特許 6579910 無線給電装置及び無線給電方法

(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】6579910

(24)【登録日】2019年9月6日

(45)【発行日】2019年9月25日

(54)【発明の名称】無線給電装置及び無線給電方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/40 20160101AFI20190912BHJP

   H02J 50/10 20160101ALI20190912BHJP

   H02J 50/80 20160101ALI20190912BHJP

   H02J 50/90 20160101ALI20190912BHJP

   B25J 19/00 20060101ALI20190912BHJP

【ＦＩ】

   H02J50/40

   H02J50/10

   H02J50/80

   H02J50/90

   B25J19/00 F

【請求項の数】14

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-207958(P2015-207958)

(22)【出願日】2015年10月22日

(65)【公開番号】特開2017-79574(P2017-79574A)

(43)【公開日】2017年4月27日

【審査請求日】2018年8月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】特許業務法人開知国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】新間 大輔

(72)【発明者】

【氏名】岡田 聡

(72)【発明者】

【氏名】大谷 健一

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 浩通

【審査官】 辻丸 詔

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２８３７８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２８３７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２１７１５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１９７９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１０８３２４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ５０／００−５０／９０

Ｂ２５Ｊ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の交流電流を出力する第１の電源と、
上記第１の電源に接続され、磁界を発生する第１の送電素子と、
上記第１の交流電流と略同一の周波数の第２の交流電流を出力する第２の電源と、
上記第２の電源に接続され、上記第１の送電素子と略対向して配置され、磁界を発生する第２の送電素子と、
負荷に接続され、上記第１の送電素子と上記第２の送電素子との間を移動可能に配置されて、上記第１の送電素子及び上記第２の送電素子が発生する磁界により電圧を誘起する受電素子と、
上記第１の送電素子と上記第２の送電素子との間に発生する磁界の定在波の磁界強度が最大となる位置が、上記受電素子の位置となるように、上記第１の電源及び上記第２の電源を制御して、上記第１の交流電流と上記第２の交流電流との位相差を調整する位相差調整部と、
を備えることを特徴とする無線給電装置。

【請求項2】

請求項１に記載の無線給電装置において、
上記位相差調整部は、上記受電素子の配置位置に従って、上記位相差を調整することを特徴とする無線給電装置。

【請求項3】

請求項１に記載の無線給電装置において、
上記位相差調整部は、上記受電素子の電気的特性に従って、上記位相差を調整することを特徴とする無線給電装置。

【請求項4】

請求項３に記載の無線給電装置において、
上記受電素子の電気的特性は、上記受電素子に誘起される電圧、上記受電素子に流れる電流、または上記受電素子によって得られる受電電力であることを特徴とする無線給電装置。

【請求項5】

請求項２に記載の無線給電装置において、
上記受電素子の、上記第１の送電素子と上記第２の送電素子との間における配置位置を測定する測距部と、
上記測距部が測定した上記受電素子の配置位置情報を送信する送信機と、
上記送信機から送信された配置位置情報を受信する受信機と、
上記受信機が受信した上記配置位置情報に従って、上記位相差を計算する位相差計算部と、
をさらに備え、上記位相差調整部は、上記位相差計算部が計算した位相差となるように、上記第１の交流電流と上記第２の交流電流との位相差を調整することを特徴とする無線給電装置。

【請求項6】

請求項４に記載の無線給電装置において、
上記受電電力を計測する受電電力計測部と、
上記受電電力計測部が計測した受電電力情報を送信する送信機と、
上記送信機から送信された受電電力地情報を受信する受信機と、
上記受信機が受信した上記受電電力情報に従って、上記位相差を計算する位相差計算部と、
をさらに備え、上記位相差調整部は、上記位相差計算部が計算した位相差となるように、上記第１の交流電流と上記第２の交流電流との位相差を調整することを特徴とする無線給電装置。

【請求項7】

請求項１に記載の無線給電装置において、
上記第１の送電素子に機械的に連結された第１の移動機構と、
上記第２の送電素子に機械的に連結された第２の移動機構と、
上記受電素子の移動に応じて、上記第１の送電素子の中心軸と上記第２の送電素子の中心軸と上記受電素子の中心軸とがほぼ一致するように、上記第１の移動機構及び上記第２の移動機構に動作指令を供給する動作指令部と、
をさらに備えることを特徴とする無線給電装置。

