特許 6305517 共振型電力伝送装置

(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】6305517

(24)【登録日】2018年3月16日

(45)【発行日】2018年4月4日

(54)【発明の名称】共振型電力伝送装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/12 20160101AFI20180326BHJP

   H02J 50/40 20160101ALI20180326BHJP

   H02J 50/60 20160101ALI20180326BHJP

   H01F 38/14 20060101ALI20180326BHJP

【ＦＩ】

   H02J50/12

   H02J50/40

   H02J50/60

   H01F38/14

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-508365(P2016-508365)

(86)(22)【出願日】2014年3月18日

(86)【国際出願番号】JP2014057259

(87)【国際公開番号】WO2015140917

(87)【国際公開日】20150924

【審査請求日】2016年11月17日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】591036457

【氏名又は名称】三菱電機エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123434

【弁理士】

【氏名又は名称】田澤 英昭

(74)【代理人】

【識別番号】100101133

【弁理士】

【氏名又は名称】濱田 初音

(74)【代理人】

【識別番号】100199749

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 成

(74)【代理人】

【識別番号】100188880

【弁理士】

【氏名又は名称】坂元 辰哉

(74)【代理人】

【識別番号】100197767

【弁理士】

【氏名又は名称】辻岡 将昭

(74)【代理人】

【識別番号】100201743

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 和真

(72)【発明者】

【氏名】阿久澤 好幸

(72)【発明者】

【氏名】酒井 清秀

(72)【発明者】

【氏名】江副 俊裕

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 有基

【審査官】 田中 慎太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１１９６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１８７９１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２３８３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４９５１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７３２１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ５０／００−５０／９０

Ｈ０１Ｆ ３８／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コイル長が切替えられることでインダクタンス値を可変とする共振型の送信アンテナと、
前記送信アンテナに直列接続された送信側キャパシタと、
コイル長が切替えられることでインダクタンス値を可変とし、前記送信アンテナからの電力を受信する共振型の受信アンテナと、
前記受信アンテナに直列接続された受信側キャパシタと、
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナのコイル長を切替えることで共振周波数を切替える可変制御回路と、
自機から別の共振型電力伝送装置への電力の漏洩又は別の共振型電力伝送装置から自機への電力の漏洩を検出する電力検出回路とを備え、
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、共振周波数をＫＨｚ帯からＭＨｚ帯の範囲で切替えるようにコイル長を切替え可能とし、
前記可変制御回路は、前記電力検出回路により電力の漏洩が検出された場合に、前記送信アンテナの共振周波数及び前記受信アンテナの共振周波数を同一の他の周波数に切替える
ことを特徴とする共振型電力伝送装置。

【請求項2】

前記送信側キャパシタ及び前記受信側キャパシタは、容量値を可変とする可変型のキャパシタであり、
前記可変制御回路は、前記送信側キャパシタ及び前記受信側キャパシタの容量値も制御して共振周波数を切替える
ことを特徴とする請求項１記載の共振型電力伝送装置。

【請求項3】

前記送信アンテナに直列又は／及び並列に接続され、インピーダンスを可変とする送信側可変インピーダンス素子と、
前記受信アンテナに直列又は／及び並列に接続され、インピーダンスを可変とする受信側可変インピーダンス素子とを備え、
前記可変制御回路は、前記送信側可変インピーダンス素子及び前記受信側可変インピーダンス素子のインピーダンスを制御する
ことを特徴とする請求項１記載の共振型電力伝送装置。

【請求項4】

前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、自身をオープン又はショートさせるように切替え可能であり、
前記可変制御回路は、自機が非伝送設定の場合に、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナをオープン又はショートさせる
ことを特徴とする請求項１記載の共振型電力伝送装置。

【請求項5】

前記送信側キャパシタ及び前記受信側キャパシタは、自身をオープン又はショートさせるように切替え可能であり、
前記可変制御回路は、自機が非伝送設定の場合に、前記送信側キャパシタ及び前記受信側キャパシタをオープン又はショートさせる
ことを特徴とする請求項２記載の共振型電力伝送装置。

