特許 6199058 無線電力伝送によって電力供給される被給電機器の受電電圧制御方法、当該受電電圧制御方法によって調整された無線電力伝送装置、及び、その無線電力伝送装置の製造方法

(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】6199058

(24)【登録日】2017年9月1日

(45)【発行日】2017年9月20日

(54)【発明の名称】無線電力伝送によって電力供給される被給電機器の受電電圧制御方法、当該受電電圧制御方法によって調整された無線電力伝送装置、及び、その無線電力伝送装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/12 20160101AFI20170911BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20170911BHJP

【ＦＩ】

   H02J50/12

   H02J7/00 301D

【請求項の数】13

【全頁数】33

(21)【出願番号】特願2013-62242(P2013-62242)

(22)【出願日】2013年3月25日

(65)【公開番号】特開2014-187843(P2014-187843A)

(43)【公開日】2014年10月2日

【審査請求日】2015年12月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003964

【氏名又は名称】日東電工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】特許業務法人梶・須原特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】畑中 武蔵

(72)【発明者】

【氏名】津田 尚

【審査官】 猪瀬 隆広

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１３５１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１５７１１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−１４２７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１０６１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０６５７３２（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 特開２０１２−１８２９８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ５０／００−５０／９０

Ｈ０２Ｊ ７／００− ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４− ７／３６

Ｂ６０Ｌ １１／１８

Ｈ０４Ｂ ５／００− ５／０６

Ｇ０６Ｋ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

無線電力伝送装置を構成する、少なくとも給電コイル及び給電共振器を備えた給電モジュールから、少なくとも受電共振器及び受電コイルを備えた受電モジュールに対して共振現象によって電力を供給し、当該供給された電力を前記受電コイルに接続された被給電機器に給電する際の前記被給電機器の受電電圧の制御方法であって、
前記給電モジュールに供給する電力の駆動周波数が、前記給電モジュール及び受電モジュールにおける共振周波数とはならない値で供給し、
前記給電コイルを構成する、コイルＬ１を含む各回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ１、
前記給電共振器を構成する、コイルＬ２を含む各回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ２、
前記受電共振器を構成する、コイルＬ３を含む各回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ３、
前記受電コイルを構成する、コイルＬ４を含む各回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ４、
前記被給電機器の合計の負荷インピーダンスをＺＬ、
前記給電コイルのコイルＬ１と前記給電共振器のコイルＬ２との間の相互インダクタンスをＭ１２、
前記給電共振器のコイルＬ２と前記受電共振器のコイルＬ３との間の相互インダクタンスをＭ２３、
前記受電共振器のコイルＬ３と前記受電コイルのコイルＬ４との間の相互インダクタンスをＭ３４、
前記給電コイルに入力される入力電流をＩ１、
とし、
前記給電コイル、前記給電共振器、前記受電共振器、及び、前記受電コイルを構成する複数の回路素子の各素子値からなる複数のインピーダンスの各インピーダンス、及び、複数の相互インダクタンスの各インダクタンスをパラメータとして、
当該パラメータをそれぞれ変えることにより、下記関係式により導出される前記被給電機器の受電電圧ＶＬを制御することを特徴とする受電電圧制御方法。

【請求項2】

前記給電コイルと前記給電共振器との間における結合係数ｋ１２、前記給電共振器と前記受電共振器との間における結合係数ｋ２３、及び、前記受電共振器と前記受電コイルとの間における結合係数ｋ３４の値の少なくとも１つを調整することにより、前記被給電機器の受電電圧を調整することを特徴とする請求項１に記載の受電電圧制御方法。

【請求項3】

前記各結合係数ｋ１２、ｋ２３、ｋ３４の値は、それぞれ前記給電コイルと前記給電共振器との間の距離、前記給電共振器と前記受電共振器との間の距離、及び、前記受電共振器と前記受電コイルとの間の距離の少なくとも１つを変化させることにより調整されることを特徴とする請求項２に記載の受電電圧制御方法。

【請求項4】

前記給電共振器と前記受電共振器との間の距離、及び、前記受電共振器と前記受電コイルとの間の距離を固定した場合、
前記被給電機器の受電電圧は、
前記給電コイルと前記給電共振器との間の距離を短くするにつれて、前記給電コイルと前記給電共振器との間における前記結合係数ｋ１２の値が大きくなり、前記結合係数ｋ１２の値が大きくなるにつれて、当該被給電機器の受電電圧が小さくなる特性に基づいて調整されることを特徴とする請求項３に記載の受電電圧制御方法。

【請求項5】

前記給電コイルと前記給電共振器との間の距離、及び、前記給電共振器と前記受電共振器との間の距離を固定した場合、
前記被給電機器の受電電圧は、
前記受電共振器と前記受電コイルとの間の距離を短くするにつれて、前記受電共振器と前記受電コイルとの間における前記結合係数ｋ３４の値が大きくなり、前記結合係数ｋ３４の値が大きくなるにつれて、当該被給電機器の受電電圧が大きくなる特性に基づいて調整されることを特徴とする請求項３に記載の受電電圧制御方法。

【請求項6】

前記コイルＬ１、前記コイルＬ２、前記コイルＬ３、及び、前記コイルＬ４におけるインダクタンスの値の少なくとも１つを調整することにより、前記被給電機器の受電電圧を調整することを特徴とする請求項１に記載の受電電圧制御方法。

【請求項7】

前記コイルＬ２、前記コイルＬ３、及び、前記コイルＬ４におけるインダクタンスの値を固定した場合、
前記被給電機器の受電電圧は、
前記コイルＬ１の値が大きくなるにつれて、前記被給電機器の受電電圧が小さくなる特性に基づいて調整されることを特徴とする請求項６に記載の受電電圧制御方法。

【請求項8】

前記コイルＬ１、前記コイルＬ３、及び、前記コイルＬ４におけるインダクタンスの値を固定した場合、
前記被給電機器の受電電圧は、
前記コイルＬ２の値が大きくなるにつれて、前記被給電機器の受電電圧が小さくなる特性に基づいて調整されることを特徴とする請求項６に記載の受電電圧制御方法。

【請求項9】

前記コイルＬ１、前記コイルＬ２、及び、前記コイルＬ４におけるインダクタンスの値を固定した場合、
前記被給電機器の受電電圧は、
前記コイルＬ３の値が大きくなるにつれて、前記被給電機器の受電電圧が大きくなる特性に基づいて調整されることを特徴とする請求項６に記載の受電電圧制御方法。

【請求項10】

前記コイルＬ１、前記コイルＬ２、及び、前記コイルＬ３におけるインダクタンスの値を固定した場合、
前記被給電機器の受電電圧は、
前記コイルＬ４の値が大きくなるにつれて、前記被給電機器の受電電圧が大きくなる特性に基づいて調整されることを特徴とする請求項６に記載の受電電圧制御方法。

【請求項11】

前記給電モジュール及び前記受電モジュールを構成する前記複数の回路素子の各素子値からなる複数のインピーダンスの各インピーダンス、及び、複数の相互インダクタンスの各インダクタンスをパラメータとして、当該パラメータをそれぞれ変えることにより、前記給電モジュールに供給する電力の前記駆動周波数に対する伝送特性の値が、前記共振周波数よりも低い駆動周波数帯域及び前記共振周波数よりも高い駆動周波数帯域にそれぞれピークを有するように設定し、
前記給電モジュールに供給する電力の駆動周波数は、前記共振周波数よりも低い駆動周波数帯域に現れる伝送特性のピーク値に対応する帯域、又は、前記共振周波数よりも高い駆動周波数帯域に現れる伝送特性のピーク値に対応する帯域であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の受電電圧制御方法。

【請求項12】

請求項１〜１１のいずれかに記載の受電電圧制御方法により調整されたことを特徴とする無線電力伝送装置。

【請求項13】

無線電力伝送装置を構成する、少なくとも給電コイル及び給電共振器を備えた給電モジュールから、少なくとも受電共振器及び受電コイルを備え、被給電機器が接続された受電モジュールに対して共振現象によって供給する電力の駆動周波数を、前記給電モジュール及び前記受電モジュールにおける共振周波数とはならない値で供給する無線電力伝送装置の製造方法であって、
前記給電コイルを構成する、コイルＬ１を含む各回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ１、
前記給電共振器を構成する、コイルＬ２を含む各回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ２、
前記受電共振器を構成する、コイルＬ３を含む各回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ３、
前記受電コイルを構成する、コイルＬ４を含む各回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ４、
前記被給電機器の合計の負荷インピーダンスをＺＬ、
前記給電コイルのコイルＬ１と前記給電共振器のコイルＬ２との間の相互インダクタンスをＭ１２、
前記給電共振器のコイルＬ２と前記受電共振器のコイルＬ３との間の相互インダクタンスをＭ２３、
前記受電共振器のコイルＬ３と前記受電コイルのコイルＬ４との間の相互インダクタンスをＭ３４、
前記給電コイルに入力される入力電流をＩ１、
とし、
前記給電コイル、前記給電共振器、前記受電共振器、及び、前記受電コイルを構成する複数の回路素子の各素子値からなる複数のインピーダンスの各インピーダンス、及び、複数の相互インダクタンスの各インダクタンスをパラメータとして、当該パラメータをそれぞれ変えることにより、下記関係式により導出される、前記受電モジュールに接続された前記被給電機器に給電する際の当該被給電機器の受電電圧ＶＬを、調整する工程を含むことを特徴とする無線電力伝送装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線電力伝送によって電力供給される被給電機器の受電電圧制御方法、当該受電電圧制御方法によって調整された無線電力伝送装置、及び、その無線電力伝送装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ノート型ＰＣ、タブレット型ＰＣ、デジタルカメラ、携帯電話、携帯ゲーム機、イヤホン型音楽プレイヤー、無線式ヘッドセット、補聴器、レコーダーなど人が携帯しながら使用できる携帯型の電子機器が急速に普及してきている。そして、これらの携帯型の電子機器の多くには充電池が搭載されており、定期的な充電が必要とされる。この電子機器の充電池への充電作業を簡易にするために、給電装置と電子機器に搭載された受電装置との間で無線による電力伝送を利用した給電技術（磁界を変化させて電力伝送を行う無線電力伝送技術）により、充電池を充電する機器が増えつつある。

【0003】

例えば、無線電力伝送技術としては、コイル間の電磁誘導を利用して電力伝送を行う技術や（例えば、特許文献１参照）、給電装置及び受電装置が備える共振器（コイル）間の共振現象（磁界共鳴状態）を利用して磁場を結合させることにより電力伝送を行う技術が挙げられる（例えば、特許文献２参照）。

【0004】

このような無線電力伝送技術を使用することにより安定的に充電池を充電するには、充電池を含む被給電機器（安定回路、充電回路、充電池等）にかかる電圧（受電電圧）を、駆動電圧以上（機器が性能を発揮する電圧）で、且つ、被給電機器が有する耐電圧以下にすることが求められる。その理由としては、被給電機器に印加される電圧が駆動電圧より小さいと、被給電機器が動作しないこと、一方で、被給電機器に印加される電圧が耐電圧より大きいと、被給電機器が壊れてしまうおそれがある。

【0005】

上記要求に答えるために、被給電機器に印加される電圧を調整するために、別個に昇圧回路や降圧回路などの電圧調整器を設けることが考えられる。

【0006】

しかしながら、電圧調整器を新たに設けることは、携帯性・コンパクト化・低コスト化が求められる携帯電子機器においては、部品点数が多くなってしまい不都合である。

【0007】

そこで、新たな機器を設けずに、無線電力伝送を行う給電装置及び受電装置を構成する抵抗器やコンデンサやコイルなどの容量などを調整することにより、被給電機器の受電電圧を制御することが考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許第４６２４７６８号公報