【請求項8】

第１の交流電流が供給され磁界を発生する第１の送電素子と、上記第１の交流電流と略同一の周波数の第２の交流電流が供給され磁界を発生する第２の送電素子とを互いに対向して配置し、
負荷が接続された受電素子を、上記第１の送電素子と上記第２の送電素子との間を移動可能に配置し、
上記第１の送電素子と上記第２の送電素子との間に発生する磁界の定在波の磁界強度が最大となる位置が、上記受電素子の位置となるように、上記第１の交流電流と上記第２の交流電流との位相差を調整することを特徴とする無線給電方法。

【請求項9】

請求項８に記載の無線給電方法において、
上記受電素子の配置位置に従って、上記位相差を調整することを特徴とする無線給電方法。

【請求項10】

請求項８に記載の無線給電方法において、
上記受電素子の電気的特性に従って、上記位相差を調整することを特徴とする無線給電方法。

【請求項11】

請求項１０に記載の無線給電方法において、
上記受電素子の電気的特性は、上記受電素子に誘起される電圧、上記受電素子に流れる電流、または上記受電素子によって得られる受電電力であることを特徴とする無線給電方法。

【請求項12】

請求項９に記載の無線給電方法において、
上記受電素子の、上記第１の送電素子と上記第２の送電素子との間における配置位置を測定し、
測定した上記受電素子の配置位置情報を送信機により送信し、
上記送信された配置地情報を受信機により受信し、
上記受信機が受信した上記配置位置情報に従って、上記位相差を計算し、
上記計算した位相差となるように、上記第１の交流電流と上記第２の交流電流との位相差を調整することを特徴とする無線給電方法。

【請求項13】

請求項１１に記載の無線給電方法において、
上記受電電力を受電電力計測部により計測し、
上記受電電力計測部が計測した受電電力情報を送信機により送信し、
上記送信機から送信された受電電力地情報を受信機により受信し、
上記受信機が受信した上記受電電力情報に従って、上記位相差を計算し、
上記計算した位相差となるように、上記第１の交流電流と上記第２の交流電流との位相差を調整することを特徴とする無線給電方法。

【請求項14】

請求項８に記載の無線給電方法において、
上記受電素子の移動に応じて、上記第１の送電素子の中心軸と上記第２の送電素子の中心軸と上記受電素子の中心軸とがほぼ一致するように、上記第１の送電素子及び上記第２の送電素子を移動機構により移動させることを特徴とする無線給電方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、移動体や回転体に給電する無線給電装置及び無線給電方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、発電プラントや化学プラントにおいては、タンクや圧力容器などの構造物を目視で確認することで設備の健全性を評価することができる。タンク内に水がある場合には、タンク内の構造物を、水中を遊泳するロボットに搭載したカメラを用いて遠隔でロボットを操縦するとともに、撮影画像を用いて検査する方法がある。

【0003】

水中ロボットを用いる検査方法においては、いくつかの課題がある。代表的な例として、給電ケーブルがタンクや圧力容器の外に設置された電源と接続されているため、水中ロボットの移動の際に給電ケーブルが構造物に引っかかり移動に制約が生じ、この結果として作業効率が低下することである。

【0004】

このために水中ロボットに二次電池を搭載する方法もある。

【0005】

しかしながら、二次電池は、ロボット本体の寸法を大きくするとともに、蓄電量が制限されるため、それに依存して作業内容や作業時間が制限され、やはり作業効率が低下するという問題がある。

【0006】

これらを解決可能な手段として、無線式の給電方法があり、その一例が非特許文献１に開示されている。無線式の給電方法であれば、送電コイルと受電コイルとの間で電気的に共振させることで給電距離を約２ｍまで延ばすことができる。この無線式の給電方法において、給電可能な範囲を広げることができれば一層の作業効率向上が期待できる。

【0007】

無線式の給電方法において、より給電可能な範囲を広げるための一手段として、複数の送電素子を用いる方法がある。この方式は、複数の送電コイルで発生させた磁界を受電コイルに鎖交させる方法である。

