特開 2024-169887 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】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024169887

(43)【公開日】2024-12-06

(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 20160101AFI20241129BHJP

   H02J 50/70 20160101ALI20241129BHJP

【ＦＩ】

H02J50/05

H02J50/70

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023086724

(22)【出願日】2023-05-26

(71)【出願人】

【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】100114292

【弁理士】

【氏名又は名称】来間 清志

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(72)【発明者】

【氏名】木下 岳

(57)【要約】

【課題】送電カプラ及び受電カプラの小型化が可能な無線電力伝送システムを提供すること。
【解決手段】無線電力伝送システム１は、電源部３０からの電力を無線で送電する送電カプラ１０と、電界共振によって送電カプラ１０から電力を無線で受電する受電カプラ２０と、受電カプラ２０によって受電された電力を直流電力に整流する整流部４０と、を備え、送電カプラ１０と受電カプラ２０とにより形成される共振回路は、２つの共振周波数からなる双峰性の伝送特性を示し、低周波側の共振周波数は、無線送電に用いる搬送波周波数に設定される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電源からの電力を無線で送電する送電カプラと、
電界共振によって前記送電カプラから電力を無線で受電する受電カプラと、
前記受電カプラによって受電された電力を直流電力に整流する整流部と、を備え、
前記送電カプラと前記受電カプラとにより形成される共振回路は、２つの共振周波数からなる双峰性の伝送特性を示し、
低周波側の前記共振周波数は、無線送電に用いる搬送波周波数に設定される無線電力伝送システム。

【請求項2】

前記共振回路は、高周波側の前記共振周波数が前記搬送波周波数の整数倍の周波数に一致しないように構成される請求項１に記載の無線電力伝送システム。

【請求項3】

前記送電カプラの直前の前段部に配置され、無線送電に用いる搬送波の高調波成分の通過を抑制する第１フィルタ部、および、前記受電カプラと前記整流部の間に配置され、前記整流部から前記受電カプラへ反射される信号の高調波成分の通過を抑制する第２フィルタ部の少なくともいずれか一方、または、双方を備える請求項１記載の無線電力送電システム。

【請求項4】

前記整流部は、無線送電に用いる搬送波の高調波成分の放射を抑制する金属製の収容部に収容され、
前記受電カプラは、前記収容部から所定の間隔を空けて配置される請求項１に記載の無線電力伝送システム。

【請求項5】

前記整流部に電気的に接続可能な第１接続部と前記整流部からの直流電力が供給される負荷に電気的に接続可能な第２接続部とを有し、前記整流部と前記負荷との間に配置される接続ユニットを備える請求項１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。

【背景技術】

【0002】

近年、携帯電話や電気自動車などの普及に伴い、無線で電力を供給する無線電力伝送システムの開発が積極的になされている。例えば送電側と受電側に共振回路を形成し、電界や磁界等によって、送電側の送電カプラから受電側の受電カプラに無線で電力を送電する技術が知られている。

【0003】

例えば特許文献１には、電力の電源周波数に対する伝送特性の値が二つのピーク帯域を有するように設定し、給電モジュールに供給する電力の電源周波数を伝送特性の二つのピーク帯域の何れかに対応する電源周波数帯域に設定し、電力を供給する無線電力伝送装置が記載されている。特許文献２には、送電装置と複数の受電装置とを備え、複数の受電装置は、電圧利得の周波数特性が２つの極大値を有する双峰性となる、第１等価抵抗値の負荷を有する第１受電装置と、周波数特性が単峰性となる、第２等価抵抗値の負荷を有する第２受電装置と、を含むワイヤレス給電システムが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５－８０２９５号公報

【特許文献1】特表２０１６－１９００９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、電界共振によって送電カプラから受電カプラに電力を無線送電する場合、共振回路の共振周波数と電源の交流電力等の搬送波の周波数とを一致させる必要があり、カプラの構成等を調整する必要がある。特許文献１及び特許文献２の技術では、電力の伝送効率を高めることができるものの、装置を小型化するという点で改善の余地があった。

【0006】

本発明は、送電カプラ及び受電カプラの小型化が可能な無線電力伝送システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

