前記送電装置は、所定の距離を隔てて配置され、当該所定の距離を含む合計幅が近傍界であるλ／２π以下の長さを有する平板形状の第１および第２電極と、前記第１および第２電極と交流電力発生部の２つの出力端子とをそれぞれ電気的に接続する第１および第２接続線と、前記第１および第２電極と前記交流電力発生部の２つの出力端子の少なくとも一方の間に挿入される第１インダクタと、を有し、前記受電装置は、所定の距離を隔てて配置され、当該所定の距離を含む合計幅が近傍界であるλ／２π以下の長さを有する平板形状の第３および第４電極と、前記第３および第４電極と負荷の２つの入力端子とをそれぞれ電気的に接続する第３および第４接続線と、前記第３および第４電極と前記負荷の２つの入力端子の少なくとも一方の間に挿入される第２インダクタと、を有し、前記第１乃至第４電極の少なくとも１つは、対向する電極から離れる方向に一部の端部が折り曲げられた折り曲げ部を有し、前記第１および第２電極と前記第１インダクタによって構成される送電用カプラの共振周波数と、前記第３および第４電極と前記第２インダクタによって構成される受電用カプラの共振周波数が略等しくなるように設定され、前記折り曲げ部が円筒形状を有していることを特徴とする。
このような構成によれば、電極の投影面積を小さく保ちつつ、電力を遠くまで効率良く伝送することができる。

【0011】

また、本発明の一側面は、前記円筒形状の半径が電界と平行な方向の長さの４〜１２％であることを特徴とする。
このような構成によれば、電極の投影面積に比して、電力を遠くまで効率良く伝送することができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、電力を遠くまで効率良く伝送できる無線電力伝送システムを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】直列共振を利用する無線電力伝送システムを構成する送電装置の詳細な構成例を示す図である。

【図2】直列共振を利用する無線電力伝送システムの構成例を示す図である。

【図3】図２に示す無線電力伝送システムの等価回路である。

【図4】図２に示す無線電力伝送システムの伝送効率および反射損の周波数特性を示す図である。

【図5】図２に示す送電用カプラのインピーダンスのスミスチャートを示す図である。

【図6】図２に示す送受電用カプラの距離を短くした場合の伝送効率および反射損の周波数特性を示す図である。

【図7】図２に示す送受電用カプラの距離を短くした場合の送電用カプラのインピーダンスのスミスチャートを示す図である。

【図8】図２に示す送受電用カプラの距離を長くした場合の伝送効率および反射損の周波数特性を示す図である。

【図9】図２に示す送受電用カプラの距離を長くした場合の送電用カプラのインピーダンスのスミスチャートを示す図である。

【図10】図２に示す電極の面積を２倍にした場合の構成例を示す図である。

【図11】図１０に示す無線電力伝送システムの伝送効率および反射損の周波数特性を示す図である。

【図12】図１０に示す送電用カプラのインピーダンスのスミスチャートを示す図である。

【図13】本発明の第１実施形態に係る無線電力伝送システムの構成例を示す斜視図である。

【図14】図１３に示す第１実施形態の断面および各部寸法を示す図である。

【図15】図１３に示す第１実施形態の折り曲げ長さと距離との関係を示す図である。

【図16】電界の方向を説明するための図である。

【図17】図１３に示す第１実施形態の電界分布を示す図である。

【図18】図２に示す形態の電界分布を示す図である。

【図19】折り曲げ部を内側に折り曲げた場合の構成例である。

【図20】図１９に示す第１実施形態の各部の寸法を示す図である。

【図21】図１９に示す形態の折り曲げ長さと距離との関係を示す図である。

【図22】本発明の第２実施形態に係る無線電力伝送システムの構成例を示す斜視図である。

【図23】図２２に示す第２実施形態の各部の寸法を示す図である。

【図24】図２２に示す第２実施形態の折り曲げ部の半径と距離との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