【0008】

また、複数の送電コイルを用いる構成という観点では、特許文献１にその方法が開示されている。

【0009】

特許文献１によれば、複数の送電コイルと中心軸が一致しない受電コイルに対して、受電コイルの向きが鎖交しない向きとなる場合には、複数の送電コイルで発生させる交流磁界の位相を逆相とすることで磁界を鎖交させて受電可能とするものであり、これも給電可能な範囲を広げるための一技術である。

【0010】

また、特許文献２にはやはり送電コイルを複数設け、その間に受電コイルを設置して給電する方式が開示されている。受電コイルへの電力供給の効率を高めるために、受電コイルの位置情報を基に、複数の送電コイルに流す電流の振幅を調整することで、電力ロスを減らす技術である。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0011】

【非特許文献1】Ｋｕｒｓ．Ａ． ｅｔ ａｌ、 ”Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｖｉａ Ｓｔｒｏｎｇｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅｓ”、 Ｓｃｉｅｎｃｅ、 Ｖｏｌ．３１７、 ｐｐ８３−８６（２００７／７）

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】ＷＯ２０１１／０７７４８８号公報

【特許文献1】特開２００８−２８３７８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

特許文献１に開示されている技術は、複数の送電コイルを用いるが、何れも隣り合った送電コイルから概ね一方向に向かって磁界を発生させる。そのため、離れた場所における磁界強度を倍増させることができるため、給電可能な範囲を広げる課題に対しては一定の効果はある。

【0014】

しかしながら、送電コイルからの距離が遠くなればやはり磁界強度が低下するため、その効果は十分ではなく、さらに広い範囲で安定した電力の供給は困難である。

【0015】

また、特許文献２に記載の技術によれば、受電コイルの位置に応じて、２つの送電コイルに流す電流の振幅を調整している。これによれば、電力ロスを低減させて効率を向上させる効果は得られるが、受電コイルが送電コイルから離れた場合には、特許文献１に記載の技術と同様に、磁界強度が低下するため、その効果は十分ではなく、さらに広い範囲で安定した電力の供給は困難である。

【0016】

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、より広い領域において、負荷に安定的に電力を給電可能な無線給電装置及び無線給電方法を実現することである。

【課題を解決するための手段】

【0017】

上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。

【0018】

無線給電装置において、第１の交流電流を出力する第１の電源と、上記第１の電源に接続され、磁界を発生する第１の送電素子と、上記第１の交流電流と略同一の周波数の第２の交流電流を出力する第２の電源と、上記第２の電源に接続され、上記第１の送電素子と略対向して配置され、磁界を発生する第２の送電素子と、負荷に接続され、上記第１の送電素子と上記第２の送電素子との間を移動可能に配置されて、上記第１の送電素子及び上記第２の送電素子が発生する磁界により電圧を誘起する受電素子と、上記第１の送電素子と上記第２の送電素子との間に発生する磁界の定在波の磁界強度が最大となる位置が、上記受電素子の位置となるように、上記第１の電源及び上記第２の電源を制御して、上記第１の交流電流と上記第２の交流電流との位相差を調整する位相差調整部とを備える。

【0019】

また、無線給電方法において、第１の交流電流が供給され磁界を発生する第１の送電素子と、上記第１の交流電流と略同一の周波数の第２の交流電流が供給され磁界を発生する第２の送電素子とを互いに対向して配置し、負荷が接続された受電素子を、上記第１の送電素子と上記第２の送電素子との間を移動可能に配置し、上記第１の送電素子と上記第２の送電素子との間に発生する磁界の定在波の磁界強度が最大となる位置が、上記受電素子の位置となるように、上記第１の交流電流と上記第２の交流電流との位相差を調整する。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、より広い領域において、負荷に安定的に電力を給電可能な無線給電装置及び無線給電方法を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施例１による無線給電装置の概略構成図である。