（１）無線電力伝送システムは、交流電源からの電力を無線で送電する送電カプラと、電界共振によって前記送電カプラから電力を無線で受電する受電カプラと、前記受電カプラによって受電された電力を直流電力に整流する整流部と、を備え、前記送電カプラと前記受電カプラとにより形成される共振回路は、２つの共振周波数からなる双峰性の伝送特性を示し、低周波側の前記共振周波数は、無線送電に用いる搬送波周波数に設定される。

【0008】

（２）（１）に記載の無線電力伝送システムにおいて、前記共振回路は、高周波側の前記共振周波数が前記搬送波周波数の整数倍の周波数に一致しないように構成される。

【0009】

（３）（１）又は（２）に記載の無線電力伝送システムは、前記送電カプラの直前の前段部に配置され、無線送電に用いる搬送波の高調波成分の通過を抑制する第１フィルタ部、および、前記受電カプラと前記整流部の間に配置され、前記整流部から前記受電カプラへ反射される信号の高調波成分の通過を抑制する第２フィルタ部の少なくともいずれか一方、または、双方を備える。

【0010】

（４）（１）～（３）のいずれか１つに記載の無線電力伝送システムにおいて、前記整流部は、無線送電に用いる搬送波の高調波成分の放射を抑制する金属製の収容部に収容され、前記受電カプラは、前記収容部から所定の間隔を空けて配置される。

【0011】

（５）（１）～（４）のいずれか１つに記載の無線電力伝送システムは、前記整流部に電気的に接続可能な第１接続部と前記整流部からの直流電力が供給される負荷に電気的に接続可能な第２接続部とを有し、前記整流部と前記負荷との間に配置される接続ユニットを備える。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、送電カプラ及び受電カプラの小型化が可能な無線電力伝送システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施形態に係る無線電力伝送システムのブロック図である。

【図2】第１実施形態に係る無線電力伝送システムの送電カプラ及び受電カプラの回路構成を示す模式図である。

【図3】第１実施形態に係る無線電力伝送システムの送電カプラと受電カプラとの間における電力の通過率と周波数との関係を示す図である。

【図4】送電カプラと受電カプラとの間における電力の通過率と整流部からの反射電力に含まれる信号の周波数の一例を示す図である。

【図5】無線電力伝送システムの高周波側の共振周波数が搬送波に伴う高調波の周波数と一致する場合における整流部から受電カプラに送信される反射電力の様子を示す模式図である。

【図6】第１実施形態に係る無線電力伝送システムの送電カプラと受電カプラとの間における電力の通過率と整流部からの反射電力に含まれる信号の周波数との関係を示す図である。

【図7】第２実施形態に係る無線電力伝送システムのブロック図である。

【図8】第２実施形態に係る無線電力伝送システムのフィルタ部の遮断周波数を示す図である。

【図9】第３実施形態に係る無線電力伝送システムのブロック図である。

【図10】第３実施形態に係る無線電力伝送システムが適用された移動体と受電カプラ及び整流部を示す模式図である。

【図11】図１０における受電カプラ及び整流部とその周囲を示す拡大模式図である。

【図12】図１０に示す移動体における受電装置の取付位置の一例を示す模式図である。

【図13】図１０に示す移動体における受電装置の取付位置の一例を示す模式図である。

【図14】第４実施形態に係る無線電力伝送システムのブロック図である。

【図15】第４実施形態に係る無線電力伝送システムの充電ユニットと接続ユニットと負荷を示す模式図である。

【図16】第４実施形態に係る無線電力伝送システムの充電ユニットと接続ユニットと負荷を示す分解模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態に係る無線電力伝送システムについて説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものでない。また、以下の説明において参照する各図は、本開示の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、及び位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。即ち、本発明は、各図で例示された形状、大きさ、及び位置関係のみに限定されるものでない。

【0015】

第１実施形態に係る無線電力伝送システム１の全体的な構成について図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、無線電力伝送システム１のブロック図である。図２は、無線電力伝送システム１の送電カプラ及び受電カプラの回路構成を示す模式図である。