【特許文献2】特開２０１０−２３９７６９号公報

【特許文献3】特開２０１１−０５０１４０号公報

【特許文献4】特開２０１２−１８２９７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

もっとも、特許文献３の背景技術（段落[０００８]〜[００１０]参照）、特許文献４のワイヤレス電力伝送システムの明細書中にも記載されているように、給電装置に供給する電力の駆動周波数に、給電装置及び受電装置が備える共振器が有する共振周波数を一致させる（若しくは、駆動周波数を、給電装置及び受電装置が備える共振器が有する共振周波数に一致させる）ことにより、ワイヤレス給電における電力伝送効率を最大とすることができることが一般的に知られており（特許文献４の段落[００１３]参照）、電力伝送効率の最大化を求めてこのような設定にするのが一般的である。そして、このような給電装置及び受電装置における共振器は、それぞれＬＣ共振回路を含む構成にされているため、電力伝送効率を最大にするには、給電装置及び受電装置におけるＬＣ共振回路はそれぞれの共振周波数が駆動周波数に一致するような値（コンデンサやコイルなどの容量：共振条件 ωＬ＝１/ωＣ）に必然的に決定されてしまう（特許文献４の段落[００２７]参照）。

【0010】

このように、ワイヤレス給電における電力伝送効率を最大化するために、給電装置に供給する電力の駆動周波数を共振周波数と一致させることが一般的であるが、ＬＣ共振回路のコンデンサやコイルなどの容量が予め決まってしまい、ＬＣ共振回路のコンデンサやコイルなどの容量を、被給電機器に印加される受電電圧を制御するパラメータとして自由に変更できなくなってしまう。即ち、被給電機器に印加される受電電圧を制御するために、ＬＣ共振回路のコンデンサやコイルなどの容量を自由に設定できないことは、携帯性・コンパクト化・低コスト化が求められる携帯型の電子機器の設計に対する自由度が低いことを意味する。

【0011】

そこで、本発明の目的は、無線電力伝送を行う給電装置及び受電装置に設けられた回路素子の容量などを自由に調整することにより、被給電機器に印加される受電電圧を制御することができる受電電圧制御方法、当該受電電圧制御方法によって調整された無線電力伝送装置、及び、その無線電力伝送装置の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決するための発明の一つは、無線電力伝送装置を構成する給電モジュールから受電モジュールに対して磁界を変化させて電力を供給し、当該供給された電力を前記受電モジュールに接続された被給電機器に給電する際の前記被給電機器の受電電圧の制御方法であって、前記給電モジュールに供給する電力の駆動周波数が、前記給電モジュール及び前記受電モジュールにおける共振周波数とはならない値で供給し、前記給電モジュール及び前記受電モジュールを構成する複数の回路素子の各素子値をパラメータとして、当該パラメータをそれぞれ変えることにより、前記被給電機器の受電電圧を調整することを特徴としている。

【0013】

上記方法によれば、給電モジュールに供給する電力の駆動周波数を、給電モジュール及び受電モジュールにおける共振周波数とはならない値で供給することにより、給電モジュール及び受電モジュールを構成する複数の回路素子の各素子値を、被給電機器の受電電圧を調整するパラメータとして自由に変更することができるようになる。そして、当該パラメータをそれぞれ変えることにより、被給電機器の受電電圧を調整することができる。このように被給電機器の受電電圧を調整することができれば、受電電圧を被給電機器が有する耐電圧以下、且つ、受電電圧を被給電機器が有する駆動電圧以上に保持することができる。
また、被給電機器の受電電圧を制御するために、給電モジュール及び受電モジュールを構成する複数の回路素子の各素子値をパラメータとして自由に設定できることになり、無線電力伝送装置の設計自由度を高めて、無線電力伝送装置自体の携帯性・コンパクト化・低コスト化を実現することができる。

【0014】

また、上記課題を解決するための発明の一つは、少なくとも給電コイル及び給電共振器を備えた給電モジュールから、少なくとも受電共振器及び受電コイルを備えた受電モジュールに対して共振現象によって電力を供給し、当該供給された電力を前記受電コイルに接続された被給電機器に給電する際の前記被給電機器の受電電圧の制御方法であって、
前記給電モジュールに供給する電力の駆動周波数が、前記給電モジュール及び受電モジュールにおける共振周波数とはならない値で供給し、前記給電コイルを構成する、コイルＬ_１を含む各回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ_１、前記給電共振器を構成する、コイルＬ_２を含む各回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ_２、前記受電共振器を構成する、コイルＬ_３を含む各回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ_３、前記受電コイルを構成する、コイルＬ_４を含む各回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ_４、前記被給電機器の合計の負荷インピーダンスをＺ_Ｌ、前記給電コイルのコイルＬ_１と前記給電共振器のコイルＬ_２との間の相互インダクタンスをＭ_１２、前記給電共振器のコイルＬ_２と前記受電共振器のコイルＬ_３との間の相互インダクタンスをＭ_２３、前記受電共振器のコイルＬ_３と前記受電コイルのコイルＬ_４との間の相互インダクタンスをＭ_３４、前記給電コイルに入力される入力電流をＩ_１、とし、前記給電コイル、前記給電共振器、前記受電共振器、及び、前記受電コイルを構成する複数の回路素子の各素子値、及び、前記相互インダクタンスをパラメータとして、当該パラメータをそれぞれ変えることにより、下記関係式により導出される前記被給電機器の受電電圧Ｖ_Ｌを制御することを特徴としている。

【0015】

上記方法によれば、少なくとも給電コイル及び給電共振器を備えた給電モジュールから、少なくとも受電共振器及び受電コイルを備えた受電モジュールに対して共振現象によって電力を供給し、供給された電力を受電コイルに接続された被給電機器に給電する際の被給電機器の受電電圧の制御方法に関して、上記関係式を満たすようにパラメータをそれぞれ変えることにより、被給電機器の受電電圧を調整することができる。このように、被給電機器の受電電圧を調整するために、給電モジュール及び受電モジュールを構成する複数の回路素子の各素子値をパラメータとして、上記関係式を満たすように自由に設定できることになり、無線電力伝送装置の設計自由度を高めて、無線電力伝送装置自体の携帯性・コンパクト化・低コスト化を実現することができる。

【0016】

また、上記課題を解決するための発明の一つは、前記給電コイルと前記給電共振器との間における結合係数ｋ_１２、前記給電共振器と前記受電共振器との間における結合係数ｋ_２３、及び、前記受電共振器と前記受電コイルとの間における結合係数ｋ_３４の値の少なくとも１つを調整することにより、前記被給電機器の受電電圧を調整することを特徴とする受電電圧制御方法である。

【0017】

上記方法によれば、少なくとも給電コイル及び給電共振器を備えた給電モジュールから、少なくとも受電共振器及び受電コイルを備えた受電モジュールに対して共振現象によって電力を供給し、供給された電力を受電コイルに接続された被給電機器に給電する際の被給電機器の受電電圧を制御することを目的に、給電コイルと給電共振器との間における結合係数ｋ_１２、給電共振器と受電共振器との間における結合係数ｋ_２３、及び、受電共振器と受電コイルとの間における結合係数ｋ_３４の値を調整することによって、被給電機器の受電電圧を調整することができる。

【0018】

また、上記課題を解決するための発明の一つは、前記各結合係数ｋ_１２、ｋ_２３、ｋ_３４の値は、それぞれ前記給電コイルと前記給電共振器との間の距離、前記給電共振器と前記受電共振器との間の距離、及び、前記受電共振器と前記受電コイルとの間の距離の少なくとも１つを変化させることにより調整されることを特徴とする受電電圧制御方法である。

【0019】

上記方法によれば、給電コイルと給電共振器との間の距離を変化させることにより、結合係数ｋ_１２の値を変化させることができ、給電共振器と受電共振器との間の距離を変化させることにより、結合係数ｋ_２３の値を変化させることができ、受電共振器と受電コイルとの間の距離を変化させることにより、結合係数ｋ_３４の値を変化させることができる。これによれば、給電コイルと給電共振器との間の距離、給電共振器と受電共振器との間の距離、及び、受電共振器と受電コイルとの間の距離を物理的に変化させるという簡易な作業により、それぞれのコイル間の結合係数の値を変えることができる。即ち、給電コイルと給電共振器との間の距離、給電共振器と受電共振器との間の距離、及び、受電共振器と受電コイルとの間の距離を物理的に変化させるという簡易な作業によって、被給電機器の受電電圧を調整することができる。

【0020】

また、上記課題を解決するための発明の一つは、前記給電共振器と前記受電共振器との間の距離、及び、前記受電共振器と前記受電コイルとの間の距離を固定した場合、前記被給電機器の受電電圧は、前記給電コイルと前記給電共振器との間の距離を短くするにつれて、前記給電コイルと前記給電共振器との間における前記結合係数ｋ_１２の値が大きくなり、前記結合係数ｋ_１２の値が大きくなるにつれて、当該被給電機器の受電電圧が小さくなる特性に基づいて調整されることを特徴とする受電電圧制御方法である。

【0021】

上記方法によれば、給電共振器と受電共振器との間の距離、及び、受電共振器と受電コイルとの間の距離を固定した場合、給電コイルと給電共振器との間の距離を短くすることにより、給電コイルと給電共振器との間における結合係数ｋ_１２の値を大きくし、結合係数ｋ_１２の値を大きくすることにより被給電機器の受電電圧を小さくすることができる。逆に、給電コイルと給電共振器との間の距離を長くすることにより、給電コイルと給電共振器との間における結合係数ｋ_１２の値を小さくし、結合係数ｋ_１２の値を小さくすることにより被給電機器の受電電圧を大きくすることができる。
上記特性を利用した受電電圧制御方法では、給電コイルと給電共振器との間の距離を物理的に変化させるという簡易な作業によって、被給電機器の受電電圧を調整することができる。換言すると、被給電機器の受電電圧の調整を、無線電力伝送装置において新たな機器を設けずに実現することができる。即ち、無線電力伝送装置の部品点数を増やさずに、被給電機器の受電電圧を調整することが可能となる。

【0022】

また、上記課題を解決するための発明の一つは、前記給電コイルと前記給電共振器との間の距離、及び、前記給電共振器と前記受電共振器との間の距離を固定した場合、前記被給電機器の受電電圧は、前記受電共振器と前記受電コイルとの間の距離を短くするにつれて、前記受電共振器と前記受電コイルとの間における前記結合係数ｋ_３４の値が大きくなり、前記結合係数ｋ_３４の値が大きくなるにつれて、当該被給電機器の受電電圧が大きくなる特性に基づいて調整されることを特徴とする受電電圧制御方法である。

【0023】

上記方法によれば、給電コイルと給電共振器との間の距離、及び、給電共振器と受電共振器との間の距離を固定した場合、受電共振器と受電コイルとの間の距離を短くすることにより、受電共振器と受電コイルとの間における結合係数ｋ_３４の値を大きくし、結合係数ｋ_３４の値を大きくすることにより被給電機器の受電電圧を大きくすることができる。逆に、受電共振器と受電コイルとの間の距離を長くすることにより、受電共振器と受電コイルとの間における結合係数ｋ_３４の値を小さくし、結合係数ｋ_３４の値を小さくすることにより被給電機器の受電電圧を小さくすることができる。
上記特性を利用した受電電圧制御方法では、受電共振器と受電コイルとの間の距離を物理的に変化させるという簡易な作業によって、被給電機器の受電電圧を調整することができる。換言すると、被給電機器の受電電圧の調整を、無線電力伝送装置において新たな機器を設けずに実現することができる。即ち、無線電力伝送装置の部品点数を増やさずに、被給電機器の受電電圧を調整することが可能となる。

【0024】

また、上記課題を解決するための発明の一つは、前記コイルＬ_１、前記コイルＬ_２、前記コイルＬ_３、及び、前記コイルＬ_４におけるインダクタンスの値の少なくとも１つを調整することにより、前記被給電機器の受電電圧を調整することを特徴とする受電電圧制御方法である。

【0025】

上記方法によれば、少なくとも給電コイル及び給電共振器を備えた給電モジュールから、少なくとも受電共振器及び受電コイルを備えた受電モジュールに対して共振現象によって電力を供給し、供給された電力を受電コイルに接続された被給電機器に給電する際の被給電機器の受電電圧を制御することを目的に、給電コイルのコイルＬ_１、給電共振器のコイルＬ_２、受電共振器のコイルＬ_３、及び、受電コイルのコイルＬ_４におけるインダクタンスの値の少なくとも１つを調整することによって、被給電機器の受電電圧を調整することができる。