【請求項6】

前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、磁界共鳴により電力伝送を行う
ことを特徴とする請求項１記載の共振型電力伝送装置。

【請求項7】

前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、電界共鳴により電力伝送を行う
ことを特徴とする請求項１記載の共振型電力伝送装置。

【請求項8】

前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、電磁誘導により電力伝送を行う
ことを特徴とする請求項１記載の共振型電力伝送装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、共振により電力伝送を行う共振型電力伝送装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、図１６に示すように、可変インピーダンス素子１０１を用いて送受信アンテナの共振周波数を可変とする共振型電力伝送装置が知られている（例えば特許文献１参照）。これにより、製造ばらつき又は外部環境等によって送受信アンテナの共振周波数が設計値からずれた場合、又は伝送したい周波数をＫＨｚ帯で変えたい場合等に対応することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−２２６０４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、特許文献１に開示された従来技術では、送受信アンテナが給電用ループアンテナ１０２と共振用コイル１０３から構成され、給電用ループアンテナ１０２に可変インピーダンス素子１０１を装荷することで共振周波数を可変としている。しかしながら、共振用コイル１０３の自己共振周波数は固定された状態である。そのため、可変可能な周波数範囲が制限され、ＫＨｚ帯からＭＨｚ帯までの広い周波数範囲で可変を行うことはできないという課題があった。
よって、従来では、送受信アンテナの共振周波数をＫＨｚ帯からＭＨｚ帯の範囲で変える場合には、各周波数帯専用のアンテナに置き換える必要があり、装置のコスト増加に繋がるという課題がある。また、アンテナの置き換えに対応した筐体設計を行うことになり、装置を小型化及び軽量化することができないという課題がある。

【0005】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、各周波数帯専用のアンテナに置き換えることなく、ＫＨｚ帯からＭＨｚ帯の範囲で共振周波数を可変とすることができる共振型電力伝送装置、送信側電力伝送装置及び受信側電力伝送装置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】

この発明に係る共振型電力伝送装置は、コイル長が切替えられることでインダクタンス値を可変とする共振型の送信アンテナと、送信アンテナに直列接続された送信側キャパシタと、コイル長が切替えられることでインダクタンス値を可変とし、送信アンテナからの電力を受信する共振型の受信アンテナと、受信アンテナに直列接続された受信側キャパシタと、送信アンテナ及び受信アンテナのコイル長を切替えることで共振周波数を切替える可変制御回路と、自機から別の共振型電力伝送装置への電力の漏洩又は別の共振型電力伝送装置から自機への電力の漏洩を検出する電力検出回路とを備え、送信アンテナ及び受信アンテナは、共振周波数をＫＨｚ帯からＭＨｚ帯の範囲で切替えるようにコイル長を切替え可能とし、可変制御回路は、電力検出回路により電力の漏洩が検出された場合に、送信アンテナの共振周波数及び受信アンテナの共振周波数を同一の他の周波数に切替えるものである。

【発明の効果】

【0007】

この発明によれば、上記のように構成したので、各周波数帯専用のアンテナに置き換えることなく、ＫＨｚ帯からＭＨｚ帯の範囲で共振周波数を可変とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】この発明の実施の形態１に係る共振型電力伝送装置の構成を示す図である。