【0016】

無線電力伝送システム１は、送電装置２と、受電装置３と、を備え、電界共振によって送電装置２から受電装置３に無線で電力を伝送するシステムである。

【0017】

まず、送電装置２について説明する。送電装置２は、図１に示すように、電源部（電源）３０と、送電カプラ１０と、を有する。

【0018】

電源部３０は、交流電力を生成して送電カプラ１０に供給する交流電源である。電源部３０は、例えばＭＨｚ帯域の高周波電源によって構成される。

【0019】

また、電源部３０は、フィルタ回路、整合回路等も含む概念であり、送電装置２から受電装置３への無線送電に用いる搬送波の周波数（以下、搬送波周波数という）を設定する機能も有する。

【0020】

送電カプラ１０は、電源部３０からの交流電力を無線で受電装置３に送電する。送電カプラ１０は、平板状の第１電極１１と、平板状の第２電極１２と、コイル１３と、を有し、伝送線１４を介して電源部３０に接続される。

【0021】

第１電極１１と第２電極１２は、図２に示すように、同一平面上に所定の間隔を空けて並ぶように配置される。第１電極１１と第２電極１２とは、それぞれ伝送線１４を介してコイル１３と電源部３０に接続される。

【0022】

コイル１３は、第１電極１１と第２電極１２と電源部３０のそれぞれと伝送線１４を介して接続される。

【0023】

第１電極１１と第２電極１２とコイル１３は、送電側収容部（図示省略）の内部に収容される。送電側収容部は、後述する受電側収容部（図示省略）と嵌合部（図示省略）を介して着脱可能に構成される筐体であってもよい。

【0024】

受電装置３について説明する。受電装置３は、図１に示すように、受電カプラ２０と、整流部４０と、を有し、負荷５０に接続される。負荷５０とは、例えば蓄電池であり、産業機器や携帯電子機器等に採用されている。産業機器としては、電気自動車、携帯電子機器としては、ラップトップパソコン、スマートフォン、携帯音楽プレーヤ等が挙げられる。

【0025】

受電カプラ２０は、平板状の第３電極２１と、平板状の第４電極２２と、コイル２３と、を有し、伝送線２４を介して整流部４０に接続される。

【0026】

第３電極２１と第４電極２２は、図２に示すように、同一平面上に所定の間隔を空けて並ぶように配置される。第３電極２１と第４電極２２とは、それぞれ伝送線２４を介してコイル２３と整流部４０に接続される。

【0027】

第３電極２１と第４電極２２とコイル２３は、受電側収容部の内部に収容される。受電側収容部は、例えば送電側収容部と嵌合部（図示省略）を介して着脱可能に構成される筐体であってもよい。

【0028】

受電側収容部の嵌合部と送電側収容部の嵌合部を嵌合して送電カプラ１０と受電カプラ２０とを接続すると、図２に示すように、第１電極１１と第３電極２１とが所定の距離ｄ１を空けて対向し、第２電極１２と第４電極２２とが距離ｄ２を空けて対向した状態となる。この状態で、受電装置３に負荷５０を接続し、電源部３０から交流電力を流すと、送電カプラ１０と受電カプラ２０が共振回路を形成し、電界共振方式によって送電カプラ１０から受電カプラ２０に無線で電力が伝送される。以降の説明において、送電カプラ１０と受電カプラ２０とが接続し、第１電極１１と第３電極２１とが所定の距離ｄ１を空けて対向し、第２電極１２と第４電極２２とが距離ｄ２を空けて対向した状態を「電界共振可能状態」という。なお、距離ｄ１と距離ｄ２は略等しい距離である。

【0029】

整流部４０は、受電カプラ２０によって送電カプラ１０から受電した交流電力を直流電力に整流する。整流部４０は、例えばダイオードやトランジスタ等の非線形素子を含む回路によって構成される。整流部４０は、伝送線４４を介して負荷５０と接続可能であり、整流した直流電力を接続された負荷５０に供給する。