【0026】

また、上記課題を解決するための発明の一つは、前記コイルＬ_２、前記コイルＬ_３、及び、前記コイルＬ_４におけるインダクタンスの値を固定した場合、前記被給電機器の受電電圧は、前記コイルＬ_１の値が大きくなるにつれて、前記被給電機器の受電電圧が小さくなる特性に基づいて調整されることを特徴とする受電電圧制御方法である。

【0027】

上記方法によれば、コイルＬ_２、コイルＬ_３、及び、コイルＬ_４におけるインダクタンスの値を固定した場合、コイルＬ_１の値を大きくすることにより、被給電機器の受電電圧を小さくすることができる。逆に、コイルＬ_１の値を小さくすることにより、被給電機器の受電電圧を大きくすることができる。

【0028】

また、上記課題を解決するための発明の一つは、前記コイルＬ_１、前記コイルＬ_３、及び、前記コイルＬ_４におけるインダクタンスの値を固定した場合、前記被給電機器の受電電圧は、前記コイルＬ_２の値が大きくなるにつれて、前記被給電機器の受電電圧が小さくなる特性に基づいて調整されることを特徴とする受電電圧制御方法である。

【0029】

上記方法によれば、コイルＬ_１、コイルＬ_３、及び、コイルＬ_４におけるインダクタンスの値を固定した場合、コイルＬ_２の値を大きくすることにより、被給電機器の受電電圧を小さくすることができる。逆に、コイルＬ_２の値を小さくすることにより、被給電機器の受電電圧を大きくすることができる。

【0030】

また、上記課題を解決するための発明の一つは、前記コイルＬ_１、前記コイルＬ_２、及び、前記コイルＬ_４におけるインダクタンスの値を固定した場合、前記被給電機器の受電電圧は、前記コイルＬ_３の値が大きくなるにつれて、前記被給電機器の受電電圧が大きくなる特性に基づいて調整されることを特徴とする受電電圧制御方法である。

【0031】

上記方法によれば、コイルＬ_１、コイルＬ_２、及び、コイルＬ_４におけるインダクタンスの値を固定した場合、コイルＬ_３の値を大きくすることにより、被給電機器の受電電圧を大きくすることができる。逆に、コイルＬ_３の値を小さくすることにより、被給電機器の受電電圧を小さくすることができる。

【0032】

また、上記課題を解決するための発明の一つは、前記コイルＬ_１、前記コイルＬ_２、及び、前記コイルＬ_３におけるインダクタンスの値を固定した場合、前記被給電機器の受電電圧は、前記コイルＬ_４の値が大きくなるにつれて、前記被給電機器の受電電圧が大きくなる特性に基づいて調整されることを特徴とする受電電圧制御方法である。

【0033】

上記方法によれば、コイルＬ_１、コイルＬ_２、及び、コイルＬ_３におけるインダクタンスの値を固定した場合、コイルＬ_４の値を大きくすることにより、被給電機器の受電電圧を大きくすることができる。逆に、コイルＬ_４の値を小さくすることにより、被給電機器の受電電圧を小さくすることができる。

【0034】

また、上記課題を解決するための発明の一つは、前記給電モジュール及び前記受電モジュールを構成する前記複数の回路素子の各素子値、及び、前記相互インダクタンスをパラメータとして、当該パラメータをそれぞれ変えることにより、前記給電モジュールに供給する電力の前記駆動周波数に対する伝送特性の値が、前記共振周波数よりも低い駆動周波数帯域及び前記共振周波数よりも高い駆動周波数帯域にそれぞれピークを有するように設定し、前記給電モジュールに供給する電力の駆動周波数は、前記共振周波数よりも低い駆動周波数帯域に現れる伝送特性のピーク値に対応する帯域、又は、前記共振周波数よりも高い駆動周波数帯域に現れる伝送特性のピーク値に対応する帯域であることを特徴とする受電電圧制御方法である。

【0035】

上記方法によれば、給電モジュールに供給する電力の駆動周波数に対する伝送特性の値が、給電モジュール及び受電モジュールにおける共振周波数よりも低い駆動周波数帯域及び共振周波数よりも高い駆動周波数帯域にそれぞれピークを有するように設定した場合に、給電モジュールに供給する電力の駆動周波数を、共振周波数よりも低い駆動周波数帯域に現れる伝送特性のピーク値に対応する帯域の周波数に設定することにより、比較的高い伝送特性を確保することができる。
また、この場合、給電モジュールの外周側に発生する磁界と受電モジュールの外周側に発生する磁界とが打ち消し合うことにより、給電モジュール及び受電モジュールの外周側に、磁界による影響が低減されて、給電モジュール及び受電モジュールの外周側以外の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間を形成することができる。これにより、形成した磁界空間に、磁界の影響を受けたくない回路等を格納することで、スペースの有効活用ができ、無線電力伝送装置自体の小型化を図ることが可能になる。
一方、給電モジュールに供給する電力の駆動周波数を、共振周波数よりも高い駆動周波数帯域に現れる伝送特性のピーク値に対応する帯域の周波数に設定することにより、比較的高い伝送特性を確保することができる。
また、この場合、給電モジュールの内周側に発生する磁界と受電モジュールの内周側に発生する磁界とが打ち消し合うことにより、給電モジュール及び受電モジュールの内周側に、磁界による影響が低減されて、給電モジュール及び受電モジュールの内周側以外の磁界強度よりも小さな磁界強度を有する磁界空間を形成することができる。これにより、形成した磁界空間に、磁界の影響を受けたくない回路等を格納することで、スペースの有効活用ができ、無線電力伝送装置自体の小型化を図ることが可能になる。

【0036】

また、上記課題を解決するための発明の一つは、上記に記載の受電電圧制御方法により調整されたことを特徴とする無線電力伝送装置である。

【0037】

上記構成によれば、被給電機器の受電電圧の調整を、新たな機器を設けずに実現することができる。即ち、無線電力伝送装置の部品点数を増やさずに、被給電機器の受電電圧の調整が可能となる。

【0038】

また、上記課題を解決するための発明の一つは、給電モジュールから受電モジュールに対して磁界を変化させて供給する電力の駆動周波数を、前記給電モジュール及び受電モジュールにおける共振周波数とはならない値で供給する無線電力伝送装置の製造方法であって、前記給電モジュール及び前記受電モジュールを構成する複数の回路素子の各素子値をパラメータとして、当該パラメータをそれぞれ変えることにより、前記受電モジュールに接続された被給電機器に給電する際の当該被給電機器の受電電圧を調整する工程を含むことを特徴としている。

【0039】

上記方法によれば、被給電機器の受電電圧の調整を、新たな機器を設けずにできる無線電力伝送装置を製造することができる。即ち、無線電力伝送装置の部品点数を増やさずに、被給電機器の受電電圧の調整が可能な無線電力伝送装置を製造することができる。

【発明の効果】

【0040】

無線電力伝送を行う給電装置及び受電装置に設けられた回路素子の容量などを自由に調整することにより、被給電機器に印加される受電電圧を制御することができる受電電圧制御方法、当該受電電圧制御方法によって調整された無線電力伝送装置、及び、その無線電力伝送装置の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】無線電力伝送装置の等価回路の説明図である。

【図2】測定実験に係る無線電力伝送装置の説明図である。

【図3】駆動周波数に対する伝送特性『Ｓ２１』の関係を示したグラフである。

【図4】駆動周波数に対する入力インピーダンスＺ_inの関係を示したグラフである。

【図5】測定実験１−１に係る測定結果を示すグラフである。

【図6】測定実験１−２に係る測定結果を示すグラフである。

【図7】測定実験１−３に係る測定結果を示すグラフである。

【図8】測定実験１−４に係る測定結果を示すグラフである。

【図9】無線電力伝送における、コイル間距離と結合係数との関係を示すグラフである。

【図10】測定実験２−１〜２−４に係る測定結果を示すグラフである。

【図11】無線電力伝送装置の製造方法を説明する説明図である。

【図12】無線電力伝送装置を含む無線式ヘッドセット及び充電器の設計方法を説明したフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0042】

以下に本発明に係る無線電力伝送によって電力供給される被給電機器の受電電圧制御方法、当該受電電圧制御方法によって調整された無線電力伝送装置、及び、その無線電力伝送装置の製造方法の実施形態について説明する。

【0043】

（実施形態）
まず、本実施形態における無線電力伝送を実現する無線電力伝送装置１について説明する。

【0044】

（無線電力伝送装置１の構成）
無線電力伝送装置１は、図１に示すように、給電コイル２１及び給電共振器２２を備える給電モジュール２と、受電コイル３１及び受電共振器３２を備える受電モジュール３とを備えている。そして、給電モジュール２の給電コイル２１に、給電モジュール２に供給する電力の駆動周波数を所定の値に設定した発振回路を備えた交流電源６を接続し、受電モジュール３の受電コイル３１に、受電された交流電力を整流化する安定回路７及び過充電を防止する充電回路８を介して充電池９を接続している。なお、本実施形態における安定回路７、充電回路８、及び、充電池９は、図１に示すように、最終的な電力の給電先となる被給電機器１０であり、被給電機器１０は、受電モジュール３に接続された電力の給電先の機器全体の総称である。

【0045】

給電コイル２１は、交流電源６から得られた電力を電磁誘導によって給電共振器２２に供給する役割を果たす。この給電コイル２１は、図１に示すように、抵抗器Ｒ_１、コイルＬ_１、及び、コンデンサＣ_１を要素とするＲＬＣ回路を構成している。なお、コイルＬ_１部分は、銅線材（絶縁被膜付）を使用して、コイル径を１５ｍｍφに設定している。また、給電コイル２１を構成する回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ_１としており、本実施形態では、給電コイル２１を構成する抵抗器Ｒ_１、コイルＬ_１、及び、コンデンサＣ_１を要素とするＲＬＣ回路（回路素子）が有する合計のインピーダンスをＺ_１とする。また、給電コイル２１に流れる電流をＩ_１する。なお、電流Ｉ_１は、無線電力伝送装置１に入力される入力電流Ｉ_ｉｎと同義である。

【0046】

受電コイル３１は、給電共振器２２から受電共振器３２に磁界エネルギーとして伝送された電力を電磁誘導によって受電し、安定回路７及び充電回路８を介して充電池９に供給する役割を果たす。この受電コイル３１は、給電コイル２１同様に、図１に示すように、抵抗器Ｒ_４、コイルＬ_４、及び、コンデンサＣ_４を要素とするＲＬＣ回路を構成している。なお、コイルＬ_４部分は、銅線材（絶縁被膜付）を使用して、コイル径１５ｍｍφに設定している。また、受電コイル３１を構成する回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ_４としており、本実施形態では、受電コイル３１を構成する抵抗器Ｒ_４、コイルＬ_４、及び、コンデンサＣ_４を要素とするＲＬＣ回路（回路素子）が有する合計のインピーダンスをＺ_４とする。また、受電コイル３１に接続された被給電機器１０の合計のインピーダンスをＺ_Ｌとするが、本実施形態では、図１に示すように、受電コイル３１に接続された安定回路７、充電回路８及び充電池９（被給電機器１０）の各負荷インピーダンスを合わせたものを便宜的に抵抗器Ｒ_Ｌ（Ｚ_Ｌに相当）としている。また、受電コイル３１に流れる電流をＩ_４する。

【0047】

給電共振器２２は、図１に示すように、抵抗器Ｒ_２、コイルＬ_２、及び、コンデンサＣ_２を要素とするＲＬＣ回路を構成している。また、受電共振器３２は、図１に示すように、抵抗器Ｒ_３、コイルＬ_３、及び、コンデンサＣ_３を要素とするＲＬＣ回路を構成している。そして、給電共振器２２及び受電共振器３２は、それぞれ共振回路となり、磁界共鳴状態を創出する役割を果たす。ここで、磁界共鳴状態（共振現象）とは、２つ以上のコイルが共振周波数において共振することをいう。また、給電共振器２２を構成する回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ_２とし、本実施形態では、給電共振器２２を構成する、抵抗器Ｒ_２、コイルＬ_２、及び、コンデンサＣ_２を要素とするＲＬＣ回路（回路素子）が有する合計のインピーダンスをＺ_２とする。また、受電共振器３２を構成する回路素子が有する合計のインピーダンスをＺ_３とし、本実施形態では、受電共振器３２を構成する、抵抗器Ｒ_３、コイルＬ_３、及び、コンデンサＣ_３を要素とするＲＬＣ回路（回路素子）が有する合計のインピーダンスをＺ_３とする。また、給電共振器２２に流れる電流をＩ_２とし、受電共振器３２に流れる電流をＩ_３とする。