次に、本発明の実施形態について説明する。

【0015】

（Ａ）直列共振を利用した無線伝送システムの説明
以下では、直列共振を利用した無線伝送システムについて説明した後に、本発明の実施形態について説明する。

【0016】

図１は直列共振を利用した無線電力伝送システムを構成する送電用カプラの詳細な構成例を示している。この図に示すように、直列共振を利用した無線電力伝送システムでは、送電用カプラ１１０は、矩形の板状形状を有する絶縁部材（誘電体基板）によって構成される回路基板１１８の表（おもて）面１１８Ａ上に、矩形形状を有する導電性部材によって構成される電極１１１，１１２が配置されて構成される。回路基板１１８の裏面１１８Ｂには、この図１の例では、電極等は配置されていない。具体的な構成例としては、例えば、ガラスエポキシ基板やガラスコンポジット基板等によって構成される回路基板１１８上に、銅等の導電性の薄膜によって電極１１１，１１２が形成される。電極１１１，１１２は、所定の距離ｄ１だけ離れた位置に平行に配置されている。また、距離ｄ１を含む電極１１１，１１２の幅Ｄは、これらの電極から放射される電界の波長をλとした場合に、λ／２πで示される近傍界よりも狭くなるように設定されている。

【0017】

回路基板１１８の電極１１１，１１２の短手方向の端部には、インダクタ１１３，１１４の一端がそれぞれ接続されている。また、インダクタ１１３，１１４の他端は、接続線１１５，１１６の一端にそれぞれ接続されている。接続線１１５，１１６は、電極１１１，１１２の領域およびこれらに挟まれる領域を回避するように配置されるとともに、これらの領域から遠ざかる方向（図１の左下方向）に伸延するように配置されている。より詳細には、電極１１１，１１２のそれぞれの矩形領域と、これら２つの電極１１１，１１２によって挟まれた領域を回避して配置されるとともに、これらの領域から遠ざかる方向に伸延するように配置されている。このように配置することで、電極１１１，１１２と接続線１１５，１１６の間の干渉を少なくすることができるので、伝送効率の低下を防止できる。接続線１１５，１１６は、例えば、同軸ケーブルまたは平衡ケーブルによって構成されている。なお、接続線１１５，１１６の他端は、図示しない交流電力発生部の出力端子にそれぞれ接続されている。接続線１１５，１１６によって送電用カプラ１１０に交流電力発生部が接続されることにより、送電装置が構成される。

【0018】

送電用カプラ１１０は、電極１１１，１１２が所定の距離ｄ１を隔てて配置されることによって形成されるキャパシタのキャパシタンスＣと、インダクタ１１３，１１４のインダクタンスＬによる直列共振回路を構成するので、これらによる固有の共振周波数ｆ_Ｃを有している。

【0019】

受電用カプラ１２０は、送電用カプラ１１０と同様の構成とされ、回路基板１２８の表面１２８Ａ上に、矩形形状を有する導電性部材によって構成される電極１２１，１２２およびインダクタ１２３，１２４が配置され、インダクタ１２３，１２４の他端に接続線１２５，１２６が接続されて構成される。電極１２１，１２２によって形成されるキャパシタのキャパシタンスＣと、インダクタ１２３，１２４のインダクタンスＬによる直列共振回路の共振周波数ｆ_Ｃは送電用カプラ１１０と略同じに設定される。接続線１２５，１２６は、例えば、同軸ケーブルまたは平衡ケーブルによって構成されている。受電用カプラ１２０の接続線１２５，１２６の他端には、図示しない負荷が接続される。接続線１２５，１２６によって受電用カプラ１２０に負荷が接続されることにより、受電装置が構成される。

【0020】

図２は、送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０を対向配置した状態を示す図である。この図に示すように、送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０は、回路基板１１８，１２８の表面１１８Ａ，１２８Ａが対向するように距離ｄ２を隔て、回路基板１１８，１２８が平行になるように配置される。