【0030】

次に、無線電力伝送システム１００の無線による電力伝送の詳細について図２を参照しながら説明する。

【0031】

電界共振可能状態においては、第１電極１１と第３電極２１の間と、第２電極１２と第４電極２２との間に容量Ｃ_ｍが形成されており、第１電極１１と第２電極１２と、第３電極２１と第４電極２２との間に容量Ｃが形成されている。電源部３０からは交流電力が伝送されるので、容量Ｃ_ｍ及び容量Ｃに電荷は蓄積され、あるいは放出されることで送電カプラ１０から受電カプラ２０に電力が伝送され、負荷５０に電力が供給される。即ち、コイル１３、２３によるインダクタンスＬや容量Ｃ_ｍ、Ｃ等によって共振回路を形成し、電界共振方式によって電力を伝送している。

【0032】

ここで、電源部３０から供給される電力を効率よく負荷に伝えるためには、電源部３０から供給される電力の周波数、即ち搬送波周波数と、送電カプラ１０及び受電カプラ２０によって形成される共振回路の共振周波数とを合わせる必要がある。即ち、送電カプラ１０と受電カプラ２０によって形成される共振回路の共振周波数と搬送波周波数とを一致又は略一致させる必要がある。

【0033】

本実施形態に係る無線電力伝送システム１の送電カプラ１０及び受電カプラ２０によって形成される共振回路は、以下（ａ）～（ｃ）の特徴を有する。
（ａ）２つの共振周波数からなる双峰性の伝送特性を示す。
（ｂ）２つの共振周波数のうち低周波側の共振周波数ω_r1が搬送波周波数に設定される。
（ｃ）２つの共振周波数のうち高周波側の共振周波数ω_r2が搬送波周波数の整数倍の周波数に一致しないように構成される。なお、搬送波周波数の整数倍の周波数とは、高調波の周波数を意味する。

【0034】

まず無線電力伝送システム１の共振回路の（ａ）、（ｂ）の特徴について図３を参照しながら説明する。図３は、無線電力伝送システム１の送電カプラ１０と受電カプラ２０との間における電力の通過率と周波数の関係を示す図である。

【0035】

図３に示すように、無線電力伝送システム１の送電カプラ１０及び受電カプラ２０によって形成される共振回路は、２つの共振周波数からなる双峰性の伝送特性を示す。また無線電力伝送システム１では、２つの共振周波数のうち低周波側の共振周波数ω_r1が無線伝送に用いる搬送波周波数に設定されるように第１電極１１、第２電極１２、第３電極２１、第４電極２２の大きさ、コイル１３、２３の大きさ、第１電極１１と第３電極２１との間の距離ｄ１や第２電極１２と第４電極２２との間の距離ｄ２、第１電極１１と第２電極１２との間の距離ｄ３、第３電極２１と第４電極２２との間の距離ｄ４が設定される。

【0036】

共振回路は、送電カプラ１０及び受電カプラ２０の構成やこれらの間の距離に応じて異なる伝送特性を示す。例えば共振回路は、距離ｄ１及び距離ｄ２が遠く、容量Ｃ_ｍが容量Ｃに比べて小さい場合、１つの共振周波数からなる単峰性の伝送特性を示す。本実施形態では、距離ｄ１及び距離ｄ２を近づけて容量Ｃ_ｍを大きな値にすることで、共振回路が２つの共振周波数からなる双峰性の伝送特性を示すように設定している。

【0037】

共振回路が単峰性の伝送特性を示す場合の共振周波数ω_rは、以下の式（１）で表される。

【数1】

【0038】

これに対して、本実施形態の送電カプラ１０及び受電カプラ２０によって形成される共振回路の２つの共振周波数のうち低周波側の共振周波数ω_r1は以下の式（２）で表され、高周波側の共振周波数ω_r2は以下の式（３）で表される。

【数2】

【0039】

【数3】

【0040】

無線電力伝送システム１では、式（１）及び式（２）に示すように、共振周波数が同じ場合、式（２）で表される共振周波数ω_r1の方が式（１）で表される共振周波数ω_rよりも容量Ｃ_ｍが存在する分だけインダクタンスＬを小さくすることができる。即ち、本実施形態によれば、共振周波数ω_rを搬送波周波数に設定する場合よりも共振周波数ω_r1を搬送波周波数に設定する方がコイル１３及びコイル２３のサイズを小さくすることができるので、送電カプラ１０及び受電カプラ２０の小型化が可能となる。