【0048】

また、給電コイル２１、給電共振器２２、受電共振器３２、及び、受電コイル３１における共振回路としてのＲＬＣ回路では、インダクタンスをＬ、コンデンサ容量をＣとすると、（式１）によって定まるｆが共振周波数となる。そして、本実施形態における給電コイル２１、給電共振器２２、受電共振器３２、及び、受電コイル３１の共振周波数は、１．０ＭＨｚとしている。

・・・（式１）

【0049】

また、給電共振器２２及び受電共振器３２は、銅線材（絶縁被膜付）により構成したコイル径１５ｍｍφのソレノイド型のコイルを使用している。また、給電共振器２２及び受電共振器３２における共振周波数は上記のように一致させている。なお、給電共振器２２及び受電共振器３２は、コイルを使用した共振器であれば、スパイラル型やソレノイド型などのコイルであってもよい。

【0050】

また、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離をｄ１２とし、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離をｄ２３とし、受電共振器３２と受電コイル３１との間の距離をｄ３４としている（図１参照）。

【0051】

また、図１に示すように、給電コイル２１のコイルＬ_１と給電共振器２２のコイルＬ_２との間の相互インダクタンスをＭ_１２、給電共振器２２のコイルＬ_２と受電共振器３２のコイルＬ_３との間の相互インダクタンスをＭ_２３、受電共振器３２のコイルＬ_３と受電コイル３１のコイルＬ_４との間の相互インダクタンスをＭ_３４としている。また、無線電力伝送装置１において、コイルＬ_１とコイルＬ_２との間の結合係数をｋ_１２と表記し、コイルＬ_２とコイルＬ_３との間の結合係数をｋ_２３と表記し、コイルＬ_３とコイルＬ_４との間の結合係数をｋ_３４と表記する。

【0052】

また、給電コイル２１のＲＬＣ回路のＲ_１、Ｌ_１、Ｃ_１、給電共振器２２のＲＬＣ回路のＲ_２、Ｌ_２、Ｃ_２、受電共振器３２のＲＬＣ回路のＲ_３、Ｌ_３、Ｃ_３、受電コイル３１のＲＬＣ回路のＲ_４、Ｌ_４、Ｃ_４における抵抗値、インダクタンス、コンデンサ容量、及び、結合係数ｋ_１２、ｋ_２３、ｋ_３４は、設計・製造段階等で変更可能なパラメータとして、後述する（式８）の関係式を満たすように設定されている（詳細は後述する）。

【0053】

上記無線電力伝送装置１によれば、給電共振器２２の共振周波数と受電共振器３２の共振周波数とを一致させた場合、給電共振器２２と受電共振器３２との間に磁界共鳴状態を創出することができる。給電共振器２２及び受電共振器３２が共振した状態で磁界共鳴状態が創出されると、給電共振器２２から受電共振器３２に電力を磁界エネルギーとして伝送することが可能となる。

【0054】

（被給電機器の受電電圧制御方法）
上記無線電力伝送装置１の構成を踏まえて、無線電力伝送装置１を介して給電される被給電機器１０に印加される受電電圧の制御方法について説明する。

【0055】

まず、上記構成による無線電力伝送装置１（被給電機器１０含む）の等価回路を示すと図１の下図のようになる。この等価回路では、無線電力伝送装置１全体における入力インピーダンスをＺ_inとしている。また、被給電機器１０全体におけるインピーダンスをＺ_Ｌとしている。そして、本実施形態において制御対象となる被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌは、図１の等価回路より、被給電機器１０を含む受電コイル３１に流れる電流Ｉ_４とＺ_Ｌを踏まえた関係式で表すと（式２）のように示せる。

・・・（式２）

【0056】

ここで、受電電圧Ｖ_Ｌを制御する必要性を簡単に説明する。充電池９を含む被給電機器１０に印加される受電電圧Ｖ_Ｌは、被給電機器１０に印加される電圧が駆動電圧より小さいと、被給電機器１０が動作しないことから駆動電圧以上（機器が性能を発揮する電圧）であることが求められる。一方、受電電圧Ｖ_Ｌは、被給電機器１０が有する耐電圧より大きいと、被給電機器１０が壊れてしまうおそれがあることから、被給電機器１０が有する耐電圧以下にすることが求められる。そのため、受電電圧Ｖ_Ｌは、被給電機器１０が動作する駆動電圧以上、被給電機器１０が有する耐電圧以下の範囲で制御されることが求められる。

【0057】

上記理由から受電電圧Ｖ_Ｌの値を制御するためには、（式２）より、電流Ｉ_４によって制御する必要がある。なお、本実施形態のように被給電機器１０には、予めそのインピーダンスＺ_Ｌが規定されたもの（安定回路７、充電回路８、充電池９）が使用されるため、インピーダンスＺ_Ｌの値は固定値として扱っている（安定回路７、充電回路８、充電池９などの被給電機器１０の構成・仕様によってこの固定値は決定される）。

【0058】

そして、（式２）における受電電圧Ｖ_Ｌを、無線電力伝送装置１への入力電流Ｉ_ｉｎ、即ち、Ｉ_１との関係で表すと、図１の等価回路から導かれる関係式（式３）〜（式６）より、Ｉ_１とＩ_４との関係式が求められることから、（式７）を（式２）に代入して（式８）の関係式になる。

・・・（式３）

・・・（式４）

・・・（式５）

・・・（式６）

・・・（式７）

・・・（式８）

【0059】

そして、本実施形態における無線電力伝送装置１の給電コイル２１、給電共振器２２、受電共振器３２、受電コイル３１、及び、被給電機器１０におけるインピーダンスＺ_１、Ｚ_２、Ｚ_３、Ｚ_４、Ｚ_Ｌは、それぞれ（式９）のように表記することができる。なお、上述したように被給電機器１０の合計のインピーダンスをＺ_Ｌとするが、受電コイル３１に接続された被給電機器１０に係る負荷インピーダンスを合わせたものを便宜的に抵抗器Ｒ_Ｌとする。

・・・（式９）

【0060】

そして、上記（式８）及び（式９）の関係から、給電コイル２１のＲＬＣ回路のＲ_１、Ｌ_１、Ｃ_１、給電共振器２２のＲＬＣ回路のＲ_２、Ｌ_２、Ｃ_２、受電共振器３２のＲＬＣ回路のＲ_３、Ｌ_３、Ｃ_３、受電コイル３１のＲＬＣ回路のＲ_４、Ｌ_４、Ｃ_４における抵抗値、インダクタンス、コンデンサ容量、及び、結合係数ｋ_１２、ｋ_２３、ｋ_３４を設計・製造段階等で変更可能なパラメータとして、上記（式８）の関係式から導出される受電電圧Ｖ_Ｌが、被給電機器１０が動作する駆動電圧以上、被給電機器１０が有する耐電圧以下の範囲内に納まるように調整することができる。

【0061】

もっとも、上記のような無線電力伝送装置では、給電モジュール２に供給する電力の駆動周波数を、給電モジュール２が備える給電コイル２１・給電共振器２２及び受電モジュール３が備える受電コイル３１・受電共振器３２が有する共振周波数と一致させることにより、無線電力伝送における電力伝送効率を最大にすることができることが一般的に知られており、電力伝送効率の最大化を求めて駆動周波数を共振周波数に設定にするのが一般的である。ここで、電力伝送効率とは、給電モジュール２に供給される電力に対する、受電モジュール３が受電する電力の比率のことをいう。

【0062】

そうすると、無線電力伝送装置１において、電力伝送効率を最大化するには、駆動周波数と、給電モジュール２及び受電モジュール３の各ＲＬＣ回路のそれぞれが有する共振周波数とが一致するようなコンデンサやコイルなどの容量条件・共振条件（ωＬ＝１/ωＣ）を満たすことが求められる。

【0063】

具体的に、無線電力伝送装置１において、電力伝送効率を最大にするために共振条件（ωＬ＝１/ωＣ）を満たした場合における受電電圧Ｖ_Ｌを、（式８）に当てはめてみると、（ωＬ_１−１/ωＣ_１＝０）、（ωＬ_２−１/ωＣ_２＝０）、（ωＬ_３−１/ωＣ_３＝０）、（ωＬ_４−１/ωＣ_４＝０）となり、（式１０）の関係式になる。

・・・（式１０）

【0064】

上記関係式（式１０）によれば、受電電圧Ｖ_Ｌの値を、被給電機器１０が動作する駆動電圧以上、被給電機器１０が有する耐電圧以下の範囲内に納まるように調整するために変更可能な主なパラメータは、給電コイル２１のＲＬＣ回路のＲ_１、給電共振器２２のＲＬＣ回路のＲ_２、受電共振器３２のＲＬＣ回路のＲ_３、受電コイル３１のＲＬＣ回路のＲ_４などの抵抗値、及び、結合係数ｋ_１２、ｋ_２３、ｋ_３４しかないことが分かる。

【0065】

上記のように、無線電力伝送装置１における電力伝送効率を最大化するために、給電モジュール２に供給する電力の駆動周波数を共振周波数に一致させた場合、給電モジュール２及び受電モジュール３の各ＲＬＣ回路のコンデンサやコイルなどの容量が予め決まってしまい、主に各ＲＬＣ回路の抵抗値などでしか受電電圧Ｖ_Ｌの値を調整できなくなってしまう。これは、ＲＬＣ回路のコンデンサやコイルなどの容量を、受電電圧Ｖ_Ｌの値を制御するパラメータとして自由に変更できず無線電力伝送装置１の設計的自由度が低くなってしまうことを意味している。

【0066】

一方、本実施形態に係る無線電力伝送装置１では、給電モジュール２に供給する電力の駆動周波数を、給電モジュール２が備える給電共振器２２及び受電モジュール３が備える受電共振器３２が有する共振周波数と一致させないことにより（ωＬ≠１/ωＣ）、受電電圧Ｖ_Ｌの値を制御するためのパラメータとして、給電コイル２１のＲＬＣ回路のＲ_１、Ｌ_１、Ｃ_１、給電共振器２２のＲＬＣ回路のＲ_２、Ｌ_２、Ｃ_２、受電共振器３２のＲＬＣ回路のＲ_３、Ｌ_３、Ｃ_３、受電コイル３１のＲＬＣ回路のＲ_４、Ｌ_４、Ｃ_４などの抵抗値、インダクタンス、コンデンサ容量、及び、結合係数ｋ_１２、ｋ_２３、ｋ_３４を変更可能に使用することができる。

【0067】

これにより、無線電力伝送装置１を構成する際に、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値を調整するために、パラメータとしての給電コイル２１のＲ_１、Ｌ_１、Ｃ_１、給電共振器２２のＲ_２、Ｌ_２、Ｃ_２、受電共振器３２のＲ_３、Ｌ_３、Ｃ_３、受電コイル３１のＲ_４、Ｌ_４、Ｃ_４などの抵抗値、インダクタンス、コンデンサ容量や、結合係数ｋ_１２、ｋ_２３、ｋ_３４を相互にバランスをとって変えることができるので、無線電力伝送装置１の容積・形状・総重量に合わせて適切な配置が可能となり無線電力伝送装置１の設計的自由度を高めることができるようになる。即ち、無線電力伝送装置１において、電力伝送効率を最大化することが一般的な従来のものよりも、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値を調整するパラメータ要素が多くなり、受電電圧Ｖ_Ｌの値のきめ細やかな制御が可能となる。

【0068】

上記より、パラメータとしての給電コイル２１のＲ_１、Ｌ_１、Ｃ_１、給電共振器２２のＲ_２、Ｌ_２、Ｃ_２、受電共振器３２のＲ_３、Ｌ_３、Ｃ_３、受電コイル３１のＲ_４、Ｌ_４、Ｃ_４などの抵抗値、インダクタンス、コンデンサ容量、及び、結合係数ｋ_１２、ｋ_２３、ｋ_３４を相互にバランスをとって変えることにより、（式８）により導出される被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌを調整することが可能な受電電圧制御方法を実現することができる。