【図2】この発明の実施の形態１に係る共振型電力伝送装置の共振周波数の切替え動作を示す図である。

【図3】この発明の実施の形態１に係る共振型電力伝送装置の別の構成を示す図である。

【図4】この発明の実施の形態２に係る共振型電力伝送装置の構成を示す図である。

【図5】この発明の実施の形態２における可変インダクタの構成を示す図である。

【図6】この発明の実施の形態２における可変インダクタの構成を示す図である。

【図7】この発明の実施の形態２における可変インダクタの構成を示す図である。

【図8】この発明の実施の形態２における可変キャパシタの構成を示す図である。

【図9】この発明の実施の形態３に係る共振型電力伝送装置の構成を示す図である。

【図10】この発明の実施の形態４に係る共振型電力伝送装置の構成を示す図である。

【図11】この発明の実施の形態４に係る共振型電力伝送装置の共振周波数の切替え動作を示す図である。

【図12】この発明の実施の形態４に係る共振型電力伝送装置の共振周波数の別の切替え動作を示す図である。

【図13】この発明の実施の形態４に係る共振型電力伝送装置の共振周波数の別の切替え動作を示す図である。

【図14】この発明の実施の形態５に係る共振型電力伝送装置の構成を示す図である。

【図15】この発明の実施の形態６に係る共振型電力伝送装置の構成を示す図である。

【図16】従来の共振型電力伝送装置の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る共振型電力伝送装置の構成を示す図である。
共振型電力伝送装置は、図１に示すように、送信電源回路１１、キャパシタ（送信側キャパシタ）１２、送信アンテナ１３、可変制御回路１４、受信アンテナ２１、キャパシタ（受信側キャパシタ）２２、可変制御回路２３及び受信電源回路２４から構成されている。なお、送信電源回路１１、キャパシタ１２、送信アンテナ１３及び可変制御回路１４は送信側電力伝送装置を構成し、受信アンテナ２１、キャパシタ２２、可変制御回路２３及び受信電源回路２４は受信側電力伝送装置を構成する。

【0010】

送信電源回路１１は、送信アンテナ１３への電力の供給を制御するものである。
キャパシタ１２は、スイッチ（ＳＷ）により容量値を可変とする可変型のキャパシタであり、送信アンテナ１３の共振周波数を調整するものである。なお、スイッチとしては、リレー、トランジスタ又はフォトカプラ等が挙げられる。また図では、キャパシタ１２が回路のホット側及びリターン側の両方に接続された場合を示しているが、どちらか一方にのみ設けてもよい。

【0011】

送信アンテナ１３は、スイッチ（ＳＷ）によりコイル長が切替えられることでインダクタンス値を可変とする可変型のインダクタからなり、送信電源回路１１からの電力を受信アンテナ２１に伝送する共振型の電力送信アンテナである（非接触に限定されない）。この送信アンテナ１３は、送信電源回路１１から出力された交流（Ｖ１）を入力して、共振動作を行うことで送信電力を発生し、受信アンテナ２１への電力伝送を実施する。なお、スイッチとしては、リレー、トランジスタ又はフォトカプラ等が挙げられる。

【0012】

ここで、キャパシタ１２の容量値及び送信アンテナ１３のインダクタンス値は、スイッチにより、ＫＨｚ帯からＭＨｚ帯の範囲で送信アンテナ１３の共振周波数を切替えることができる値に設定されている。ここで、共振周波数ｆ０は、ｆ０＝１／２π√（ＬＣ）の関係式で表される。すなわち、共振周波数ｆ０を高く設定する場合には、インダクタンス値Ｌ及び容量値Ｃを小さくする。一方、共振周波数ｆ０を低く設定する場合には、インダクタンス値Ｌ及び容量値Ｃを大きくする。

【0013】

可変制御回路１４は、キャパシタ１２のスイッチ及び送信アンテナ１３のスイッチの切替え動作を制御することで、送信アンテナ１３の共振周波数を切替えるものである。この可変制御回路１４は、ソフトウェアに基づくＣＰＵを用いたプログラム処理によって実行されるよう構成してもよい。

【0014】

受信アンテナ２１は、スイッチ（ＳＷ）によりコイル長が切替えられることでインダクタンス値を可変とする可変型のインダクタからなり、送信アンテナ１３からの電力を受信する共振型の電力受信アンテナである（非接触に限定されない）。なお、スイッチとしては、リレー、トランジスタ又はフォトカプラ等が挙げられる。この受信アンテナ２１により受信された電力は受信電源回路２４を介して負荷機器など（不図示）に供給される。

【0015】

キャパシタ２２は、スイッチ（ＳＷ）により容量値を可変とする可変型のキャパシタであり、受信アンテナ２１の共振周波数を調整するものである。なお、スイッチとしては、リレー、トランジスタ又はフォトカプラ等が挙げられる。また図では、キャパシタ２２が回路のホット側及びリターン側の両方に接続された場合を示しているが、どちらか一方にのみ設けてもよい。

