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JP7653133B2 - Wireless power supply device and wireless power supply method - Google Patents
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JP7653133B2 JP2021047860A JP2021047860A JP7653133B2 JP 7653133 B2 JP7653133 B2 JP 7653133B2 JP 2021047860 A JP2021047860 A JP 2021047860A JP 2021047860 A JP2021047860 A JP 2021047860A JP 7653133 B2 JP7653133 B2 JP 7653133B2
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Description

特許法第30条第2項適用 1.発行者名:山梨大学 刊行物名:2020年度 山梨大学 工学部 電気電子工学科 卒業論文発表会 予稿集 発行年月日:2021年(令和3年)2月16日 2.集会名:2020年度 山梨大学 工学部 電気電子工学科 卒業論文発表会 開催日:2021年(令和3年)2月17日 資料名:3次元フリーアクセスワイヤレス電力伝送のための送電コイルの研究Patent Act Article 30, Paragraph 2 applies 1. Publisher: Yamanashi University Publication name: Proceedings of the 2020 Yamanashi University Faculty of Engineering, Department of Electrical and Electronic Engineering Graduation Thesis Presentation Publication date: February 16, 2021 (Reiwa 3) 2. Meeting name: 2020 Yamanashi University Faculty of Engineering, Department of Electrical and Electronic Engineering Graduation Thesis Presentation Date: February 17, 2021 (Reiwa 3) Document name: Research on transmission coils for three-dimensional free access wireless power transmission

本発明は、ワイヤレス給電装置及びワイヤレス給電方法に関する。 The present invention relates to a wireless power supply device and a wireless power supply method.

モノのインターネット(IoT: Internet of Things)の普及に伴い、様々な機器がインターネットに接続されるようになってきている。これらの機器には定期的な充電や電池交換を要し、電力供給のコストの問題が顕在化している。そこで、近年、3次元空間のあらゆる位置にある機器へのワイヤレス電力伝送(WPT: Wireless Power Transfer)が注目されている。WPTの中には、マイクロ波送電方式があるが、この方式は、3次元空間を介して電力を供給することが可能である一方、効率が非常に悪く、大きな電力を供給することができないという問題がある。これに対して、マイクロ波フィルタ等によく用いられる空洞共振器を部屋サイズに拡張し、部屋内(空洞共振器内)の広範囲にわたって大きな電力を送電する方式が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。 As the Internet of Things (IoT) becomes more widespread, various devices are being connected to the Internet. These devices require periodic charging and battery replacement, and the cost of power supply has become an issue. In recent years, therefore, wireless power transfer (WPT) to devices located anywhere in three-dimensional space has been attracting attention. WPT includes a microwave power transmission method, which can supply power through three-dimensional space, but has the problem that it is very inefficient and cannot supply large amounts of power. In response to this, a method has been proposed in which a cavity resonator, which is often used in microwave filters, etc., is expanded to the size of a room, and large amounts of power can be transmitted over a wide area within the room (within the cavity resonator) (see, for example, Non-Patent Document 1).

T. Sasatani et el "Multimode quasistatic cavity resonators for wireless power transfer," IEEE Antennas and wireless propagation letters, vol. 16, pp. 2746-2749, 2017T. Sasatani et el "Multimode quasistatic cavity resonators for wireless power transfer," IEEE Antennas and wireless propagation letters, vol. 16, pp. 2746-2749, 2017

非特許文献1に記載の技術は、金属で構成される空洞共振器のサイズを大型して、ワイヤレス給電を実現したい空間を空洞共振器で囲む必要があり、コスト面での課題がある。 The technology described in Non-Patent Document 1 requires that the size of the cavity resonator made of metal be large and that the space in which wireless power supply is desired be surrounded by the cavity resonator, which poses a cost issue.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、コストアップを抑制することができるワイヤレス給電装置及びワイヤレス給電方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in consideration of these circumstances, and aims to provide a wireless power supply device and a wireless power supply method that can prevent increases in costs.

本発明によれば、高周波電源と、励振器と、給電共振器と、を備え、前記励振器は、第1励振コイルを有し、前記第1励振コイルは、前記高周波電源に電気的に接続され、前記給電共振器は、第1及び第2給電コイルを有し、前記第1及び第2給電コイルは、同一の共振周波数を有し,それらを結合させることで異なるモード周波数をもつ複数の振動モードが生成され、前記高周波電源は、前記複数の振動モードのうちの1つの振動モードの前記モード周波数に対応する周波数の電力を前記第1励振コイルに供給して前記給電共振器を励振させ、前記第1及び第2給電コイルを前記複数の振動モードのうちの1つの振動モードで共振させるように構成される、ワイヤレス給電装置が提供される。 According to the present invention, there is provided a wireless power supply device comprising a high-frequency power supply, an exciter, and a power supply resonator, the exciter having a first excitation coil, the first excitation coil being electrically connected to the high-frequency power supply, the power supply resonator having first and second power supply coils, the first and second power supply coils having the same resonant frequency, and a plurality of vibration modes having different mode frequencies being generated by coupling the first and second power supply coils, and the high-frequency power supply is configured to supply power of a frequency corresponding to the mode frequency of one of the plurality of vibration modes to the first excitation coil to excite the power supply resonator, and to resonate the first and second power supply coils in one of the plurality of vibration modes.