【0021】

図３は、図２に示す無線電力伝送システム１の等価回路を示す図である。この図３において、交流電力発生部２１１は、共振周波数に対応する周波数の交流電力を生成して出力する。電源部負荷２１２は、接続線１１５，１１６および接続線１２５，１２６の特性インピーダンスと等しい値を示し、Ｚ０の値を有している。インダクタ２１３はインダクタ１１３，１１４に対応し、Ｌ１の素子値を有している。抵抗２１４は、送電側回路、主にインダクタに付随する抵抗を示し、Ｒ１の素子値を有している。キャパシタ２１５は、電極１１１，１１２の間に生じる素子値Ｃ１のキャパシタである。キャパシタ２２１は、電極１２１，１２２の間に生じる素子値Ｃ２のキャパシタである。インダクタ２２２はインダクタ１２３，１２４に対応し、Ｌ２の素子値を有している。抵抗２２３は、受電側回路、主にインダクタに付随する抵抗を示し、Ｒ２の素子値を有している。負荷２２４は、交流電力発生部２１１から出力され、送電用カプラおよび受電用カプラを介して伝送された電力が供給される。キャパシタ２４１は、電極１１１，１１２と電極１２１，１２２の間に生じるキャパシタを示し、Ｃｍ１の素子値を有している。なお、負荷２２４は、例えば、整流装置および二次電池等によって構成されている。もちろん、これ以外であってもよい。

【0022】

つぎに、図２に示す直列共振を利用した無線電力伝送システムの動作について説明する。図４は、図２に示す無線電力伝送システムの送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０を２００ｍｍ隔てて対向配置した場合（ｄ２＝２００ｍｍの場合）における送電用カプラ１１０から受電用カプラ１２０への伝送効率η２１（＝｜Ｓ２１｜^２）と、反射損η１１（＝｜Ｓ１１｜^２）の周波数特性を示す図である。この図において横軸は伝送する交流電力の周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸は伝送効率を示している。図４に示す例では、２７ＭＨｚ周辺において、伝送効率約９５％を達成していることが分かる。なお、図２では、例えば、インダクタ１１３，１１４，１２３，１２４は、それぞれ、巻き数が１３回、インダクタンス値が２．８μＨとされ、回路基板１１８，１２８のサイズ（ＤとＬ）は２５０×２５０ｍｍとされ、電極１１１，１１２および電極１２１，１２２間のギャップｄ１は３４．４ｍｍとされている。

【0023】

図５は、図２に示す直列共振を利用した無線電力伝送システムの送電用カプラ１１０のインピーダンスＳ１１のスミスチャートを示している。この場合、測定器のポートインピーダンスは接続線路の特性インピーダンスＺ０（実数値）と等しい値に設定している。これらの図に示すように、図２に示す無線電力伝送システムでは、送電用カプラ１１０および受電用カプラ１２０のインピーダンスの軌跡は、スミスチャートの円の中心付近を通過することから、この付近において伝送を行うように設定することにより反射を抑えて効率良く電力を伝送することができる。

【0024】

図６および図７は、図２に示す無線電力伝送システムの送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０との間の距離ｄ２を図２の２００ｍｍよりも短い１００ｍｍに設定した場合の伝送効率および反射特性と、インピーダンスＳ１１のスミスチャートを示している。これらの図に示すように、送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０との間の距離ｄ２を短く設定すると、目的の周波数である２７ＭＨｚ以外の周波数にピークが２つ生じ、また、インピーダンスＳ１１の軌跡も整合する位置を２回通過する形状となっている。

【0025】

図８および図９は、図２に示す無線電力伝送システムの送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０との間の距離ｄ２を図２の２００ｍｍよりも長い３００ｍｍに設定した場合の伝送効率および反射特性と、インピーダンスＳ１１のスミスチャートを示している。これらの図に示すように、送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０との間の距離ｄ２を長く設定すると、インピーダンスが整合しないために、伝送効率が低下するとともに、反射が増加する。