【図2】本発明の原理の説明図である。

【図3】受電素子を送電素子間に存在するよう配置する理由の説明図である。

【図4】本発明の実施例２による無線給電装置の概略構成図である。

【図5】本発明の実施例３による無線給電装置の概略構成図である。

【図6】本発明の実施例３の位相差計算部の動作を説明するフローチャートである。

【図7】本発明の実施例４による無線給電装置の概略構成図である。

【図8】本発明の実施例５による無線給電装置の概略構成図である。

【図9】本発明の実施例６による無線給電装置の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。

【実施例】

【0023】

（実施例１）
図１は本発明の実施例１による無線給電装置の概略構成図である。

【0024】

図１において、無線給電装置１００は、複数の電源に接続された送電素子から送るエネルギーを受電素子で受け取り、負荷に送る構成である。なお、図１中にｘ軸を示しているが、これは実施例１の説明を容易にするために便宜上表示しているものである。

【0025】

商用電源８に接続する電源Ａ（第１の電源）４は送電素子Ａ（第１の送電素子）１に接続される。また、電源Ｂ（第２の電源）５は送電素子Ｂ（第２の送電素子）２に接続される。送電素子Ａ１及び送電素子Ｂ２は例えばコイルであり、電源Ａ４や電源Ｂ５から出力する交流電流が流れて、磁界を発生させる。受電素子３は、送電素子Ａ１、Ｂ２と同様に、例えばコイルである。

【0026】

受電素子３は電力を消費する機器や素子、あるいは交流直流変換器（以下これらを総称して負荷６と記載する）に接続される。送電素子Ａ１及び送電素子Ｂ２で発生させる磁界が受電素子３に鎖交すると、電圧を誘起して起電力が発生し、これによって受電素子３に電流が流れ、受電素子３に接続された負荷６によって電力が消費される。ここで、電力が消費されるということは、受電素子３に接続した機器が動作するということである。

【0027】

電源Ａ４と電源Ｂ５とは、略同一の周波数となる交流電流を出力するものである。電源Ａ４と電源Ｂ５とには位相差調整部７が接続されており、電源Ａ４と電源Ｂ５との交流電流の位相差を位相差設定値で任意に設定できる。

【0028】

電源Ａ４と電源Ｂ５とは、例えばＴＴＬ（Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ）信号をタイミング信号として入力し、タイミング信号の立ち上がりと同期するように正弦波電流の始まりを調整してもよい。あるいは電源Ａ４と電源Ｂ５とは入力端子から入力する信号を増幅して出力する増幅器でもよい。

【0029】

前者の場合には、ＴＴＬ信号を出力するための位相差調整部７に信号発生器を備えており、電源Ａ４に出力するＴＴＬ信号と電源Ｂ５に出力するＴＴＬ信号のタイミングを変更することで、電源Ａ４および電源Ｂ５から出力する高周波電流の位相差を変更できる。

【0030】

後者の場合も同様に位相調整部７に正弦波信号を出力する信号発生器を備えており、電源Ａ４に出力する正弦波信号と電源Ｂ５に出力する正弦波信号の位相を変えることで電源Ａ４および電源Ｂ５から出力する高周波電流の位相差を変更できる。あるいは、図示しないが電源Ａ４と送電素子Ａ１との間に移相器を設けて、交流電流の位相を変更することで位相差を設けてもよい。

【0031】

本実施例１においては、送電素子Ａ１とは互いに対向して配置され、送電素子Ａ１、送電素子Ｂ２および受電素子３の、それぞれの中心軸が互いに略一致するように配置する。また、送電素子Ａ１および送電素子Ｂ２の間に受電素子３が存在する位置関係が望ましい。この理由は後述する。

【0032】

送電素子Ａ１、送電素子Ｂ２および受電素子３は、コンデンサの付加や、素子自体の浮遊容量を用いることで共振回路を形成して動作するものであってもよい。

【0033】

次に、図２を用いて本発明の原理を説明する。図２は、本発明の原理の説明図であり、互いに対向する２つの送電素子Ａ１とＢ２とによる磁界強度を示す図である。図２の縦軸は磁界強度を示し、横軸は位置を示す。

【0034】

図２の（ａ）、（ｂ）に示すように、送電素子Ａ１及び送電素子Ｂ２によって発生する磁界は、周波数が同じで互いに逆向きの進行波が合成されるため定在波となる。

【0035】

ところで、広い範囲に無線電力を伝送するためには、交流電流の周波数を数十ＭＨｚと高くすることが有効である。そのため、送電素子Ａ１と送電素子Ｂ１との間には１／４波長以上といった具合に、磁界の強度分布が無視できない波数が存在する。図２の（ａ）はその一例である。送電素子Ａ１及び送電素子Ｂ２の間には定在波が発生するため、図２の（ａ）に示すように受電素子３が、丁度、定在波節の位置（最小電力となる位置）にいると磁界強度が小さくなり、負荷で必要となる消費電力を満足する受電電力が得られなくなる恐れがある。