【0041】

次に、無線電力伝送システム１の共振回路の（ｃ）の特徴について図４～図６を参照しながら説明する。図４は、無線電力伝送システム１の送電カプラ１０と受電カプラ２０との間における電力の通過率と整流部４０からの反射電力の周波数を示す図である。図５は、無線電力伝送システム１の高周波側の共振周波数が搬送波に伴う高調波の周波数と一致する場合における整流部４０から受電カプラ２０に送信される反射電力の様子を示す模式図である。図６は、無線電力伝送システム１の送電カプラ１０と受電カプラ２０との間における通過特性と整流部４０からの反射電力の周波数との関係を示す図である。

【0042】

受電カプラ２０から整流部４０に搬送波で電力を送電した場合、整流部４０に含まれる非線形素子によって搬送波形が歪み、整流部４０からの反射電力に図４に示すような高調波が含まれる。高調波は、搬送波の整数倍の周波数を有する信号である。図４では、搬送波の５次高調波まで示されている。

【0043】

図４では、送電カプラ１０及び受電カプラ２０によって形成される共振回路の高周波側の共振周波数ω_r2が搬送波の高調波（図４では３次高調波）の周波数と一致している。この場合、図５に示すように、整流部４０から反射された高調波を含む反射電力が受電カプラ２０に到達すると、受電カプラ２０から高調波成分が放射されてしまう。

【0044】

これに対して本実施形態では、図６に示すように、共振回路の共振周波数のうち共振周波数ω_r2が搬送波周波数の整数倍と一致しないように構成される。これにより、整流部４０から反射された高調波を含む反射電力を受電カプラ２０が受電した場合における放射電磁界の発生を抑制できる。

【0045】

次に第２実施形態に係る無線電力伝送システム１Ａについて図７及び図８を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態と同じ構成については詳細な説明を省略する。

【0046】

無線電力伝送システム１Ａは、電源部３０、フィルタ部（第１フィルタ部）６０、及び送電カプラ１０を有する送電装置２Ａと、受電カプラ２０、フィルタ部（第２フィルタ部）７０、及び整流部４０を有する受電装置３Ａを備える。第２実施形態の無線電力伝送システム１Ａは、送電カプラ１０及び受電カプラ２０によって形成される共振回路の特徴と、フィルタ部６０及びフィルタ部７０を備える点が主に異なる。

【0047】

無線電力伝送システム１Ａの送電カプラ１０及び受電カプラ２０によって形成される共振回路は、上述した（ａ）（ｂ）の特徴を有するものの、（ｃ）の特徴を有していなくてもよい。即ち無線電力伝送システム１Ａの共振回路は、２つの共振周波数のうち共振周波数ω_r2が搬送波周波数の整数倍の周波数に一致する構成であってもよい。

【0048】

フィルタ部６０は、電源部３０と送電カプラ１０との間、即ち送電カプラ１０の直前の前段部に配置され、搬送波に伴う高調波の通過を抑制するローパスフィルタである。フィルタ部６０の遮断周波数は、図８に示すように共振周波数ω_r1と共振周波数ω_r2との間に設定される。電源部３０から送電される電力は、フィルタ部６０を介して送電カプラ１０に供給される。これにより、搬送波に含まれる高調波を減衰させて送電カプラ１０に電力を供給することができる。

【0049】

フィルタ部７０は、受電カプラ２０と整流部４０との間に配置され、搬送波に伴う高調波の通過を抑制するローパスフィルタである。フィルタ部６０の遮断周波数は、図８に示すように共振周波数ω_r1と共振周波数ω_r2との間に設定される。整流部４０から反射される反射電力は、フィルタ部７０を介して受電カプラ２０に到達する。

【0050】

ここで、無線電力伝送システム１Ａの共振回路の共振周波数ω_r2が搬送波周波数の整数倍の周波数に一致している場合、整流部４０から反射された高調波を含む反射電力を受電カプラ２０に到達すると、受電カプラ２０から高調波の放射電磁界が発生する。本実施形態では、受電カプラ２０に送電される反射電力の搬送波に伴う高調波がフィルタ部７０で減衰されるので、受電カプラ２０に到達する高調波を低減でき、受電カプラ２０における高調波の放射電磁界の発生を抑制できる。