本発明によれば、第1及び第2給電コイルを複数の振動モードのうちの1つの振動モードで共振させることで磁界を発生させてワイヤレス給電行う方式であり、部屋サイズまで大型化したような空洞共振器が必要なく、コイルを対象となる空間に設ければ足りるため、コストアップを抑制することができる。 According to the present invention, a method for wireless power supply is achieved by generating a magnetic field by resonating the first and second power supply coils in one of a plurality of vibration modes, and a cavity resonator enlarged to the size of a room is not required. It is sufficient to provide the coils in the target space, which helps to prevent increases in costs.

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、前記給電共振器は、第3及び第4給電コイルを更に有し、前記第1励振コイルの正面には、前記第1~第4給電コイルのうちのいずれかの給電コイルが配置され、前記第1~第4給電コイルは、同一の共振周波数を有し,それらを結合させることで異なるモード周波数をもつ複数の振動モードが生成され、前記高周波電源は、前記複数の振動モードのうちの1つの振動モードの前記モード周波数に対応する周波数の電力を前記第1励振コイルに供給して前記給電共振器を励振させ、前記第1~第4給電コイルを前記複数の振動モードのうちの1つの振動モードで共振させる、ワイヤレス給電装置が提供される。
好ましくは、前記複数の振動モードのうちの2つの振動モードは、発生させる磁界の向きが互い異なっており、且つ、前記複数の振動モードのうちの残りの振動モードと比較して、前記給電共振器を通る水平面内の磁界の分布が均一である、ワイヤレス給電装置が提供される。
好ましくは、前記励振器は、第2励振コイルを更に有し、前記第2励振コイルは、前記高周波電源に電気的に接続され、前記給電共振器は、第3及び第4給電コイルを更に有し、前記第1~第4給電コイルは、同一の共振周波数を有し,それらを結合させることで異なるモード周波数をもつ複数の振動モードが生成され、前記高周波電源は、前記複数の振動モードのうちの1つの振動モードの前記モード周波数に対応する周波数の電力を、前記第1及び第2励振コイルのうちの少なくとも一方供給して前記給電共振器を励振させ、前記第1~第4給電コイルを前記複数の振動モードのうちの1つの振動モードで共振させる、ワイヤレス給電装置が提供される。
好ましくは、前記第1~第4給電コイルは、囲いをなすように配置されている、ワイヤレス給電装置が提供される。
好ましくは、前記第1及び第3給電コイルは、互いに対向するように配置され、第2及び第4給電コイルは、互いに対向するように配置され、前記第1給電コイルは、前記第2及び第4給電コイルに対して直交又は略直交するように配置され、前記第3給電コイルは、前記第2及び第4給電コイルに対して直交又は略直交するように配置されている、ワイヤレス給電装置が提供される。
好ましくは、前記第1励振コイルは、前記第1及び第4給電コイルが交差する部分を第1角領域としたとき、前記第1角領域に配置され、前記第2励振コイルは、前記第3及び第4給電コイルが交差する部分を第2角領域としたとき、前記第2角領域に配置されている、ワイヤレス給電装置が提供される。
好ましくは、前記第1~第4給電コイルは、スパイラルコイルで構成されている、ワイヤレス給電装置が提供される。
好ましくは、前記第1~第4給電コイルは、平面視形状が矩形状である、ワイヤレス給電装置が提供される。
好ましくは、前記給電共振器は、第1~第4側面部を有する誘電体筐体部を有し、前記第1~第4給電コイルは、それぞれ、前記第1~第4側面部に設けられている、ワイヤレス給電装置が提供される。
好ましくは、前記第1~第4給電コイル及び前記第1~第4側面部は、平面視形状が矩形状であり、前記第1~第4給電コイルは、前記第1~第4側面部より略小さく形成され、前記第1~第4給電コイルの外縁部は、前記第1~第4側面部の各辺と略平行、かつ近接するように配置されている、ワイヤレス給電装置が提供される。
好ましくは、前記高周波電源は、前記複数の振動モードのうちの1つの振動モードの前記モード周波数に対応する周波数の電力を、前記第1及び第2励振コイルに選択的に供給して前記給電共振器を励振させる、ワイヤレス給電装置が提供される。
好ましくは、前記高周波電源は、前記複数の振動モードのうちの1つの振動モードの前記モード周波数に対応する周波数の電力を、前記第1及び第2励振コイルに同時に供給して前記給電共振器を励振させる、ワイヤレス給電装置が提供される。
本発明の実施形態の別の観点によれば、高周波電源、励振器、及び給電共振器を用いたワイヤレス給電方法であって、共振ステップを備え、前記励振器は、第1励振コイルを有し、前記第1励振コイルは、前記高周波電源に電気的に接続され、前記給電共振器は、第1~第4給電コイルを有し、前記第1~第4給電コイルは、同一の共振周波数を有し,それらを結合させることで異なるモード周波数をもつ複数の振動モードが生成され、前記第1励振コイルの正面には、前記第1~第4給電コイルのうちのいずれかの給電コイルが配置され、前記共振ステップでは、前記高周波電源が、前記複数の振動モードのうち1つの振動モードの前記モード周波数に対応する周波数の電力を前記第1励振コイルに対して供給して前記給電共振器を励振させ、前記第1~第4給電コイルを前記複数の振動モードのうち1つの振動モードで共振させる、方法が提供される。
本発明の実施形態の別の観点によれば、高周波電源、励振器、及び給電共振器を用いたワイヤレス給電方法であって、共振ステップを備え、前記励振器は、第1及び第2励振コイルを有し、前記第1及び第2励振コイルは、前記高周波電源に電気的に接続され、前記給電共振器は、第1~第4給電コイルを有し、前記第1~第4給電コイルは、同一の共振周波数を有し,それらを結合させることで異なるモード周波数をもつ複数の振動モードが生成され、前記共振ステップでは、前記高周波電源が、前記複数の振動モードのうち1つの振動モードの前記モード周波数に対応する周波数の電力を前記第1及び第2励振コイルのうちの少なくとも一方に供給して前記給電共振器を励振させ、前記第1~第4給電コイルを前記複数の振動モードのうち1つの振動モードで共振させる、方法が提供される。
Various embodiments of the present invention will be described below. The embodiments described below can be combined with each other.