【0069】

したがって、上記方法によれば、給電モジュール２に供給する電力の駆動周波数を、給電モジュール２（給電コイル２１、給電共振器２２）及び受電モジュール３（受電コイル３１、受電共振器３２）における共振周波数とはならない値で供給することにより、給電モジュール２及び受電モジュール３を構成する複数の回路素子の各素子値（給電コイル２１のＲ_１、Ｌ_１、Ｃ_１、給電共振器２２のＲ_２、Ｌ_２、Ｃ_２、受電共振器３２のＲ_３、Ｌ_３、Ｃ_３、受電コイル３１のＲ_４、Ｌ_４、Ｃ_４などの抵抗値、インダクタンス、コンデンサ容量、及び、結合係数ｋ_１２、ｋ_２３、ｋ_３４など）を、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌを調整するパラメータとして自由に変更することができるようになる。そして、当該パラメータをそれぞれ変えることにより、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌを調整することができる。このように被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌを調整することができれば、受電電圧Ｖ_Ｌを被給電機器１０が有する耐電圧以下、且つ、受電電圧Ｖ_Ｌを被給電機器１０が有する駆動電圧以上に保持することができる。

【0070】

また、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌを制御するために、給電モジュール２及び受電モジュール３を構成する複数の回路素子の各素子値（給電コイル２１のＲ_１、Ｌ_１、Ｃ_１、給電共振器２２のＲ_２、Ｌ_２、Ｃ_２、受電共振器３２のＲ_３、Ｌ_３、Ｃ_３、受電コイル３１のＲ_４、Ｌ_４、Ｃ_４などの抵抗値、インダクタンス、コンデンサ容量、及び、結合係数ｋ_１２、ｋ_２３、ｋ_３４など）をパラメータとして自由に設定できることになり、無線電力伝送装置１の設計自由度を高めて、無線電力伝送装置１自体の携帯性・コンパクト化・低コスト化を実現することができる。

【0071】

上記方法によれば、少なくとも給電コイル２１及び給電共振器２２を備えた給電モジュール２から、少なくとも受電共振器３２及び受電コイル３１を備えた受電モジュール３に対して共振現象によって電力を供給し、供給された電力を受電コイル３１に接続された被給電機器１０に給電する際の被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの制御方法に関して、上記関係式（式８）を満たすようにパラメータをそれぞれ変えることにより、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌを調整することができる。このように、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌを調整するために、給電モジュール２及び受電モジュール３を構成する複数の回路素子の各素子値（給電コイル２１のＲ_１、Ｌ_１、Ｃ_１、給電共振器２２のＲ_２、Ｌ_２、Ｃ_２、受電共振器３２のＲ_３、Ｌ_３、Ｃ_３、受電コイル３１のＲ_４、Ｌ_４、Ｃ_４などの抵抗値、インダクタンス、コンデンサ容量、及び、結合係数ｋ_１２、ｋ_２３、ｋ_３４など）をパラメータとして、上記関係式（式８）を満たすように自由に設定できることになり、無線電力伝送装置１の設計自由度を高めて、無線電力伝送装置１自体の携帯性・コンパクト化・低コスト化を実現することができる。

【0072】

（結合係数による受電電圧Ｖ_Ｌの制御）
上記のような無線電力伝送装置１において、給電モジュール２に供給する電力の駆動周波数を、給電モジュール２が備える給電コイル２１・給電共振器２２及び受電モジュール３が備える受電コイル３１・受電共振器３２が有する共振周波数と一致させることにより、無線電力伝送における電力伝送効率を最大にした場合（式１０参照）、及び、給電モジュール２に供給する電力の駆動周波数を、給電モジュール２が備える給電コイル２１・給電共振器２２及び受電モジュール３が備える受電コイル３１・受電共振器３２が有する共振周波数とはならない値で供給した場合（式８参照）であっても、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌを調整するために変更可能な主なパラメータとして、結合係数ｋ_１２、ｋ_２３、ｋ_３４が挙げられる。

【0073】

（結合係数の変化による受電電圧Ｖ_Ｌの変化）
そこで、無線電力伝送装置１における上記結合係数ｋ_１２、ｋ_３４を変化させた場合に、受電電圧Ｖ_Ｌがどのような変化をするかを、条件を変えた測定実験１−１〜１−４により説明する。

【0074】

測定実験１−１〜１−４では、無線電力伝送装置１をオシロスコープ（本実施形態では、Agilent Technology社製のＭＳＯ−Ｘ３０５４Ａを使用）に接続して、結合係数に対する受電電圧Ｖ_Ｌを測定した（図２参照）。なお、測定実験１−１〜１−４では、安定回路７、充電回路８、及び、充電池９で構成される被給電機器１０の代わりに可変抵抗器１１（Ｒ_Ｌ）を接続して、無線電力伝送装置１への交流電源６からの入力電圧Ｖ_ｉｎ＝５Ｖ（最大値５Ｖ）、Ｒ_Ｌ＝１７５Ωのときの受電電圧Ｖ_Ｌを測定した。

【0075】

また、本測定実験においては、無線電力伝送装置１に供給する電力の駆動周波数に対する無線電力伝送装置１の伝送特性『Ｓ２１』が、双峰性の性質を有するもので測定している。

【0076】

ここで、伝送特性『Ｓ２１』とは、ネットワークアナライザ（アジレント・テクノロジー株式会社製のＥ５０６１Ｂなど）を無線電力伝送装置１に接続して計測される信号を表しており、デシベル表示され、数値が大きいほど電力伝送効率が高いことを意味する。そして、無線電力伝送装置１に供給する電力の駆動周波数に対する無線電力伝送装置１の伝送特性『Ｓ２１』は、給電モジュール２及び受電モジュール３の間の磁界による結びつき度合い（磁界結合）の強度により、単峰性の性質を有するものと双峰性の性質を有するものに分かれる。そして、単峰性とは、駆動周波数に対する伝送特性『Ｓ２１』のピークが一つで、そのピークが共振周波数帯域(ｆo）において現れるものをいう（図３の破線５１参照）。一方、双峰性とは、駆動周波数に対する伝送特性『Ｓ２１』のピークが二つあり、その二つのピークが共振周波数よりも低い駆動周波数帯域(fL)と共振周波数よりも高い駆動周波数帯域(fH)において現れるものをいう（図３の実線５２参照）。更に詳細に双峰性を定義すると、上記ネットワークアナライザに無線電力伝送装置１を接続して計測される反射特性『Ｓ１１』が二つのピークを有する状態をいう。従って、駆動周波数に対する伝送特性『Ｓ２１』のピークが一見して一つに見えたとしても、計測されている反射特性『Ｓ１１』が二つのピークを有する場合には、双峰性の性質を有するものとする。

【0077】

上記単峰性の性質を有する無線電力伝送装置１においては、図３の破線５１に示すように、駆動周波数が共振周波数ｆ_０で伝送特性『Ｓ２１』が最大化する（電力伝送効率が最大化する）。

【0078】

一方、双峰性の性質を有する無線電力伝送装置１では、図３の実線５２に示すように、伝送特性『Ｓ２１』は、共振周波数ｆoよりも低い駆動周波数帯域(fL)と共振周波数ｆoよりも高い駆動周波数帯域(fH)において最大化する。

【0079】

なお、一般的に、給電共振器と受電共振器との間の距離が同じであれば、双峰性における伝送特性『Ｓ２１』の最大値（fL又はfHでの伝送特性『Ｓ２１』の値）は、単峰性における伝送特性『Ｓ２１』の最大値(ｆ_０での伝送特性『Ｓ２１』の値)よりも低い値になる（図３のグラフ参照）。

【0080】

具体的には、双峰性における低周波側のピーク付近の周波数fLに、給電モジュール２に供給する交流電力の駆動周波数を設定した場合（同相共振モード）、給電共振器２２及び受電共振器３２が同位相で共振状態となり、給電共振器２２に流れる電流の向きと受電共振器３２に流れる電流の向きとが同じ向きになる。その結果、図３のグラフに示すように、電力伝送効率の最大化を目的にした一般的な無線電力伝送装置における伝送特性『Ｓ２１』（破線５１）には及ばないが、駆動周波数を給電モジュール２が備える給電共振器２２及び受電モジュール３が備える受電共振器３２が有する共振周波数と一致させない場合でも、伝送特性『Ｓ２１』の値を比較的高い値にすることができる。ここで、給電モジュール２におけるコイル（給電共振器２２）に流れる電流の向きと受電モジュール３におけるコイル（受電共振器３２）に流れる電流の向きとが同じ向きとなる共振状態を同相共振モードと呼ぶことにする。

【0081】

また、上記同相共振モードでは、給電共振器２２の外周側に発生する磁界と受電共振器３２の外周側に発生する磁界とが打ち消し合うことにより、給電共振器２２及び受電共振器３２の外周側に、磁界による影響が低減されて、給電共振器２２及び受電共振器３２の外周側以外の磁界強度（例えば、給電共振器２２及び受電共振器３２の内周側の磁界強度）よりも小さな磁界強度を有する磁界空間を形成することができる。そして、この磁界空間に磁界の影響を低減させたい安定回路７や充電回路８や充電池９などを収納した場合、安定回路７や充電回路８や充電池９などに対して、磁界に起因する渦電流の発生を低減・防止して、発熱による悪影響を抑制することが可能となる。

【0082】

一方、双峰性における高周波側のピーク付近の周波数fHに、給電モジュール２に供給する交流電力の駆動周波数を設定した場合（逆相共振モード）、給電共振器２２及び受電共振器３２が逆位相で共振状態となり、給電共振器２２に流れる電流の向きと受電共振器３２に流れる電流の向きとが逆向きになる。その結果、図３のグラフに示すように、電力伝送効率の最大化を目的にした一般的な無線電力伝送装置における伝送特性『Ｓ２１』（破線５１）には及ばないが、駆動周波数を給電モジュール２が備える給電共振器２２及び受電モジュール３が備える受電共振器３２が有する共振周波数と一致させない場合でも、伝送特性『Ｓ２１』の値を比較的高い値にすることができる。ここで、給電モジュール２におけるコイル（給電共振器２２）に流れる電流の向きと受電モジュール３におけるコイル（受電共振器３２）に流れる電流の向きとが逆向きとなる共振状態を逆相共振モードと呼ぶことにする。

【0083】

また、上記逆相共振モードでは、給電共振器２２の内周側に発生する磁界と受電共振器３２の内周側に発生する磁界とが打ち消し合うことにより、給電共振器２２及び受電共振器３２の内周側に、磁界による影響が低減されて、給電共振器２２及び受電共振器３２の内周側以外の磁界強度（例えば、給電共振器２２及び受電共振器３２の外周側の磁界強度）よりも小さな磁界強度を有する磁界空間を形成することができる。そして、この磁界空間に磁界の影響を低減させたい安定回路７や充電回路８や充電池９などを収納した場合、安定回路７や充電回路８や充電池９などに対して、磁界に起因する渦電流の発生を低減・防止して、発熱による悪影響を抑制することが可能となる。また、この逆相共振モードにより形成される磁界空間は、給電共振器２２及び受電共振器３２の内周側に形成されるので、この空間に安定回路７や充電回路８や充電池９などの電子部品を組み込むことにより無線電力伝送装置１自体のコンパクト化・設計自由度の向上が実現される。

【0084】

また、上記のように無線電力伝送装置１に供給する電力の駆動周波数に対する無線電力伝送装置１の伝送特性『Ｓ２１』が、双峰性の性質を有する場合、給電モジュール２に供給する交流電力の駆動周波数を同相共振モード（fL）、又は、逆相共振モード(fH)に設定した際に、図４に示すように、無線電力伝送装置１の入力インピーダンスＺ_inがピークを持つ（実線５５の２つの山の部分参照）。そして、本測定実験１−１〜１−４では、無線電力伝送装置１の入力インピーダンスＺ_inが最大になる駆動周波数（同相共振モード（fL）、逆相共振モード(fH)）における受電電圧Ｖ_Ｌを測定している。