【0016】

ここで、キャパシタ２２の容量値及び受信アンテナ２１のインダクタンス値は、スイッチにより、ＫＨｚ帯からＭＨｚ帯の範囲で受信アンテナ２１の共振周波数を切替えることができる値に設定されている。すなわち、共振周波数ｆ０を高く設定する場合には、インダクタンス値Ｌ及び容量値Ｃを小さくする。一方、共振周波数ｆ０を低く設定する場合には、インダクタンス値Ｌ及び容量値Ｃを大きくする。なお、受信アンテナ２１の共振周波数は、送信アンテナ１３と同じ共振周波数に設定される。

【0017】

可変制御回路２３は、キャパシタ２２のスイッチ及び受信アンテナ２１のスイッチの切替え動作を制御することで、受信アンテナ２１の共振周波数を切替えるものである。この可変制御回路２３は、ソフトウェアに基づくＣＰＵを用いたプログラム処理によって実行されるよう構成してもよい。
受信電源回路２４は、受信アンテナ２１と負荷機器間に配置され、受信アンテナ２１により受信された電力（交流出力）を整流するものである。

【0018】

なお、無線電力伝送の場合における共振型電力伝送装置の伝送方式は特に限定されるものではなく、磁界共鳴による方式、電界共鳴による方式、電磁誘導による方式のいずれであってもよい。
また図１では、非接触型の共振型電力伝送装置を想定し、可変制御回路１４，２３を送受側で別に設けた場合について示したが、共通化してもよい。

【0019】

次に、上記のように構成された共振型電力伝送装置による共振周波数の切替え動作について、図２を参照しながら説明する。なお以下では、共振周波数をＫＨｚ帯とＭＨｚ帯の２パターンに切替える場合について示す。
共振型電力伝送装置の共振周波数をＫＨｚ帯に設定する場合には、図２（ａ）に示すように、可変制御回路１４，２３は、送受信アンテナ１３，２１のコイル長が長くなるよう（図２（ａ）の例ではターン数が２巻きとなるよう）にスイッチを切替え、かつキャパシタ１２，２２の接続数を増やすようにスイッチを切替える。これにより、インダクタンス値及び容量値を大きくすることができ、共振周波数をＫＨｚ帯に設定することができる。

【0020】

一方、共振型電力伝送装置の共振周波数をＭＨｚ帯に設定する場合には、図２（ｂ）に示すように、可変制御回路１４，２３は、送受信アンテナ１３，２１のコイル長が短くなるよう（図２（ｂ）の例ではターン数が１巻きとなるよう）にスイッチを切替え、かつキャパシタ１２，２２の接続数を減らすようにスイッチを切替える。これにより、インダクタンス値及び容量値を小さくすることができ、共振周波数をＭＨｚ帯に設定することができる。

【0021】

なお上記では、共振周波数をＫＨｚ帯からＭＨｚ帯の範囲で２パターンに切替える場合について示したが、これに限るものではなく、さらにスイッチを設けて３パターン以上に切替えるように構成してもよい。

【0022】

また上記では、キャパシタ１２，２２として可変型のキャパシタを用いた場合を示したが、容量値が固定のものを用いてもよい。この場合、可変制御回路１４，２３は、送受信アンテナ１３，２１のコイル長のみを切替えて共振周波数の切替えを行う。

【0023】

また上記では、可変制御回路１４，２３を作業者が操作し、共振周波数の切替えを行う場合を想定している。それに対し、例えばＭＨｚ帯の共振周波数に設定された送信側電力伝送装置が備え付けられており、これに本発明の受信側電力伝送装置を近づけた際に自動的に受信側の共振周波数をＭＨｚ帯に切替えて電力伝送を行えるように構成してもよい。
この場合には、図３に示すように、受信側電力伝送装置に、外部（送信側電力伝送装置）からの電力の伝送を検出する電力検出回路２５を追加する。そして、可変制御回路２３は、電力検出回路２５による電力の検出があるまで、受信アンテナ２１の共振周波数の切替えを行う。

【0024】

なお図３では、受信側電力伝送装置に電力検出回路２５を設け、受信アンテナ２１の共振周波数を自動で切替える構成について示した。それに対し、逆に、送信側電力伝送装置に電力検出回路を設け、送信アンテナ１３を自動で切替えるように構成してもよい。