【0036】

また、受電素子３の位置が必ずしも節の位置ではなくても最大となる受電電力で受電できない位置が大半である。

【0037】

本発明の実施例１においては、送電素子Ａ１と送電素子Ｂ２とに印加する交流電流の位相差を調整することで、例えば、図２の（ｂ）に示すように定在波の腹の位置（最適磁界強度となり、最大電力が得られる位置）を、送電素子Ａ１と送電素子Ｂ２との中間の位置に調整し、受電素子３が最大電力を受電可能とすることができる。

【0038】

以上のことから、位相差調整部７において設定できる位相差は理想的には無段階であり、少なくとも３段階以上、望ましくは１０段階以上であるとよく、そうすることで受電素子の位置が磁界の定在波の腹の位置となるように調整することができる。

【0039】

次に、送電素子Ａ１、送電素子Ｂ２、受電素子３のそれぞれの中心軸を互いに略一致させ、受電素子３を、送電素子Ａ１と送電素子Ｂ２との間に存在するよう配置する理由を、図３を用いて説明する。図３は、その縦軸は最大磁界強度を示し、横軸は位置を示す図である。理解を容易にするために片側に送電素子を２個設置する場合と比較して説明する。

【0040】

図３では、片側に送電素子を２個設置する場合にその２個の送電素子によって得られる最大磁界強度の場所特性９を破線で示す。また、２つの送電素子及び受電素子の中心軸を略一致させ、受電素子は送電素子間に存在するよう配置する場合の最大磁界強度の場所特性１０を実線で示す。

【0041】

図３において、片側に送電素子を２個設置する場合には、破線の場所特性９に示すように、送電素子に近いところでは強い磁界を得られるが、そこから離れるに従って磁界強度は減少していき、それは概ね指数関数に従う。このため、図３ではおよそ半分の位置で負荷に必要な受電電力１１（破線）を下回ることとなる。

【0042】

一方で、両側に送電素子を設置する場合には、２つの送電素子の中間が最も受電電力は低くなるものの、前者と比較して負荷に必要な受電電力１１を満足できる範囲が広くなる。

【0043】

次に、本発明の実施例１による効果を説明する。上述のように、受電素子の両側に送電素子を設置して給電することでより広い範囲に無線給電できるようになるが、この場合には、図２に示したように、送電素子Ａ１と送電素子Ｂ２との間に磁界の定在波が発生する。この定在波の節の部分に受電素子３が存在すると受電できない問題が生じるが、本発明の実施例１による位相差調整部７で電源Ａ４及び電源Ｂ５から出力する交流電流の位相差を調整することで、受電素子３の位置が定在波の腹の位置とすることができ、このような配置であっても広い領域で安定して受電できるようになる。

【0044】

つまり、本発明の実施例１によれば、広い領域において、負荷に安定的に電力を給電可能な無線給電装置及び無線給電方法を実現することができる。

【0045】

位相差調整部７への位相差設定値の設定方法は、例えば、位相差調整部７に位相差設定部を設け、オペレータにより位相差設定部を介して、位相差設定値を位相差調整部７の内部メモリに記憶させることで行うことができる。

【0046】

なお、図１に示した例では、送電素子Ａ１、送電素子Ｂ２および受電素子３の、それぞれの中心軸が互いに略一致するように配置したが、送電素子Ａ１の中心軸と、送電素子Ｂ２の中心軸とが略一致し、受電素子３の鎖交面に、送電素子Ａ１の中心軸と送電素子Ｂ２の中心軸とが通過するように構成することもでき、受電素子３の中心軸が、送電素子Ａ１及び送電素子Ｂ２の中心軸と必ずしも略一致する必要はない。