【0085】

（測定実験１−１：結合係数ｋ_１２の値を変えた場合の受電電圧Ｖ_Ｌの変化）
測定実験１−１に使用する無線電力伝送装置１では、給電コイル２１は、抵抗器Ｒ_１、コイルＬ_１、及び、コンデンサＣ_１を要素とするＲＬＣ回路を構成しており（共振あり）、コイルＬ_１部分は、コイル径を１５ｍｍφに設定している。同様に、受電コイル３１も、抵抗器Ｒ_４、コイルＬ_４、及び、コンデンサＣ_４を要素とするＲＬＣ回路を構成しており、コイルＬ_４部分は、コイル径を１５ｍｍφに設定している。また、給電共振器２２は、抵抗器Ｒ_２、コイルＬ_２、及び、コンデンサＣ_２を要素とするＲＬＣ回路を構成しており、コイルＬ_２部分は、コイル径１５ｍｍφのソレノイド型のコイルを使用している。また、受電共振器３２は、抵抗器Ｒ_３、コイルＬ_３、及び、コンデンサＣ_３を要素とするＲＬＣ回路を構成しており、コイルＬ_３部分は、コイル径１５ｍｍφのソレノイド型のコイルを使用している。そして、測定実験１−１に使用する無線電力伝送装置１におけるＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４の値をそれぞれ、０．８Ωに設定した。また、Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、Ｌ_４の値をそれぞれ、１０μＨに設定した。また、給電コイル２１、給電共振器２２、受電共振器３２、及び、受電コイル３１における共振周波数は１．０ＭＨｚである。なお、給電コイル２１及び給電共振器２２のコイルの内周側には、無線電力伝送装置１における電力伝送効率を向上させるために、給電コイル２１及び給電共振器２２のコイルの内周面に沿うように円筒状の厚み４５０μｍの磁性シートを配置している。同様に、受電共振器３２及び受電コイル３１のコイルの内周側にも、受電共振器３２及び受電コイル３１のコイルの内周面に沿うように円筒状の厚み４５０μｍの磁性シートを配置している。

【0086】

測定実験１−１では、結合係数ｋ_２３を０．２７、結合係数ｋ_３４を０．２７にそれぞれ固定したうえで、結合係数ｋ_１２の値を、０．２１、０．２８、０．４０、０．４８の４つの値に設定した場合における、無線電力伝送装置１の可変抵抗器１１（１７５Ωに設定）の受電電圧Ｖ_Ｌの値を測定する（図２参照、なお、結合係数の調整方法についての詳細は後述する）。そして、双峰性における低周波側のピーク付近の周波数fLに、給電モジュール２に供給する交流電力の駆動周波数を設定した場合（同相共振モード：８９０kHz）の測定値を図５（Ａ）に示す。また、双峰性における高周波側のピーク付近の周波数fHに、給電モジュール２に供給する交流電力の駆動周波数を設定した場合（逆相共振モード：１１７０kHz）の測定値を図５（Ｂ）に示す。

【0087】

図５（Ａ）の同相共振モードの測定結果より、結合係数ｋ_１２の値を０．２１、→ ０．２８、→ ０．４０、→ ０．４８の順に大きくしていくと、受電電圧Ｖ_Ｌの値は、６．０Ｖ、→５．０Ｖ、→３．７Ｖ、→３．１Ｖという具合に小さくなっていった。
上記のように、同相共振モードにおいて、結合係数ｋ_１２の値を大きくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が小さくなる傾向にあることが分かる。逆に、結合係数ｋ_１２の値を小さくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が大きくなる傾向にあることが分かる。

【0088】

また、図５（Ｂ）の逆相共振モードの測定結果においても同様に、結合係数ｋ_１２の値を０．２１、→ ０．２８、→ ０．４０、→ ０．４８の順に大きくしていくと、受電電圧Ｖ_Ｌの値は、５．９Ｖ、→４．５Ｖ、→３．２Ｖ、→２．７Ｖという具合に小さくなっていった。
上記のように、逆相共振モードにおいても、結合係数ｋ_１２の値を大きくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が小さくなる傾向にあることが分かる。逆に、結合係数ｋ_１２の値を小さくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が大きくなる傾向にあることが分かる。

【0089】

（測定実験１−２：結合係数ｋ_１２の値を変えた場合の受電電圧Ｖ_Ｌの変化）
測定実験１−２に使用する無線電力伝送装置１では、測定実験１−１と異なり、給電コイル２１、給電共振器２２、受電共振器３２、及び、受電コイル３１に使用するコイル形状をソレノイド形状ではなく、平面状のパターンコイルとしている。具体的には、抵抗器Ｒ_１、コイルＬ_１、及び、コンデンサＣ_１を要素とするＲＬＣ回路を構成しており（共振あり）、コイルＬ_１部分は、銅箔のエッチングにより形成した１２回巻き（渦巻き状）、コイル径３５ｍｍφのパターンコイルを使用している。同様に、受電コイル３１も、抵抗器Ｒ_４、コイルＬ_４、及び、コンデンサＣ_４を要素とするＲＬＣ回路を構成しており、コイルＬ_４部分は、給電コイル２１同様のパターンコイルである。また、給電共振器２２は、抵抗器Ｒ_２、コイルＬ_２、及び、コンデンサＣ_２を要素とするＲＬＣ回路を構成しており、コイルＬ_２部分は、銅箔のエッチングにより形成した１２回巻き、コイル径３５ｍｍφのパターンコイルを使用している。同様に、受電共振器３２も、抵抗器Ｒ_３、コイルＬ_３、及び、コンデンサＣ_３を要素とするＲＬＣ回路を構成しており、コイルＬ_３部分は、給電共振器２２同様のパターンコイルである。そして、測定実験１−２に使用する無線電力伝送装置１におけるＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４の値をそれぞれ、１．５Ωに設定した。また、Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、Ｌ_４の値をそれぞれ、２．５μＨに設定した。また、給電コイル２１、給電共振器２２、受電共振器３２、及び、受電コイル３１における共振周波数は１．０ＭＨｚである。

【0090】

測定実験１−２では、結合係数ｋ_２３を０．３、結合係数ｋ_３４を０．３にそれぞれ固定したうえで、結合係数ｋ_１２の値を、０．１４、０．２４、０．３０、０．４５の４つの値に設定した場合における、無線電力伝送装置１の可変抵抗器１１（１７５Ωに設定）の受電電圧Ｖ_Ｌの値を測定する（図２参照）。そして、双峰性における低周波側のピーク付近の周波数fLに、給電モジュール２に供給する交流電力の駆動周波数を設定した場合（同相共振モード：８８０kHz）の測定値を図６（Ａ）に示す。また、双峰性における高周波側のピーク付近の周波数fHに、給電モジュール２に供給する交流電力の駆動周波数を設定した場合（逆相共振モード：１２００kHz）の測定値を図６（Ｂ）に示す。

【0091】

図６（Ａ）の同相共振モードの測定結果より、結合係数ｋ_１２の値を０．１４、→ ０．２４、→ ０．３０、→ ０．４５の順に大きくしていくと、受電電圧Ｖ_Ｌの値は、１０．２Ｖ、→８．２Ｖ、→６．８Ｖ、→５．３Ｖという具合に小さくなっていった。
上記のように、同相共振モードにおいて、結合係数ｋ_１２の値を大きくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が小さくなる傾向にあることが分かる。逆に、結合係数ｋ_１２の値を小さくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が大きくなる傾向にあることが分かる。

【0092】

また、図６（Ｂ）の逆相共振モードの測定結果においても同様に、結合係数ｋ_１２の値を０．１４、→ ０．２４、→ ０．３０、→ ０．４５の順に大きくしていくと、受電電圧Ｖ_Ｌの値は、５．９Ｖ、→５．４Ｖ、→４．７Ｖ、→３．３Ｖという具合に小さくなっていった。
上記のように、逆相共振モードにおいても、結合係数ｋ_１２の値を大きくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が小さくなる傾向にあることが分かる。逆に、結合係数ｋ_１２の値を小さくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が大きくなる傾向にあることが分かる。

【0093】

（測定実験１−３：結合係数ｋ_３４の値を変えた場合の受電電圧Ｖ_Ｌの変化）
測定実験１−３に使用する無線電力伝送装置１は、測定実験１−１と同様の構成であり、測定実験１−３に使用する無線電力伝送装置１におけるＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４の値をそれぞれ、０．８Ωに設定し、Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、Ｌ_４の値をそれぞれ、１０μＨに設定した（測定実験１−１と同じである）。また、給電コイル２１、給電共振器２２、受電共振器３２、及び、受電コイル３１における共振周波数は１．０ＭＨｚである（測定実験１−１と同じ）。

【0094】

測定実験１−３では、結合係数ｋ_１２を０．２７、結合係数ｋ_２３を０．２７にそれぞれ固定したうえで、結合係数ｋ_３４の値を、０．１３、０．２１、０．２８、０．４５の４つの値に設定した場合における、無線電力伝送装置１の可変抵抗器１１（１７５Ωに設定）の受電電圧Ｖ_Ｌの値を測定する（図２参照）。そして、双峰性における低周波側のピーク付近の周波数fLに、給電モジュール２に供給する交流電力の駆動周波数を設定した場合（同相共振モード：８９０kHz）の測定値を図７（Ａ）に示す。また、双峰性における高周波側のピーク付近の周波数fHに、給電モジュール２に供給する交流電力の駆動周波数を設定した場合（逆相共振モード：１１７０kHz）の測定値を図７（Ｂ）に示す。

【0095】

図７（Ａ）の同相共振モードの測定結果より、結合係数ｋ_３４の値を０．１３、→ ０．２１、→ ０．２８、→ ０．４５の順に大きくしていくと、受電電圧Ｖ_Ｌの値は、２．３Ｖ、→３．８Ｖ、→５．０Ｖ、→７．６Ｖという具合に大きくなっていった。
上記のように、同相共振モードにおいて、結合係数ｋ_３４の値を大きくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が大きくなる傾向にあることが分かる。逆に、結合係数ｋ_３４の値を小さくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が小さくなる傾向にあることが分かる。

【0096】

また、図７（Ｂ）の逆相共振モードの測定結果においても同様に、結合係数ｋ_３４の値を０．１３、→ ０．２１、→ ０．２８、→ ０．４５の順に大きくしていくと、受電電圧Ｖ_Ｌの値は、２．０Ｖ、→３．４Ｖ、→４．５Ｖ、→７．２Ｖという具合に大きくなっていった。
上記のように、逆相共振モードにおいても、結合係数ｋ_３４の値を大きくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が大きくなる傾向にあることが分かる。逆に、結合係数ｋ_３４の値を小さくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が小さくなる傾向にあることが分かる。

【0097】

（測定実験１−４：結合係数ｋ_３４の値を変えた場合の受電電圧Ｖ_Ｌの変化）
測定実験１−４に使用する無線電力伝送装置１は、測定実験１−２と同様の構成であり、測定実験１−４に使用する無線電力伝送装置１におけるＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４の値をそれぞれ、１．５Ωに設定し、Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、Ｌ_４の値をそれぞれ、２．５μＨに設定した（測定実験１−２と同じである）。また、給電コイル２１、給電共振器２２、受電共振器３２、及び、受電コイル３１における共振周波数は１．０ＭＨｚである（測定実験１−２と同じ）。

【0098】

測定実験１−４では、結合係数ｋ_１２を０．３、結合係数ｋ_２３を０．３にそれぞれ固定したうえで、結合係数ｋ_３４の値を、０．１５、０．２５、０．３０、０．４５の４つの値に設定した場合における、無線電力伝送装置１の可変抵抗器１１（１７５Ωに設定）の受電電圧Ｖ_Ｌの値を測定する（図２参照）。そして、双峰性における低周波側のピーク付近の周波数fLに、給電モジュール２に供給する交流電力の駆動周波数を設定した場合（同相共振モード：８８０kHz）の測定値を図８（Ａ）に示す。また、双峰性における高周波側のピーク付近の周波数fHに、給電モジュール２に供給する交流電力の駆動周波数を設定した場合（逆相共振モード：１２００kHz）の測定値を図８（Ｂ）に示す。

【0099】

図８（Ａ）の同相共振モードの測定結果より、結合係数ｋ_３４の値を０．１５、→ ０．２５、→ ０．３０、→ ０．４５の順に大きくしていくと、受電電圧Ｖ_Ｌの値は、３．４Ｖ、→５．６Ｖ、→６．８Ｖ、→９．３Ｖという具合に大きくなっていった。
上記のように、同相共振モードにおいて、結合係数ｋ_３４の値を大きくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が大きくなる傾向にあることが分かる。逆に、結合係数ｋ_３４の値を小さくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が小さくなる傾向にあることが分かる。