【0025】

以上のように、この実施の形態１によれば、送受信アンテナ（共振コイル）１３，２１自身の形状を変形させ、さらに可変インピーダンス素子（キャパシタ１２，２２）を装荷して共振周波数を可変するように構成したので、各周波数帯専用のアンテナに置き換えることなく、ＫＨｚ帯からＭＨｚ帯の範囲で共振周波数を可変とすることができる。これにより、従来の各周波数帯専用のアンテナが不要となるため、コストを低減することができる。また、アンテナの置き換えが不要なため、装置を小型化及び軽量化することができる。
なお、本発明は、Ｑｉ規格のＫＨｚ帯でのワイヤレス電力伝送と、今後普及することが想定されるＭＨｚ帯でのワイヤレス電力伝送に対し、コンパチブルに扱うことができる装置として活用することが可能である。

【0026】

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係る共振型電力伝送装置の構成を示す図である。この図４に示す実施の形態２に係る共振型電力伝送装置は、図１に示す実施の形態１に係る共振型電力伝送装置に可変インダクタ（可変インピーダンス素子）Ｌ１１，Ｌ２１を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0027】

可変インダクタ（送信側可変インピーダンス素子）Ｌ１１は、送信アンテナ１３に直列接続され、電子部品によりインダクタンス値を可変とする素子である。また、可変インダクタ（受信側可変インピーダンス素子）Ｌ２１は、受信アンテナ２１に直列接続され、電子部品によりインダクタンス値を可変とする素子である。
なお、可変制御回路１４は、実施の形態１の機能に加え、上記電子部品を制御することで可変インダクタＬ１１のインダクタンス値を制御する。また、可変制御回路２３は、実施の形態１の機能に加え、上記電子部品を制御することで可変インダクタＬ２１のインダクタンス値を制御する。
この可変インダクタＬ１１，Ｌ２１により共振周波数の微調整を行うことができる。

【0028】

次に、可変インダクタＬ１１，Ｌ２１の構成例について、図５〜７を参照しながら説明する。
図５は、電子部品としてモータ制御回路２０１を用い、このモータ制御回路２０１によりコイル２０２の磁路長を自動で可変させるタイプの可変インダクタである。この構成では、可変制御回路１４，２３により、モータ制御回路２０１を駆動させてコイル２０２の磁路長を物理的に可変させることで、インダクタンス値（Ｌ値）を可変させる。なお図５（ａ），（ｂ）において、コイル２０２のターン数は同じである。

【0029】

また図６は、電子部品としてリレー、トランジスタ又はフォトカプラ等のスイッチ２０３を用い、このスイッチ２０３によりコイル２０２の並列接続を自動で可変するタイプの可変インダクタである。この構成では、並列接続された各コイル２０２にスイッチ２０３を接続し、可変制御回路１４，２３により各スイッチ２０３のＯＮ／ＯＦＦを切替えて、又はパルス幅変調（ＰＷＭ）等を切替えて、コイル２０２の並列接続を可変させることで、インダクタンス値を可変させる。

【0030】

また図７は、電子部品としてリレー、トランジスタ又はフォトカプラ等のスイッチ２０３を用い、このスイッチ２０３によりコイル２０２の巻き数を自動で調整するタイプの可変インダクタである。この構成では、コイル２０２の各巻き数点にスイッチ２０３を接続し、可変制御回路１４，２３により各スイッチ２０３のＯＮ／ＯＦＦを切替えて、又はパルス幅変調（ＰＷＭ）等を切替えて、コイル２０２の巻き数を可変させることで、インダクタンス値を可変させる。

【0031】

なお図４では、可変インピーダンス素子として可変インダクタＬ１１，Ｌ２１を用いた場合について示したが、例えば図８に示すような容量値を可変とする可変キャパシタを用いてもよく、同様の効果を得ることができる。
図８は、電子部品としてリレー、トランジスタ又はフォトカプラ等のスイッチ２０４を用い、このスイッチ２０４によりキャパシタ２０５の並列接続を自動で可変するタイプの可変型キャパシタである。この構成では、並列接続された各キャパシタ２０５にスイッチ２０４を接続し、可変制御回路１４，２３により各スイッチ２０４のＯＮ／ＯＦＦを切替えて、又はパルス幅変調（ＰＷＭ）等を切替えて、キャパシタ２０５の並列接続を可変させることで、容量値を可変させる。