【0026】

以上から、送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０との距離には最適値が存在し、その最適値からずれると電力を効率良く伝送することができなくなる。これを図３に示す等価回路で説明すると、送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０との距離が長くなると、キャパシタ２４１の素子値Ｃｍ１が減少する。このため、入力インピーダンスが小さくなるため不整合が生じる。このような不整合を解消する方法としては、素子値Ｃｍを大きくするために、電極の面積を増大することが考えられる。このように、電極の面積を大きくすることで、結合係数が増大するため、整合する距離を伸ばし、結果として、伝送する距離を延長することができる。

【0027】

図１０は、図２に比較してカプラの面積を２倍に増やした例である。この場合、結合係数が増加するので、伝送距離を図２の２００ｍｍに比較して、３５２ｍｍにした場合でも、図１１および図１２に示すように、図２の場合と略同様の伝送効率およびインピーダンス特性を得ることができる。

【0028】

しかし、このような方法では、電極設置のためのスペース（投影面積）が増大する。このため、例えば、設置スペースが限定される電気自動車等への充電のための設備では問題がある。もちろん、電気自動車以外のアプリケーションでも、サイズは小さい方が望ましい。

【0029】

（Ｂ）本発明の第１実施形態の説明
つぎに、図１３および図１４を参照して、本発明の第１実施形態に係る無線電力伝送システムの基本構成について説明する。図１３は第１実施形態の構成例を説明するための斜視図であり、図１４は図１３に示す第１実施形態の各部寸法および接続状態を示す図である。図１３および図１４に示す例では、図２に比較すると、電極１１１，１１２，１２１，１２２の端部が折り曲げられて折り曲げ部１１１ａ，１１２ａ，１２１ａ，１２２ａが形成されている。より詳細には、送電用カプラ１１０を構成する電極１１１，１１２は、送電用カプラ１１０を構成する２枚の電極の隣接する一方の端部間に形成される電気力線の延長線上にある他方の端部に折り曲げ部が設けられ、そこから、受電用カプラ１２０の電極から離れる方向に長さＬｒだけ略直角に折り曲げ部１１１ａ，１１２ａが形成されている。また、受電用カプラ１２０を構成する電極１２１，１２２も同様に、受電用カプラ１２０を構成する２枚の電極の隣接する一方の端部間に形成される電気力線の延長線上にある他方の端部に折り曲げ部が設けられ、そこから、送電用カプラ１１０の電極から離れる方向に長さＬｒだけ略直角に折り曲げ部１２１ａ，１２２ａが形成されている。なお、本明細書中において「折り曲げる」とは、図１３に示すように直角に折り曲げる場合のみならず、直角以外の角度（９０度未満および９０度を超える角度）に曲げる場合や、折り曲げ断面が直線的ではなく曲線的になる場合も含むものとする。また、図１３および図１４では、図面を簡略化するために、電極だけを示しているが、実際には図２と同様に誘電体基板を用いることができる。

【0030】

図１５は、図１３に示す第１実施形態の折り曲げ部１１１ａ，１１２ａ，１２１ａ，１２２ａの長さＬｒと、整合時の送受電用カプラの距離の関係を示す図である。この図１５において、横軸は折り曲げ部の長さＬｒを示し、縦軸は距離を示している。また、グラフの菱形は整合時の送受電用カプラの内側距離ｄ２を示し、三角形は整合時の送受電用カプラの外側距離ｄ３を示している。この図に示すように、折り曲げ部の長さＬｒを長くすると、菱形で示す伝送距離ｄ２が増加し、約７５ｍｍの折り曲げ時（Ｌｒ＝７５ｍｍの時）に伝送距離が極大となる。この結果、端部を折り曲げることにより、カプラの設置面積（投影面積）を増加することなく、伝送距離を伸ばすことが可能になる。なお、外側距離ｄ３は折り曲げの長さＬｒが長くなるにつれて略直線的に大きくなっているが、内側距離ｄ２が極大となるＬｒ＝７５ｍｍを超えると、傾きが減少している。また、折り曲げの長さＬｒとしては、図１５の例では、カプラの電界と平行な方向の長さの２０％から４０％程度となることが望ましい。すなわち、図１５の例では、カプラの電界と平行な方向の長さは２５０ｍｍであるので、その２０％から４０％の範囲は略５０ｍｍから１００ｍｍとなる。このような範囲では、折り曲げによる効果が十分に期待できる。もちろん、このような範囲のみに本発明が限定される訳ではない。ここで、電界の向きとは、共振周波数においてカプラに形成される「電流経路の両端」を「結んだ向き」とする。図面を参照して説明する。図１６には、共振周波数において送電用カプラ１１０および受電用カプラ１２０に形成される電流経路を点線で模式的に示している。「電流経路の両端」は、図中に中抜きの逆三角形（▽）で示した位置であり、両端を「結ぶ向き」、つまり、「電界の向き」は、両端に矢印を有する線分で示す方向Ｄｒ１，Ｄｒ２となる。