【0047】

（実施例２）
次に、本発明の実施例２について図４を用いて説明する。実施例１と構成が同一の部分は説明を省略し、異なる部分について説明する。図４は本発明の実施例２による無線給電装置２００の概略構成図である。図４において、位相差調整部７には位相差計算部１２が接続される。位相差計算部１２では受電素子位置情報を入力として位相差調整部７に位相差を出力する。受電素子位置情報は、例えば送電素子Ａ１を基準として受電素子３の位置Ｘを入力としてもよいし、現在の位置から受電素子３が移動した移動量を入力としてもよい。

【0048】

位相差計算部１２への受電素子位置情報の入力は、位相差計算部１２の記憶部にキーボード等の外部入力装置により入力することにより実行することができる。

【0049】

次に、現在の位置から受電素子３が移動した移動量を入力する場合を例にして位相差計算部１２の詳細を説明する。

【0050】

電源Ａ４及び電源Ｂ５から出力する交流電流によって送電素子Ａ１および送電素子Ｂ２に生じる磁界は、それぞれ次式（１）および（２）で表すことができる。

【0051】

Ｈ_Ａ（ｘ、ｔ）＝ｓｉｎ（２πｆｔ−（２πｆｘ／ｃ）＋φ_Ａ）・・・（１）
Ｈ_Ｂ（ｘ、ｔ）＝ｓｉｎ（２πｆｔ＋（２πｆｘ／ｃ）＋φ_Ｂ）・・・（２）
上記式（１）、（２）において、Ｈ_Ａ及びＨ_Ｂはそれぞれの送電素子Ａ１、Ｂ２によって生じる磁界、ｘは位置、ｔは時刻、ｆは交流電流の周波数、φは交流電流の初期位相、ｃは媒質中の磁界の伝搬速度である。

【0052】

この場合、磁界Ｈ_ＡとＨ_Ｂが合成された磁界は次式（３）となる。

【0053】

Ｈ_Ａ＋Ｈ_Ｂ＝２ｓｉｎ（（１／２）・（４πｆｘ＋φ_Ａ＋φ_Ｂ））・ｃｏｓ（（１／２）・（−（４πｆｘ／ｃ）＋φ_Ａ−φ_Ｂ））・・・（３）
上記式（３）のうち、位置ｘに依存する振幅Ａは次式（４）となる。

【0054】

Ａ＝ｃｏｓ（（（φ_Ａ−φ_Ｂ）／２）−（２πｆｘ／ｃ））・・・（４）
現在、ｘの位置で受電素子３が磁界の腹の位置にいるとして、受電素子３がΔｘだけ移動したとすると、上記式（４）の大括弧内は２πｆΔｘ／ｃだけ変化することになる。

【0055】

したがって、Δｘだけ移動した受電素子３が腹の位置となるためには、一例として（φ_Ａ−φ_Ｂ）／２が２πｆΔｘ／ｃと等しくなるようにすればよい。つまり、位相差の増減量Δφを次式（５）とすればよい。

【0056】

Δφ＝４πｆΔｘ／ｃ ・・・（５）
以上から受電素子３の位置がΔｘ変化したら、位相差計算部１２では上記式（５）にしたがってΔφを計算し、φ_１―φ_２＋Δφを位相差計算部１２の出力とする。

【0057】

上記の説明は位相差計算部１２の入力を移動量、即ちΔｘとした場合であるが、位置情報ｘとする場合には、式（４）のＡの絶対値が最大となるように位相差であるφ_Ａ−φ_Ｂを設定すれば良い。

【0058】

位相差計算部１２への受電素子位置情報の入力方法は、例えば、位相差計算部１２に受電素子位置情報設定部を設け、オペレータにより受電素子位置情報設定部を介して、受電素子位置情報を位相計算部の内部メモリに記憶させることで行うことができる。

【0059】

続いて、実施例２の効果について説明する。実施例２では、受電素子３の位置情報を入力すれば位相差を設定することができるため、受電素子３が頻繁に移動する状況下でもより安定して無線で給電できるようになる。

【0060】

つまり、本発明の実施例２によれば、広い領域において、受電素子３が頻繁に移動する状況下でも負荷に安定的に電力を給電可能な無線給電装置及び無線給電方法を実現することができる。