【0032】

以上のように、この実施の形態２によれば、送受信アンテナ１３，２１に直列に可変インピーダンス素子を接続するように構成したので、実施の形態１の効果に加え、送受信アンテナ１３，２１の共振周波数を微調整することができる。

【0033】

実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３に係る共振型電力伝送装置の構成を示す図である。この図９に示す実施の形態３に係る共振型電力伝送装置は、図４に示す実施の形態２に係る共振型電力伝送装置に可変キャパシタ（可変インピーダンス素子）Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ２２，Ｃ２３を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0034】

可変キャパシタ（送信側可変インピーダンス素子）Ｃ１２，Ｃ１３は、送信アンテナ１３に並列接続され、電子部品により容量値を可変とする素子である。また、可変キャパシタ（受信側可変インピーダンス素子）Ｃ２２，Ｃ２３は、受信アンテナ２１に並列接続され、電子部品により容量値を可変とする素子である。なお、可変キャパシタＣ１２，Ｃ１３，Ｃ２２，Ｃ２３の構成例としては、図８に示す構成が挙げられる。
また、可変制御回路１４は、実施の形態２の機能に加え、上記電子部品を制御することで可変キャパシタＣ１２，Ｃ１３の容量値を制御する。また、可変制御回路２３は、実施の形態２の機能に加え、上記電子部品を制御することで可変キャパシタＣ２２，Ｃ２３の容量値を制御する。

【0035】

この可変キャパシタＣ１２，Ｃ１３，Ｃ２２，Ｃ２３及び可変インダクタＬ１１，Ｌ２１からなるπ型回路により、共振周波数の微調整を行うことができ、また、インピーダンス整合を行うことができる。

【0036】

なお図９では、送受信アンテナ１３，２１に並列に可変キャパシタＣ１２，Ｃ１３，Ｃ２２，Ｃ２３を接続した場合について示したが、送受信アンテナ１３，２１に並列に可変インダクタを接続してもよく、同様の効果を得ることができる。
また図９では、送受信アンテナ１３，２１に直列に可変インダクタＬ１１，Ｌ２１も接続してπ型回路を構成した場合について示したが、この可変インダクタＬ１１，Ｌ２１は必須の構成ではなく設けなくてもよい。

【0037】

実施の形態４．
図１０はこの発明の実施の形態４に係る共振型電力伝送装置の構成を示す図である。この図１０に示す実施の形態４に係る共振型電力伝送装置は、図１に示す実施の形態１に係る共振型電力伝送装置に電力検出回路１５，２６を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0038】

電力検出回路１５は、自機からの電力の漏れ又は外部からの電力の漏れを検出するものである。この電力検出回路１５による検出結果を示す信号は可変制御回路１４に出力される。また、電力検出回路２６は、自機からの電力の漏れ又は外部からの電力の漏れを検出するものである。この電力検出回路２６による検出結果を示す信号は可変制御回路２３に出力される。
なお、可変制御回路１４は、実施の形態１での機能に加え、電力検出回路１５により電力の漏れが検出された場合に、送信アンテナ１３の共振周波数を切替える。また、可変制御回路２３は、実施の形態１での機能に加え、電力検出回路２６により電力の漏れが検出された場合に、受信アンテナ２１の共振周波数を切替える。