【0031】

図１７は図１３に示す第１実施形態をＹ方向から眺めた場合の電界の分布状態（Ｙ座標は電極のＹ方向中央部）を示すシミュレーション結果であり、図１８は端部を折り曲げない場合（図２の場合）のシミュレーション結果を示している。これらの図の比較から、図１７に示すように端部を折り曲げた場合には、折り曲げ端部における電界の結合領域（図中破線で囲んだ部分に存在する濃度が濃い領域）が増加している。このため、端部を折り曲げることにより、電界の結合領域を増加させ、これにより、投影面積を増加させることなく、伝送距離を伸ばすことが可能になる。

【0032】

なお、第１実施形態では電極の端部を、他方のカプラから遠ざかる方向（外側）に折り曲げるようにしたが、図１９および図２０に示すように、他方のカプラに近づく方向（内側）に折り曲げることもできる。しかし、その場合には、折り曲げ部が内側（他方のカプラ方向）に突出するため、図２１に示すように、伝送距離は折り曲げ部の長さが長くなるにつれて、整合時の外側距離（ｄ３）は増加するが、内側距離（ｄ２）は短くなってしまう。従って、電極の投影面積を大きくせずに、伝送距離を伸ばすためには、図１３および図１４に示すように、他方のカプラから遠ざかる方向（外側）に折り曲げることが望ましい。

【0033】

（Ｃ）本発明の第２実施形態の説明
つぎに、図２２および図２３を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。図２２は第２実施形態の構成例を説明するための斜視図であり、図２３は図２２に示す第２実施形態の各部寸法を示す図である。図２２および図２３に示す第２実施形態では、図２に比較すると、電極１１１，１１２，１２１，１２２の端部に円筒状の折り曲げ部１１１ｂ，１１２ｂ，１２１ｂ，１２２ｂが形成されている。より詳細には、送電用カプラ１１０を構成する電極１１１，１１２は、２枚の電極の隣接する一方の端部間に形成される電気力線の延長線上にある他方の端部が、受電用カプラ１２０の電極から離れる方向に半径がｒとなるように円筒状に折り曲げられて折り曲げ部１１１ｂ，１１２ｂが形成されている。また、受電用カプラ１２０を構成する電極１２１，１２２も同様に、２枚の電極の隣接する一方の端部間に形成される電気力線の延長線上にある他方の端部が、送電用カプラ１１０の電極から離れる方向に半径がｒとなるように円筒状に折り曲げられて折り曲げ部１２１ｂ，１２２ｂが形成されている。

【0034】

図２４は図２２および図２３に示す第２実施形態の折り曲げ部の円筒の半径ｒと、整合時の送受電用カプラの距離の関係を示す図である。この図２４において、横軸は折り曲げ部の円筒の半径ｒを示し、縦軸は距離を示している。また、グラフの菱形は整合時の送受電用カプラの内側距離ｄ２を示し、三角形は整合時の送受電用カプラの外側距離ｄ３を示している。この図に示すように、折り曲げ部の円筒の半径ｒを大きくすると、菱形で示す伝送距離ｄ２が増加し、半径が約２０ｍｍの時（ｒ＝２０ｍｍの時）に伝送距離が極大となる。この結果、端部を円筒状に折り曲げることにより、カプラの設置面積（投影面積）を増加することなく、伝送距離を伸ばすことが可能になる。なお、円筒形の半径ｒとしては、図２４の例では、カプラの電界と平行な方向の長さの４％から１２％程度となることが望ましい。すなわち、図２４の例では、カプラの電界と平行な方向の長さは２５０ｍｍであるので、その４％から１２％の範囲は略１０ｍｍから３０ｍｍとなる。このような範囲では、折り曲げによる効果が十分に期待できる。もちろん、このような範囲のみに本発明が限定される訳ではない。