【0051】

次に、第３実施形態に係る無線電力伝送システム１Ｂについて図９～図１１を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態と同じ構成については詳細な説明を省略する。図９は、第３実施形態に係る無線電力伝送システム１Ｂのブロック図である。図１０は、第３実施形態に係る無線電力伝送システム１Ｂが適用された移動体４と受電カプラ２０及び整流部４０を示す模式図である。図１１は、図１０における受電カプラ２０及び整流部４０とその周囲を示す拡大模式図である。

【0052】

無線電力伝送システム１Ｂは、電源部３０、及び送電カプラ１０を有する送電装置２Ｂと、受電カプラ２０及び整流部４０を有する受電装置３Ｂを備える。第３実施形態の無線電力伝送システム１Ｂは、送電カプラ１０及び受電カプラ２０によって形成される共振回路の特徴と、受電装置３Ｂの構成が主に第１実施形態の無線電力伝送システム１と異なる。

【0053】

無線電力伝送システム１Ｂの送電カプラ１０及び受電カプラ２０によって形成される共振回路は、上述した（ａ）（ｂ）の特徴を有するものの、（ｃ）の特徴を有していなくてもよい。即ち無線電力伝送システム１Ｂの共振回路では、２つの共振周波数のうち共振周波数ω_r2が搬送波周波数の整数倍の周波数に一致する構成であってもよい。

【0054】

送電装置２Ｂは、電源部３０と、送電カプラ１０と、電源部３０を収容する第１収容部３１と、送電カプラ１０を収容する第２収容部１５と、を備える。第１収容部３１は、図９に示すように地表面から立設するように配置される。第２収容部１５は、樹脂製であり、第１収容部３１の側面に取り付けられる。

【0055】

受電装置３Ｂは、図９に示すように、受電カプラ２０と、整流部４０と、受電カプラ２０を収容する第１収容部２５と、整流部４０を収容する第２収容部４５と、を備え、移動体４に取り付けられる。本実施形態の移動体４は、電気で駆動する二輪車である。本実施形態の無線電力伝送システム１Ｂによって電力が供給される負荷５０は、移動体４のバッテリである。

【0056】

第１収容部２５は、樹脂製であり、移動体４のフロント側に位置する第１本体部４１における移動体４の幅方向Ｘの一側（図１０では左側）に取り付けられる。電界共振によって送電カプラ１０から受電カプラ２０に無線送電する場合、送電カプラ１０は、第１収容部２５の幅方向Ｘにおける第１本体部４１に取り付けられる側とは反対側に配置される。

【0057】

第２収容部４５は、金属製であり、受電カプラ２０から送電される搬送波の高調波の放射を抑制するシールドケースである。第２収容部４５には、第１本体部４１における移動体４の幅方向Ｘの他側（図１０では右側）に配置される。即ち第２収容部４５は、第１本体部４１を挟んで第１収容部２５とは反対側に配置される。第１収容部２５と第２収容部４５とは、図１１に示すように、幅方向Ｘに延びる連結部４６によって互いに接続される。

【0058】

第２収容部４５に収容される整流部４０は、第１本体部４１に取り付けられた第２接続部８１と伝送線８２を介して電気的に接続される。受電カプラ２０が送電カプラ１０から受電した電力は、整流部４０、伝送線４４、第２接続部８１を介して負荷５０に供給される。

【0059】

本実施形態では、高調波の発生源である整流部４０が金属製のシールドケースに収容されるので、高調波の放射電磁界の発生を抑制できる。また受電カプラ２０が金属製の第２収容部４５から間隔を空けて配置されるので、送電カプラ１０と受電カプラ２０との間の伝送効率を維持することができる。また第１収容部２５と第２収容部４５とが移動体４の第１本体部４１を挟んで配置されるので、重量の偏りを削減できる。さらに受電カプラ２０と整流部４０とを異なる収容部に配置しているため、受電装置３内の回路を分散配置できるので、回路配線に余裕ができ、受電カプラ２０等の薄型化が可能となる。よって、受電カプラ２０の面積を大型化できるので、長距離伝送化及び大電力化が容易になる。