【0039】

また図１０では、非接触型の共振型電力伝送装置を想定し、電力検出回路１５，２６を送受側で別に設けた場合について示したが、共通化してもよい。

【0040】

次に、上記のように構成された共振型電力伝送装置による共振周波数の切替え動作について、図１０，１１を参照しながら説明する。
まず、図１０に示すように、共振周波数がＫＨｚ帯に設定された１つの共振型電力伝送装置（第１の共振型電力伝送装置１ａとする）が存在しているとする。そこに、共振周波数が同じくＫＨｚ帯に設定された共振型電力伝送装置（第２の共振型電力伝送装置１ｂ）が近接すると、電力の漏洩が生じ、相互干渉を起こすことになる。そこで、第１の共振型電力伝送装置１ａにおいて、電力検出回路１５，２６は上記電力の漏洩を検出し、可変制御回路１４，２３は第１の共振型電力伝送装置１ａの共振周波数をＫＨｚ帯からＭＨｚ帯に切替えるように動作する（図１１に示す状態）。このように、複数の共振型電力伝送装置が近接した場合にも装置毎に自動で共振周波数を変えることで、相互干渉を防止することができる。

【0041】

また、同一の共振周波数に設定された複数の共振型電力伝送装置が近接している場合であっても、一方の電力伝送を逆位相で行うことで相互干渉を回避することができる。しかしながら、この状態において一方を非伝送設定とすると、逆位相の関係が崩れ、伝送設定の共振型電力伝送装置から電力の漏洩が生じてしまう。そこで、図１２に示すように、送受信アンテナ１３，２１をスイッチによりオープンさせるように切替え可能に構成し、非伝送設定となっている共振型電力伝送装置（図１２では第１の共振型電力伝送装置１ａ）の可変制御回路１４，２３にて当該スイッチを切替えて送受信アンテナ１３，２１をオープンさせる。これにより、電力の漏洩を回避することができる。

【0042】

なお図１２では、送受信アンテナ１３，２１をオープンさせることで電力の漏洩を回避する構成について示したが、送受信アンテナ１３，２１をショートさせてもよく、同様の効果を得ることができる。

【0043】

また上記では、送受信アンテナ１３，２１をオープン又はショートさせることで電力の漏洩を回避する構成について示した。それに対し、図１３に示すように、キャパシタ１２，２２をスイッチによりオープンさせるように切替え可能に構成し、非伝送設定となっている共振型電力伝送装置の可変制御回路１４，２３にて当該スイッチを切替えてキャパシタ１２，２２をオープンさせるようにしてもよく、同様の効果を得ることができる。また、キャパシタ１２，２２をショートさせてもよい。

【0044】

以上のように、この実施の形態４によれば、近接する共振型電力伝送装置間での漏洩電力を検出して共振周波数を変えるように構成したので、実施の形態１における効果に加えて、共振型電力伝送装置が複数近接することによる相互干渉を回避することができる。また、非伝送設定の共振型電力伝送装置の共振周波数を大幅にずらすことで、近接する伝送設定の共振型電力伝送装置との相互干渉を回避することができる。よって、複数系統において、独立した電力伝送が可能となる。

【0045】

実施の形態５．
図１４はこの発明の実施の形態５に係る共振型電力伝送装置の構成を示す図である。この図１４に示す実施の形態５に係る共振型電力伝送装置は、図１０に示す実施の形態５に係る共振型電力伝送装置に可変インダクタ（可変インピーダンス素子）Ｌ１１，Ｌ２１を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0046】

可変インダクタ（送信側可変インピーダンス素子）Ｌ１１は、送信アンテナ１３に直列接続され、電子部品によりインダクタンス値を可変とする素子である。また、可変インダクタ（受信側可変インピーダンス素子）Ｌ２１は、受信アンテナ２１に直列接続され、電子部品によりインダクタンス値を可変とする素子である。なお、可変インダクタＬ１１，Ｌ２１の構成例としては、図５〜７に示す構成が挙げられる。
また、可変制御回路１４は、実施の形態４の機能に加え、上記電子部品を制御することで可変インダクタＬ１１のインダクタンス値を制御する。また、可変制御回路２３は、実施の形態４の機能に加え、上記電子部品を制御することで可変インダクタＬ２１のインダクタンス値を制御する。
この可変インダクタＬ１１，Ｌ２１により共振周波数の微調整を行うことができる。

【0047】

なお図４では、可変インピーダンス素子として可変インダクタＬ１１，Ｌ２１を用いた場合について示したが、例えば図８に示すような容量値を可変とする可変キャパシタを用いてもよく、同様の効果を得ることができる。