【0061】

（実施例３）
次に、本発明の実施例３について図５および図６を用いて説明する。実施例１と構成が同一の部分は説明を省略し、異なる部分について説明する。図５は本発明の実施例３による無線給電装置３００の概略構成図である。図５において、位相差調整部７には位相差計算部１３が接続される。位相差計算部１３では受電電力情報を入力として位相差調整部７に位相差を出力する。

【0062】

また、受電素子３には受電電力計測部１４が接続され、受電素子３で受電された電力値を計測する。受電電力計測部１４は、受電素子３で受電された電力ではなく、電圧または電流値を計測する構成であってもよい。受電電力計測部１４で計測した電力値は、受電電力表示部１５に送られて受電電力が表示される。受電電力表示部１５で表示される受電電力情報を、オペレータ等が位相差計算部１３に入力すると受電電力がより高くなる位相差を計算して、位相差計算部１３は、その結果を位相差調整部７に出力する。

【0063】

位相差計算部１３の動作について図６を用いて説明する。図６は、位相差計算部１３の動作を説明するフローチャートである。受電素子３の受電電力を最大とするためには、上記式（４）の振幅Ａを最大とすればよく、受電素子３の位置が変化しない場合には、位相差である（φ１−φ２）を変更すれば良い。

【0064】

しかし、振幅Ａは正弦関数であるため極大値を得る処理が必要となる。

【0065】

図６に示したフローチャートは、上記極大値を得るための動作フローを示す。図６において、ステップＳ１からステップＳ３で位相差を、所定値毎、指定回数だけ変えて、そのときの受電電力情報を入力して記憶しておき、その中から最も受電電力が高い位相差をステップＳ４で決定する。そして、ステップＳ５で決定した位相差の値を位相差調整部７に出力する。

【0066】

ステップＳ４については、上記以外の方法があり、例えば、磁界の振幅Ａは上記式（４）で示したように正弦関数で表されるため、受電電力はその自乗に従う。そのため、ステップＳ１からステップＳ３で所得した値を用いて上記関数でフィッティングし、そのフィッティング関数を用いて最大となる位相差を計算してもよい。

【0067】

図６に示した動作は、負荷を動作させる前に毎回行ってもよいし、毎回行うのでは無く、一度、設定した後は、受電素子３の位置を変更する毎に行うようにしてもよい。

【0068】

次に、実施例３の効果について説明する。実施例３においては、広い範囲で安定して給電できるかどうかの直接的な指標である受電電力を計測し、その結果を基にして位相差を決定しているため、精度よく位相差を決定できる。

【0069】

つまり、本発明の実施例３によれば、広い領域において、精度よく位相差を決定することができ、負荷に安定的に最大電力を給電可能な無線給電装置及び無線給電方法を実現することができる。

【0070】

（実施例４）
本発明の実施例４について図７を用いて説明する。実施例２と同一部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。図７は本発明の実施例４による無線給電装置４００の概略構成図である。

【0071】

図７において、受電素子３または負荷６に測距装置２０を備えており、この測距装置２０が、送電素子Ａ１、Ｂ２と受電素子３との位置関係を測定する。測距装置２０は、例えばレーザ距離計や音波式距離計、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）などであり、図７に示すｘ軸方向の位置がわかる装置であればよい。

【0072】

測距装置２０は通信装置（送信機）２１と接続され、通信装置２１は測距装置２０から送られる位置情報を位相差計算部２３に接続された通信装置（受信機）２２に伝送する。位相差計算部２３では、通信装置２２から送られる位置情報を用いて位相差を計算し、位相差調整部２３に位相差設定値を出力する。

【0073】

次に、実施例４による効果について説明する。測距装置２０及び通信装置２１、２２を用いることで、受電素子３が頻繁に移動する場合であってもその移動量に応じた位相差を迅速に設定でき、特に受電素子３が高速で移動する場合でも追従できるようになるため、より安定して給電できるようになる。また、位置情報を入力する手間が削減できるため、そのために必要となる作業員（オペレータ）を削減可能である。

【0074】

つまり、本発明の実施例４によれば、作業員の手間を必要とすることなく、広い領域において、自動的に負荷に安定的に最大電力を給電可能な無線給電装置及び無線給電方法を実現することができる。

【0075】

（実施例５）
本発明の実施例５について図８を用いて説明する。実施例３と同一部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。図８は本発明の実施例５による無線給電装置５００の概略構成図である。