【0060】

次に、第３実施形態に係る無線電力伝送システム１Ｂの移動体４における受電装置３Ｂの取付位置の変形例について図１２及び図１３を参照しながら説明する。図１２は、移動体４における受電装置３Ｂの取付位置の一例を示す模式図である。図１３は、移動体４における受電装置３Ｂの取付位置の図１０及び図１２とは異なる例を示す模式図である。

【0061】

受電装置３Ｂは、図１２に示すように、第１収容部２５と第２収容部４５によって移動体４の第１本体部４１を移動体４の前後方向Ｙで挟むように配置してもよい。具体的には、第１収容部２５が第１本体部４１における移動体４の前後方向Ｙの一側（図１２では左側）に配置し、第２収容部４５が第１本体部４１における移動体４の前後方向Ｙの他側（図１２では右側）に配置してもよい。

【0062】

また受電装置３Ｂは、図１３に示すように、第１収容部２５と第２収容部４５によって第２本体部４２を移動体４の上下方向Ｚで挟むように配置してもよい。第２本体部４２は、移動体４の前後方向Ｙに延び、車輪が配置される部位である。図１３に示す例では、第１収容部２５が第２本体部４２における移動体４の上下方向Ｚの一側（図１３では上側）に配置され、第２収容部４５が第２本体部４２における移動体４の上下方向Ｚの他側（図１３では下側）に配置される。

【0063】

次に、第４実施形態に係る無線電力伝送システム１Ｃについて図１４～図１６を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態と同じ構成については詳細な説明を省略する。図１４は、第４実施形態に係る無線電力伝送システム１Ｃのブロック図である。図１５は、第４実施形態に係る無線電力伝送システム１Ｃの充電ユニット５と接続ユニット８０と負荷５０を示す模式図である。図１６は、第４実施形態に係る無線電力伝送システム１Ｃの充電ユニット５と接続ユニット８０と負荷５０を示す分解模式図である。

【0064】

無線電力伝送システム１Ｃは、電源部３０及び送電カプラ１０を有する送電装置２Ｃと、受電装置３Ｃを備える。無線電力伝送システム１Ｃは、送電カプラ１０及び受電カプラ２０によって形成される共振回路の特徴と、受電装置３Ｃの構成が主に第１実施形態の無線電力伝送システム１と異なる。

【0065】

無線電力伝送システム１Ｃの送電カプラ１０及び受電カプラ２０によって形成される共振回路は、上述した（ａ）（ｂ）の特徴を有するものの、（ｃ）の特徴を有していなくてもよい。即ち無線電力伝送システム１Ｃの共振回路は、２つの共振周波数のうち共振周波数ω_r2が搬送波周波数の整数倍の周波数に一致する構成であってもよい。

【0066】

受電装置３Ｃは、充電ユニット５と、充電ユニット５と負荷５０との間に配置される接続ユニット８０とを有する。負荷５０は、移動体４のバッテリである。

【0067】

充電ユニット５は、受電カプラ２０と、整流部４０と、受電カプラ２０及び整流部４０を収容する筐体５１とを有する。筐体５１には、ボルト６が挿通される複数の貫通孔５２が形成される。

【0068】

接続ユニット８０は、平板状であり、充電ユニット５と負荷５０に着脱可能である。接続ユニット８０は、その厚み方向の一側（図１６では左側）の面に負荷５０が接続され、他側（図１６では右側）の面に充電ユニット５が接続される。

【0069】

接続ユニット８０の充電ユニット５が接続される面には、ボルト６が螺合する複数の螺合部８４が形成される。接続ユニット８０と充電ユニット５は、ボルト６が貫通孔５２に挿通された状態で、充電ユニット５に設けられた螺合部８４と螺号することで互いに接続される。

【0070】

また接続ユニット８０は、整流部４０と電気的に接続可能な第１接続部８３と、負荷５０に取り付けられ、負荷５０と電気的に接続可能な第２接続部８１とを有する。第１接続部８３と第２接続部８１とは、伝送線８２を介して電気的に接続される。受電カプラ２０が送電カプラ１０から受電した電力は、整流部４０及び第１接続部８３、伝送線８２、第２接続部８１を介して負荷５０に供給される。