【0035】

以上に説明したように、本発明の実施形態によれば、折り曲げ部を設けることにより、電界の結合領域を増やし、投影面積を増加させることなく、伝送距離を伸ばすことが可能になる。また、本実施形態によれば、端部を折り曲げることにより、極板の強度を向上させることができる。このため、強度を高めるための補強が不要になるため、コストを低減することができるという副次的な効果も期待できる。

【0036】

（Ｄ）変形実施形態
第１実施形態では、端部を直角に折り曲げるようにしたが、例えば、直角以外の角度でもよい。例えば、電極との角度が９０度未満となるようにしたり、９０度を超える角度となるようにしたりしてもよい。

【0037】

また、第１実施形態では、端部は断面が直線状に曲げるようにしたが、断面が曲線状に曲げるようにしてもよい。また、第２実施形態では端部は真円状の円柱形状を有するようにしたが楕円形状であったり、あるいは、多角形状であったりしてもよい。

【0038】

また、第２実施形態では形成された楕円の端部は極板の平板状の部分に接触するようにしたが、端部は平板状の部分に接触しないように構成することも可能である。また、折り曲げ部として、極板とは別の部材によって円筒を形成し、この円筒を溶接等によって接続するようにしてもよい。第１実施形態の場合にも、電極を折り曲げるのではなく、別の部材を溶接することによって折り曲げ部を形成するようにしてもよい。

【0039】

また、第１および第２実施形態では、図面を省略するために、誘電体基板については図示を省略したが、実際には誘電体基板の上に図２または図２２に示す電極を形成することができる。

【0040】

また、第１および第２実施形態では、折り曲げ部は、電極１１１，１１２，１２１，１２２の全てに設けるようにしたが、これらの少なくとも１つに設けるようにしてもよい。例えば、受電用カプラ１２０だけに折り曲げ部を設けるようにしてもよい。なお、全ての極板に折り曲げ部を設けない場合であっても、送電用カプラ１１０と受電用カプラ１２０の共振周波数が等しくなるように設定すればよい。また、第１実施形態の折り曲げ部と、第２実施形態の折り曲げ部の双方を合わせて設けるようにしてもよい。

【0041】

また、第１および第２実施形態では、折り曲げ部は、電極１１１，１１２，１２１，１２２の外側の端部（図のＸ方向の外側端部）に設けるようにしたが、これ以外の部分、例えば、Ｙ方向の端部に設けることも可能である。

【0042】

また、以上の各実施形態では、接続線１１５，１１６と電極１１１，１１２の間に２つのインダクタ１１３，１１４を挿入するようにしたが、これらのいずれか一方に挿入するようにしてもよい。同様に、接続線１２５，１２６と電極１２１，１２２の間に２つのインダクタ１２３，１２４を挿入するようにしたが、これらのいずれか一方に挿入するようにしてもよい。

【0043】

また、以上の実施形態では、インダクタとしては、導体線を円柱状に巻回して構成するようにしたが、例えば、マイクロストリップラインで使用されるような、平面上を蛇行する形状を有するものや、平面上で螺旋形状を有するものによって構成するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0044】

１１０ 送電用カプラ
１１１，１１２ 電極
１１１ａ，１１２ａ 折り曲げ部
１１３，１１４ インダクタ
１１５，１１６ 接続線
１２０ 受電用カプラ
１２１，１２２ 電極
１２１ａ，１２２ａ 折り曲げ部
１２３，１２４ インダクタ
１２５，１２６ 接続線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】