【0100】

また、図８（Ｂ）の逆相共振モードの測定結果においても同様に、結合係数ｋ_３４の値を０．１５、→ ０．２５、→ ０．３０、→ ０．４５の順に大きくしていくと、受電電圧Ｖ_Ｌの値は、２．８Ｖ、→４．８Ｖ、→６．２Ｖ、→９．５Ｖという具合に大きくなっていった。
上記のように、逆相共振モードにおいても、結合係数ｋ_３４の値を大きくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が大きくなる傾向にあることが分かる。逆に、結合係数ｋ_３４の値を小さくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が小さくなる傾向にあることが分かる。

【0101】

上記測定実験１−１〜１−４によれば、無線電力伝送装置１による電力の無線電力伝送を行うに際して、給電コイル２１と給電共振器２２との間における結合係数ｋ_１２、給電共振器２２と受電共振器３２との間における結合係数ｋ_２３、及び、受電共振器３２と受電コイル３１との間における結合係数ｋ_３４の値を調整することによって、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌを調整することができることが分かる。

【0102】

（結合係数の調整方法）
次に、上記無線電力伝送装置１における被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌを制御するパラメータである結合係数ｋ_１２、ｋ_２３、ｋ_３４の調整方法について説明する。

【0103】

図９に示すように、無線電力伝送において、コイルとコイルとの間の距離と結合係数ｋとの関係は、コイルとコイルとの間の距離を縮める（短くする）と結合係数ｋの値が高くなる傾向にあることが分かる。これを本実施形態に係る無線電力伝送装置１に当てはめると、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離ｄ１２、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離ｄ２３、受電共振器３２と受電コイル３１との間の距離ｄ３４をそれぞれ縮めることによって、給電コイル２１（コイルＬ_１）と給電共振器２２（コイルＬ_２）との間の結合係数ｋ_１２、給電共振器２２（コイルＬ_２）と受電共振器３２（コイルＬ_３）との間の結合係数ｋ_２３、受電共振器３２（コイルＬ_３）と受電コイル３１（コイルＬ_４）との間の結合係数ｋ_３４を高めることができる。逆に、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離ｄ１２、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離ｄ２３、受電共振器３２と受電コイル３１との間の距離ｄ３４をそれぞれ伸ばすことによって、給電コイル２１（コイルＬ_１）と給電共振器２２（コイルＬ_２）との間の結合係数ｋ_１２、給電共振器２２（コイルＬ_２）と受電共振器３２（コイルＬ_３）との間の結合係数ｋ_２３、受電共振器３２（コイルＬ_３）と受電コイル３１（コイルＬ_４）との間の結合係数ｋ_３４を低めることができる。

【0104】

上記結合係数の調整方法、及び、結合係数の変化による受電電圧Ｖ_Ｌの変化の測定実験より、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離ｄ２３、及び、受電共振器３２と受電コイル３１との間の距離ｄ３４を固定した場合、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離ｄ１２を短くすることにより、給電コイル２１と給電共振器２２との間における結合係数ｋ_１２の値を大きくし、結合係数ｋ_１２の値を大きくすることにより、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値を小さくすることができる。逆に、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離ｄ１２を長くすることにより、給電コイル２１と給電共振器２２との間における結合係数ｋ_１２の値を小さくし、結合係数ｋ_１２の値を小さくすることにより、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値を大きくすることができる。

【0105】

また、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離ｄ１２、及び、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離ｄ２３を固定した場合、受電共振器３２と受電コイル３１との間の距離ｄ３４を短くすることにより、受電共振器３２と受電コイル３１との間における結合係数ｋ_３４の値を大きくし、結合係数ｋ_３４の値を大きくすることにより、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値を大きくすることができる。逆に、受電共振器３２と受電コイル３１との間の距離ｄ３４を長くすることにより、受電共振器３２と受電コイル３１との間における結合係数ｋ_３４の値を小さくし、結合係数ｋ_３４の値を小さくすることにより、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値を小さくすることができる。

【0106】

上記方法によれば、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離を物理的に変化させるという簡易な作業によって、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌを調整することができる。換言すると、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの調整を、無線電力伝送装置１において新たな機器を設けずに実現することができる（無線電力伝送装置１の部品点数を増やさずに、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌを調整することが可能となる）。

【0107】

なお、上記では、無線電力伝送装置１において、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌを調整する結合係数ｋ_１２、ｋ_２３、ｋ_３４の調整方法として、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離ｄ１２、及び、受電共振器３２と受電コイル３１との間の距離ｄ３４をそれぞれ変化させる方法を例示して説明した。しかし、結合係数ｋ_１２、ｋ_２３、ｋ_３４の調整方法としては、これに限らず、給電共振器２２の中心軸と受電共振器３２の中心軸をずらす方法や、給電共振器２２のコイル面と受電共振器３２のコイル面に角度をつける方法や、給電コイル２１・給電共振器２２や受電共振器３２・受電コイル３１などの各素子（抵抗、コンデンサ、コイル）の容量を変化させる方法や、給電モジュール２に供給する交流電力の駆動周波数を変える方法などが挙げられる。

【0108】

（コイルのインダクタンスによる受電電圧Ｖ_Ｌの制御）
次に、無線電力伝送装置１において、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌを調整するために可変可能なパラメータとしてコイルのインダクタンスが挙げられる。そこで、無線電力伝送装置１におけるコイルのインダクタンスを変化させた場合に、受電電圧Ｖ_Ｌがどのような変化をするかを、条件を変えた測定実験２−１〜２−４により説明する。

【0109】

測定実験２−１〜２−４では、無線電力伝送装置１をオシロスコープに接続して、給電コイル２１、給電共振器２２、受電共振器３２、及び、受電コイル３１におけるコイルのインダクタンスの値の変化に対する受電電圧Ｖ_Ｌを測定した（図２参照）。なお、測定実験２−１〜２−４では、安定回路７、充電回路８、及び、充電池９で構成される被給電機器１０の代わりに可変抵抗器１１（Ｒ_Ｌ）を接続して、無線電力伝送装置１への交流電源６からの入力電圧Ｖ_ｉｎ＝５Ｖ（最大値５Ｖ）、Ｒ_Ｌ＝１７５Ωのときの受電電圧Ｖ_Ｌを測定した。

【0110】

また、本測定実験でも、無線電力伝送装置１に供給する電力の駆動周波数に対する無線電力伝送装置１の伝送特性『Ｓ２１』が双峰性の性質を有する場合に、給電モジュール２に供給する交流電力の駆動周波数を同相共振モード（fL）、又は、逆相共振モード(fH)に設定した際における受電電圧Ｖ_Ｌを測定している。

【0111】

（測定実験２−１：給電コイル２１のＬ_１の値を変えた場合の受電電圧Ｖ_Ｌの変化）
測定実験２−１に使用する無線電力伝送装置１では、給電コイル２１は、抵抗器Ｒ_１、コイルＬ_１、及び、コンデンサＣ_１を要素とするＲＬＣ回路を構成しており（共振あり）、コイルＬ_１部分は、コイル径を１５ｍｍφに設定している。同様に、受電コイル３１も、抵抗器Ｒ_４、コイルＬ_４、及び、コンデンサＣ_４を要素とするＲＬＣ回路を構成しており、コイルＬ_４部分は、コイル径を１５ｍｍφに設定している。また、給電共振器２２は、抵抗器Ｒ_２、コイルＬ_２、及び、コンデンサＣ_２を要素とするＲＬＣ回路を構成しており、コイルＬ_２部分は、コイル径１５ｍｍφのソレノイド型のコイルを使用している。また、受電共振器３２は、抵抗器Ｒ_３、コイルＬ_３、及び、コンデンサＣ_３を要素とするＲＬＣ回路を構成しており、コイルＬ_３部分は、コイル径１５ｍｍφのソレノイド型のコイルを使用している。測定実験２−１に使用する無線電力伝送装置１におけるＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４の値をそれぞれ、０．５Ωに設定した。また、給電コイル２１、給電共振器２２、受電共振器３２、及び、受電コイル３１における共振周波数は１．０ＭＨｚである。

【0112】

そして、結合係数ｋ_１２を０．２７、結合係数ｋ_２３を０．２７、結合係数ｋ_３４を０．２７にそれぞれ固定し、Ｌ_２、Ｌ_３、Ｌ_４の値をそれぞれ、４．５μＨに設定したうえで、Ｌ_１の値を、２．６μＨ、４．５μＨ、８．８μＨの３つの値に設定した場合における、無線電力伝送装置１の可変抵抗器１１（１７５Ωに設定）の受電電圧Ｖ_Ｌの値を測定する。そして、双峰性における低周波側のピーク付近の周波数fLに、給電モジュール２に供給する交流電力の駆動周波数を設定した場合（同相共振モード：８９０kHz）の測定値（◆の点）、及び、双峰性における高周波側のピーク付近の周波数fHに、給電モジュール２に供給する交流電力の駆動周波数を設定した場合（逆相共振モード：１１７０kHz）の測定値（■の点）を図１０の（測定実験２−１）に示す。

【0113】

図１０の（測定実験２−１）の同相共振モードの測定結果より、Ｌ_１の値を、２．６μＨ、→ ４．５μＨ、→ ８．８μＨの順に大きくしていくと、受電電圧Ｖ_Ｌの値は、５．８４Ｖ、→５．６０Ｖ、→３．８４Ｖという具合に小さくなっていった。
上記のように、同相共振モードにおいて、Ｌ_１の値を大きくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が小さくなる傾向にあることが分かる。逆に、Ｌ_１の値を小さくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が大きくなる傾向にあることが分かる。

【0114】

また、図１０の（測定実験２−１）の逆相共振モードの測定結果においても同様に、Ｌ_１の値を、２．６μＨ、→ ４．５μＨ、→ ８．８μＨの順に大きくしていくと、受電電圧Ｖ_Ｌの値は、６．６４Ｖ、→６．２４Ｖ、→４．４８Ｖという具合に小さくなっていった。
上記のように、逆相共振モードにおいても、Ｌ_１の値を大きくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が小さくなる傾向にあることが分かる。逆に、Ｌ_１の値を小さくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が大きくなる傾向にあることが分かる。

【0115】

（測定実験２−２：給電共振器２２のＬ_２の値を変えた場合の受電電圧Ｖ_Ｌの変化）
測定実験２−２に使用する無線電力伝送装置１の構成は、測定実験２−１で使用したものと同じである。

【0116】

そして、測定実験２−２では、Ｌ_１、Ｌ_３、Ｌ_４の値をそれぞれ、４．５μＨに設定したうえで、Ｌ_２の値を、２．６μＨ、４．５μＨ、８．８μＨの３つの値に設定した場合における、無線電力伝送装置１の可変抵抗器１１（１７５Ωに設定）の受電電圧Ｖ_Ｌの値を測定する。そして、双峰性における低周波側のピーク付近の周波数fLに、給電モジュール２に供給する交流電力の駆動周波数を設定した場合（同相共振モード：８９０kHz）の測定値（◆の点）、及び、双峰性における高周波側のピーク付近の周波数fHに、給電モジュール２に供給する交流電力の駆動周波数を設定した場合（逆相共振モード：１１７０kHz）の測定値（■の点）を図１０の（測定実験２−２）に示す。

【0117】

図１０の（測定実験２−２）の同相共振モードの測定結果より、Ｌ_２の値を、２．６μＨ、→ ４．５μＨ、→ ８．８μＨの順に大きくしていくと、受電電圧Ｖ_Ｌの値は、５．８４Ｖ、→５．６０Ｖ、→０．９８Ｖという具合に小さくなっていった。
上記のように、同相共振モードにおいて、Ｌ_２の値を大きくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が小さくなる傾向にあることが分かる。逆に、Ｌ_２の値を小さくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が大きくなる傾向にあることが分かる。