【0076】

図８において、受電電力計測部１４には、通信装置２１が接続される。また、位相差計算部２４には通信装置２２が接続される。通信装置２１から通信装置２２に受電電力計測部１４で計測した受電電力の値を伝送する。位相差計算部２４では通信装置２２から送られる受電電力の値を用いて位相差を決定し、位相差調整部７に出力する。位相差計算部２４では、図６に示した処理と同様の処理で位相差を決定してもよいが、逐次送られてくる受電電力の値が最大となるように位相差の値を繰り返して設定して探索するか、フィードバック制御することで決定してもよい。

【0077】

次に、実施例５の効果について説明する。実施例５によれば、通信装置２１、２２を用いることで受電素子３が頻繁に移動する場合であってもその移動量に応じた位相差を迅速に設定でき、特に受電素子３が高速で移動する場合でも追従できるようになるため、より安定して給電できるようになる。また、位置情報を入力する手間が削減できるため、そのために必要となる作業員を削減可能である。

【0078】

つまり、本発明の実施例５によれば、広い領域において、精度よく位相差を決定することができ、自動的に負荷に安定的に最大電力を給電可能な無線給電装置及び無線給電方法を実現することができる。

【0079】

（実施例６）
本発明の実施例６について図９を用いて説明する。実施例１と同一部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。図９は本発明の実施例６による無線給電装置６００の概略構成図である。

【0080】

図９において、送電素子Ａ１及び送電素子Ｂ２にはそれぞれ機械的に連結された移動機構３１Ａ、３１Ｂを備えている。移動機構３１Ａ、３１Ｂは動作指令部３２と有線または無線にて接続されている。動作指令部３２は、操作者（図示せず）が移動指令を入力すると、それに応じて移動機構３１Ａ、３１Ｂを動作させるものである。送電素子Ａ１、送電素子Ｂ１は、それぞれ移動機構３１Ａ、３１Ｂと機械的に連結されているため、移動機構３１Ａ、３１Ｂの移動に応じて位置が変化する。

【0081】

受電素子３が空間内を移動すると、操作者が動作指令部３２を移動指令により操作して送電素子Ａ１、Ｂ２が受電素子３と中心軸がほぼ一致する位置に移動させことができるようになる。そのため、受電素子３の位置が変化する状況であっても受電素子３が電力を受電できるようになり、広範囲で安定して無線給電できるようになる。

【0082】

つまり、本発明の実施例６によれば、より広範囲に移動する移動体である負荷に安定的に給電可能な無線給電装置及び無線給電方法を実現することができる。

【0083】

なお、図９に示した実施例６においては、動作指令部３２へ入力する指令は操作者が実行する例であるが、受電素子３または送電素子Ａ１、Ｂ２の少なくとも何れか一方に受電素子３の位置を検出する装置を備え、これによって得られる位置情報を動作指令部３２の入力として受電素子３と送電素子Ａ１、Ｂ２が互いの中心軸がほぼ一致するように制御するように構成しても同様の効果が得られる。

【0084】

また、実施例１、２と同様に、実施例３、４、５、６においても、送電素子Ａ１の中心軸と、送電素子Ｂ２の中心軸とが略一致し、受電素子３の鎖交面に、送電素子Ａ１の中心軸と送電素子Ｂ２の中心軸とが通過するように構成することができる。

【0085】

また、位相差調整部７は、受電素子３の電気的特性（受電素子３に誘起される電圧、受電素子３に流れる電流、または受電素子３によって得られる受電電力）に従って、上記位相差を調整する。

【符号の説明】

【0086】

１、２・・・送電素子、３・・・受電素子、４、５・・・電源、６・・・負荷、７・・・位相差調整部、８・・・商用電源、１１・・・負荷で必要な受電電力、１２・・・位相差計算部、１３・・・位相差計算部、１４・・・受電電力計測部、１５・・・受電電力表示部、２０・・・測距装置、２１、２２・・・通信装置、２３・・・位相計算部、２４・・・位相差計算部、３１Ａ、３１Ｂ・・・移動機構、３２・・・動作指令部、１００、２００、３００、４００、５００、６００・・・無線給電装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】