【0048】

以上のように、この実施の形態５によれば、送受信アンテナ１３，２１に直列に可変インピーダンス素子を接続するように構成したので、実施の形態４の効果に加え、送受信アンテナ１３，２１の共振周波数を微調整することができる。

【0049】

実施の形態６．
図１５はこの発明の実施の形態６に係る共振型電力伝送装置の構成を示す図である。この図１５に示す実施の形態６に係る共振型電力伝送装置は、図４に示す実施の形態５に係る共振型電力伝送装置に可変キャパシタ（可変インピーダンス素子）Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ２２，Ｃ２３を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0050】

可変キャパシタ（送信側可変インピーダンス素子）Ｃ１２，Ｃ１３は、送信アンテナ１３に並列接続され、電子部品により容量値を可変とする素子である。また、可変キャパシタ（受信側可変インピーダンス素子）Ｃ２２，Ｃ２３は、受信アンテナ２１に並列接続され、電子部品により容量値を可変とする素子である。なお、可変キャパシタＣ１２，Ｃ１３，Ｃ２２，Ｃ２３の構成例としては、図８に示す構成が挙げられる。
また、可変制御回路１４は、実施の形態５の機能に加え、上記電子部品を制御することで可変キャパシタＣ１２，Ｃ１３の容量値を制御する。また、可変制御回路２３は、実施の形態５の機能に加え、上記電子部品を制御することで可変キャパシタＣ２２，Ｃ２３の容量値を制御する。

【0051】

この可変キャパシタＣ１２，Ｃ１３，Ｃ２２，Ｃ２３及び可変インダクタＬ１１，Ｌ２１からなるπ型回路により、共振周波数の微調整を行うことができ、また、インピーダンス整合を行うことができる。

【0052】

なお図１５では、送受信アンテナ１３，２１に並列に可変キャパシタＣ１２，Ｃ１３，Ｃ２２，Ｃ２３を接続した場合について示したが、送受信アンテナ１３，２１に並列に可変インダクタを接続してもよく、同様の効果を得ることができる。
また図１５では、送受信アンテナ１３，２１に直列に可変インダクタＬ１１，Ｌ２１も接続してπ型回路を構成した場合について示したが、この可変インダクタＬ１１，Ｌ２１は必須の構成ではなく設けなくてもよい。

【0053】

また実施の形態４では、非伝送設定の共振型電力伝送装置において、送受信アンテナ１３，２１又はキャパシタ１２，２２をオープン又はショートさせることで、電力の漏洩を回避する構成について示した。それに対し、図１５に示す構成において、可変インダクタＬ１１，Ｌ２１及び可変キャパシタＣ１２，Ｃ２２をスイッチによりオープン又はショートさせるように切替え可能に構成し、非伝送設定となっている共振型電力伝送装置の可変制御回路１４，２３にて当該スイッチを切替えて可変インダクタＬ１１，Ｌ２１及び可変キャパシタＣ１２，Ｃ２２をオープン又はショートさせるようにしてもよく、同様の効果を得ることができる。なお、上記回路をショートさせる場合、その際の送受信アンテナ１３，２１のインダクタンス値及びキャパシタ１２，２２の容量値により共振周波数のずれ量が変化する。しかしながら、そのずれ量が大きい場合には、電力の漏洩を回避することができるため、有効であると考えられる。

【0054】

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0055】

この発明に係る共振型電力伝送装置は、各周波数帯専用のアンテナに置き換えることなく、ＫＨｚ帯からＭＨｚ帯の範囲で共振周波数を可変とすることができ、共振により電力伝送を行う共振型電力伝送装置等に用いるのに適している。

【符号の説明】

【0056】

１ａ，１ｂ 第１，２の共振型電力伝送装置、１１ 送信電源回路、１２ キャパシタ（送信側キャパシタ）、１３ 送信アンテナ、１４，２３ 可変制御回路、１５，２５，２６ 電力検出回路、２１ 受信アンテナ、２２ キャパシタ（受信側キャパシタ）、２４ 受信電源回路、２０１ モータ制御回路、２０２ コイル、２０３，２０４ スイッチ、２０５ キャパシタ。

【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】