【0118】

また、図１０の（測定実験２−２）の逆相共振モードの測定結果においても同様に、Ｌ_２の値を、２．６μＨ、→ ４．５μＨ、→ ８．８μＨの順に大きくしていくと、受電電圧Ｖ_Ｌの値は、６．３２Ｖ、→６．２４Ｖ、→０．６５Ｖという具合に小さくなっていった。
上記のように、逆相共振モードにおいても、Ｌ_２の値を大きくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が小さくなる傾向にあることが分かる。逆に、Ｌ_２の値を小さくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が大きくなる傾向にあることが分かる。

【0119】

（測定実験２−３：受電共振器３２のＬ_３の値を変えた場合の受電電圧Ｖ_Ｌの変化）
測定実験２−３に使用する無線電力伝送装置１の構成は、測定実験２−１で使用したものと同じである。

【0120】

そして、測定実験２−３では、Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_４の値をそれぞれ、４．５μＨに設定したうえで、Ｌ_３の値を、２．６μＨ、４．５μＨ、８．８μＨの３つの値に設定した場合における、無線電力伝送装置１の可変抵抗器１１（１７５Ωに設定）の受電電圧Ｖ_Ｌの値を測定する。そして、双峰性における低周波側のピーク付近の周波数fLに、給電モジュール２に供給する交流電力の駆動周波数を設定した場合（同相共振モード：８９０kHz）の測定値（◆の点）、及び、双峰性における高周波側のピーク付近の周波数fHに、給電モジュール２に供給する交流電力の駆動周波数を設定した場合（逆相共振モード：１１７０kHz）の測定値（■の点）を図１０の（測定実験２−３）に示す。

【0121】

図１０の（測定実験２−３）の同相共振モードの測定結果より、Ｌ_３の値を、２．６μＨ、→ ４．５μＨ、→ ８．８μＨの順に大きくしていくと、受電電圧Ｖ_Ｌの値は、４．８８Ｖ、→５．６０Ｖ、→６．１６Ｖという具合に大きくなっていった。
上記のように、同相共振モードにおいて、Ｌ_３の値を大きくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が大きくなる傾向にあることが分かる。逆に、Ｌ_３の値を小さくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が小さくなる傾向にあることが分かる。

【0122】

また、図１０の（測定実験２−３）の逆相共振モードの測定結果においても同様に、Ｌ_３の値を、２．６μＨ、→ ４．５μＨ、→ ８．８μＨの順に大きくしていくと、受電電圧Ｖ_Ｌの値は、５．６０Ｖ、→６．２４Ｖ、→７．０４Ｖという具合に大きくなっていった。
上記のように、逆相共振モードにおいても、Ｌ_３の値を大きくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が大きくなる傾向にあることが分かる。逆に、Ｌ_３の値を小さくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が小さくなる傾向にあることが分かる。

【0123】

（測定実験２−４：受電コイル３１のＬ_４の値を変えた場合の受電電圧Ｖ_Ｌの変化）
測定実験２−４に使用する無線電力伝送装置１の構成は、測定実験２−１で使用したものと同じである。

【0124】

そして、測定実験２−４では、Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３の値をそれぞれ、４．５μＨに設定したうえで、Ｌ_４の値を、２．６μＨ、４．５μＨ、８．８μＨの３つの値に設定した場合における、無線電力伝送装置１の可変抵抗器１１（１７５Ωに設定）の受電電圧Ｖ_Ｌの値を測定する。そして、双峰性における低周波側のピーク付近の周波数fLに、給電モジュール２に供給する交流電力の駆動周波数を設定した場合（同相共振モード：８９０kHz）の測定値（◆の点）、及び、双峰性における高周波側のピーク付近の周波数fHに、給電モジュール２に供給する交流電力の駆動周波数を設定した場合（逆相共振モード：１１７０kHz）の測定値（■の点）を図１０の（測定実験２−４）に示す。

【0125】

図１０の（測定実験２−４）の同相共振モードの測定結果より、Ｌ_４の値を、２．６μＨ、→ ４．５μＨ、→ ８．８μＨの順に大きくしていくと、受電電圧Ｖ_Ｌの値は、５．３６Ｖ、→５．６０Ｖ、→６．７２Ｖという具合に大きくなっていった。
上記のように、同相共振モードにおいて、Ｌ_４の値を大きくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が大きくなる傾向にあることが分かる。逆に、Ｌ_４の値を小さくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が小さくなる傾向にあることが分かる。

【0126】

また、図１０の（測定実験２−４）の逆相共振モードの測定結果においても同様に、Ｌ_４の値を、２．６μＨ、→ ４．５μＨ、→ ８．８μＨの順に大きくしていくと、受電電圧Ｖ_Ｌの値は、６．１６Ｖ、→６．２４Ｖ、→９．００Ｖという具合に大きくなっていった。
上記のように、逆相共振モードにおいても、Ｌ_４の値を大きくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が大きくなる傾向にあることが分かる。逆に、Ｌ_４の値を小さくするにつれて、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が小さくなる傾向にあることが分かる。

【0127】

上記測定実験２−１〜２−４によれば、給電コイル２１のコイルＬ_１、給電共振器２２のコイルＬ_２、受電共振器３２のコイルＬ_３、及び、受電コイル３１のコイルＬ_４におけるインダクタンスの値を調整することによって、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値を調整することができることが分かる。

【0128】

（製造方法）
次に、上記無線電力伝送装置１を製造する一工程である、設計方法（設計工程）について、図１１及び図１２を参照して説明する。本説明では、無線電力伝送装置１を搭載する携帯機器としてイヤホンスピーカ部２０１ａを備えた無線式ヘッドセット２００、及び、充電器２０１を例にして説明する（図１１参照）。

【0129】

本設計方法で設計される無線電力伝送装置１は、図１１に示す無線式ヘッドセット２００及び充電器２０１に、それぞれ受電モジュール３（受電コイル３１・受電共振器３２）及び給電モジュール２（給電コイル２１・給電共振器２２）として搭載されている。また、図１１では、説明の都合上、安定回路７、充電回路８及び充電池９を受電モジュール３の外に記載しているが、実際は、ソレノイド状の受電コイル３１及び受電共振器３２のコイル内周側に配置されている。即ち、無線式ヘッドセット２００には、受電モジュール３、安定回路７、充電回路８及び充電池９が搭載されており、充電器２０１には、給電モジュール２が搭載されており、給電モジュール２の給電コイル２１に交流電源６が接続された状態で使用される。

【0130】

（設計方法）
まず、図１２に示すように、被給電機器１０（安定回路７、充電回路８及び充電池９）の仕様から、被給電機器１０が有する耐電圧以下であり、被給電機器１０が有する駆動電圧以上の範囲内にある被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値が決定する（Ｓ１）。

【0131】

次に、給電モジュール２と受電モジュール３との間の距離を決定する（Ｓ２）。これは、受電モジュール３を内蔵した無線式ヘッドセット２００を、給電モジュール２を内蔵した充電器２０１に載置した際の給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離ｄ２３であり、使用形態としては充電中の状態である。より詳細には、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離ｄ２３は、無線式ヘッドセット２００と充電器２０１の形状・構造を考慮して決定される。

【0132】

また、無線式ヘッドセット２００の大きさ・形状・構造を踏まえて、受電モジュール３における受電コイル３１及び受電共振器３２のコイル径が決定される（Ｓ３）。

【0133】

また、充電器２０１の大きさ・形状・構造を踏まえて、給電モジュール２における給電コイル２１及び給電共振器２２のコイル径が決定される（Ｓ４）。

【0134】

上記Ｓ２〜Ｓ４の手順を経ることにより、無線電力伝送装置１の給電共振器２２（コイルＬ_２）と受電共振器３２（コイルＬ_３）との間の結合係数ｋ_２３と、電力伝送効率が決まることになる。

【0135】

上記Ｓ１で決定した受電電圧Ｖ_Ｌ、及び、Ｓ２〜Ｓ４の手順を経て決定された電力伝送効率より、給電モジュール２に給電する必要最低限の給電電力量が決定される（Ｓ５）。

【0136】

そして、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌ、電力伝送効率、及び、給電モジュール２に給電する必要最低限の給電電力量を踏まえて、受電コイル３１のＬ_４、受電共振器３２におけるＬ_３、及び、結合係数ｋ_３４の設計値（Ｓ６）が決められ、給電コイル２１のＬ_１、給電共振器２２におけるＬ_２、及び、結合係数ｋ_１２の設計値が決められる（Ｓ７）。具体的には、上記（式８）の関係を満たしつつ、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離ｄ２３、及び、受電共振器３２と受電コイル３１との間の距離ｄ３４を固定した場合、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離ｄ１２を短くすることにより、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌが小さくなる特性や、給電コイル２１と給電共振器２２との間の距離ｄ１２、及び、給電共振器２２と受電共振器３２との間の距離ｄ２３を固定した場合、受電共振器３２と受電コイル３１との間の距離ｄ３４を短くすることにより、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌが大きくなる特性や、給電コイル２１のコイルＬ_１、給電共振器２２のコイルＬ_２、受電共振器３２のコイルＬ_３、及び、受電コイル３１のコイルＬ_４におけるインダクタンスの値を調整することによって、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの値を調整することができることに基づき、受電コイル３１のＬ_４、受電共振器３２におけるＬ_３、及び、結合係数ｋ_３４の設計値、並びに、給電コイル２１のＬ_１、給電共振器２２におけるＬ_２、及び、結合係数ｋ_１２の設計値が決定される。これにより、被給電機器１０が有する耐電圧以下であり、被給電機器１０が有する駆動電圧以上の範囲内にある受電電圧Ｖ_Ｌになるように、無線電力伝送装置１を構成する要素の各設計値が決定される。

【0137】

上記設計方法を含む無線電力伝送装置１の製造方法、及び、上記設計工程を経て製造された無線電力伝送装置１によれば、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの調整を、新たな機器を設けずにできる無線電力伝送装置１を製造することができる。即ち、無線電力伝送装置１の部品点数を増やさずに、被給電機器１０の受電電圧Ｖ_Ｌの調整が可能な無線電力伝送装置１を製造することができる。

【0138】

（その他の実施形態）
上記製造方法の説明では、無線式ヘッドセット２００を例示して説明したが、充電池を備えた機器であれば、タブレット型ＰＣ、デジタルカメラ、携帯電話、イヤホン型音楽プレイヤー、補聴器、集音器などにも使用することができる。

【0139】

また、上記では、被給電機器１０に充電池９を含む無線電力伝送装置１として説明したが、これに限らず、被給電機器１０に直接電力を消費しながら可動する機器を採用してもよい。

【0140】

また、上記説明では、給電モジュール２及び受電モジュール３が備える共振器（コイル）間の共振現象（磁界共鳴状態）を利用して磁場を結合させることにより電力伝送を行う無線電力伝送装置１を例示して説明したが、コイル間の電磁誘導を利用して電力伝送を行う無線電力伝送装置１においても適用可能である。

【0141】

また、上記説明では、無線電力伝送装置１を携帯型の電子機器に搭載した場合を想定して説明したが、用途はこれら小型なものに限らず、必要電力量に合わせて仕様を変更することにより、例えば、比較的大型な電気自動車（ＥＶ）における無線充電システムや、より小型な医療用の無線式胃カメラなどにも搭載することができる。

【0142】

以上の詳細な説明では、本発明をより容易に理解できるように、特徴的部分を中心に説明したが、本発明は、以上の詳細な説明に記載する実施形態・実施例に限定されず、その他の実施形態・実施例にも適用することができ、その適用範囲は可能な限り広く解釈されるべきである。また、本明細書において用いた用語及び語法は、本発明を的確に説明するために用いたものであり、本発明の解釈を制限するために用いたものではない。また、当業者であれば、本明細書に記載された発明の概念から、本発明の概念に含まれる他の構成、システム、方法等を推考することは容易であると思われる。従って、請求の範囲の記載は、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で均等な構成を含むものであるとみなされるべきである。また、本発明の目的及び本発明の効果を充分に理解するために、すでに開示されている文献等を充分に参酌することが望まれる。

【符号の説明】

【0143】

１ 無線電力伝送装置
２ 給電モジュール
３ 受電モジュール
６ 交流電源
７ 安定回路
８ 充電回路
９ 充電池
１０ 被給電機器
１１ 可変抵抗器
２１ 給電コイル
２２ 給電共振器
３１ 受電コイル
３２ 受電共振器
２００ 無線式ヘッドセット
２０１ 充電器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】