【0071】

本実施形態では、接続ユニット８０を介して充電ユニット５と負荷５０が接続されるので、負荷５０側の機器の改造を行わずに受電装置３Ｃを取り付けることができる。これにより、様々な負荷５０に対して容易に電界共振方式による無線での給電を行うことができる。

【0072】

以上説明した実施形態によれば、以下のような効果を奏する。

【0073】

本実施形態に係る無線電力伝送システム１は、電源部３０からの電力を無線で送電する送電カプラ１０と、電界共振によって送電カプラ１０から電力を無線で受電する受電カプラ２０と、受電カプラ２０によって受電された電力を直流電力に整流する整流部４０と、を備え、送電カプラ１０と受電カプラ２０とにより形成される共振回路は、２つの共振周波数からなる双峰性の伝送特性を示し、低周波側の共振周波数ω_r1は、無線送電に用いる搬送波周波数に設定される。

【0074】

これにより、送電カプラ１０及び受電カプラ２０によって形成される共振回路が双峰性の伝送特性を有し、低周波側の共振周波数ω_r1が搬送波周波数に設定されるので、上記式（２）に示す容量Ｃ_ｍの分だけ共振用のインダクタンスを小さくすることができる。よって、コイル１３及びコイル２３のサイズを小さくすることができ、カプラの小型化が可能となる。

【0075】

また本実施形態に係る無線電力伝送システム１において、共振回路は、高周波側の共振周波数ω_r2が搬送波周波数の整数倍の周波数に一致しないように構成される。

【0076】

これにより、共振回路の共振周波数のうち高周波側の共振周波数ω_r2が搬送波周波数の整数倍と一致しないので、整流部４０から反射された高調波を含む反射電力が受電カプラ２０に到達した場合における放射電磁界の発生を抑制できる。

【0077】

また本実施形態に係る無線電力伝送システム１は、送電カプラ１０の直前の前段部に配置され、無線送電に用いる搬送波の高調波成分の通過を抑制するフィルタ部６０、および、受電カプラ２０と整流部４０の間に配置され、整流部４０から受電カプラ２０へ反射される信号の高調波成分の通過を抑制するフィルタ部７０を備える。

【0078】

これにより、整流部４０から高調波を含む反射電力が受電カプラ２０側に反射された場合であっても、フィルタ部６０、７０によって高調波の通過を抑制できるので、搬送波の高調波の放射電磁界の発生を抑制できる。

【0079】

また本実施形態に係る無線電力伝送システム１において、整流部４０は、無線伝送に用いる搬送波の高調波成分の放射を抑制する金属製の第２収容部４５に収容され、受電カプラ２０は、第２収容部４５から所定の間隔を空けて配置される。

【0080】

これにより、高調波の発生源である整流部４０が金属製の第２収容部４５に収容されているので高調波の放射電磁界の発生を抑制できるとともに、受電カプラ２０を金属製の第２収容部４５と間隔を空けて配置しているので、送電カプラ１０と受電カプラ２０との間の伝送効率の低下を抑制できる。

【0081】

また本実施形態に係る無線電力伝送システム１は、整流部４０に電気的に接続可能な第１接続部８３と整流部４０からの直流電力が供給される負荷５０に電気的に接続可能な第２接続部８１とを有し、整流部４０と負荷５０との間に配置される接続ユニット８０を備える。

【0082】

これにより、接続ユニット８０を介して充電ユニット５と負荷５０が接続されるので、負荷５０側の機器の改造を行わずに受電装置３Ｃを取り付けることができる。よって、バッテリ等の様々な負荷５０に容易に無線電力伝送システム１を適用することができる。

【0083】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。

【0084】

上記第２実施形態では、無線電力伝送システム１Ａがフィルタ部６０とフィルタ部７０の両方を備える構成であったが、フィルタ部６０及びフィルタ部７０のいずれか一方を備える構成であってもよい。

【符号の説明】

【0085】

１ 無線電力伝送システム
１０ 送電カプラ
２０ 受電カプラ
３０ 電源部（交流電源）
４０ 整流部

【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】