Preferably, the power supply resonator further has a third and a fourth power supply coil, one of the first to fourth power supply coils is arranged in front of the first excitation coil, the first to fourth power supply coils have the same resonant frequency, and a plurality of vibration modes having different mode frequencies are generated by coupling the first to fourth power supply coils, and the high-frequency power source supplies power of a frequency corresponding to the mode frequency of one of the plurality of vibration modes to the first excitation coil to excite the power supply resonator, thereby causing the first to fourth power supply coils to resonate in one of the plurality of vibration modes.
Preferably, a wireless power supply device is provided in which two of the plurality of vibration modes generate magnetic fields in different directions, and the distribution of the magnetic field in a horizontal plane passing through the power supply resonator is more uniform than that of the remaining vibration modes of the plurality of vibration modes.
Preferably, the exciter further has a second excitation coil, the second excitation coil being electrically connected to the high frequency power supply, the power supply resonator further has third and fourth power supply coils, the first to fourth power supply coils have the same resonant frequency and are coupled to generate a plurality of vibration modes having different mode frequencies, and the high frequency power supply supplies power of a frequency corresponding to the mode frequency of one of the plurality of vibration modes to at least one of the first and second excitation coils to excite the power supply resonator and cause the first to fourth power supply coils to resonate in one of the plurality of vibration modes.
Preferably, in the wireless power supply device, the first to fourth power supply coils are arranged to form an enclosure.
Preferably, there is provided a wireless power supply device in which the first and third power supply coils are arranged to face each other, the second and fourth power supply coils are arranged to face each other, the first power supply coil is arranged to be orthogonal or approximately orthogonal to the second and fourth power supply coils, and the third power supply coil is arranged to be orthogonal or approximately orthogonal to the second and fourth power supply coils.
Preferably, the wireless power supply device is provided such that, when a portion where the first and fourth power supply coils intersect is defined as a first corner region, the first excitation coil is disposed in the first corner region, and, when a portion where the third and fourth power supply coils intersect is defined as a second corner region, the second excitation coil is disposed in the second corner region.
Preferably, in the wireless power supply device, the first to fourth power supply coils are configured as spiral coils.
Preferably, in the wireless power supply device, the first to fourth power supply coils have a rectangular shape in a plan view.
Preferably, a wireless power supply device is provided in which the power supply resonator has a dielectric housing having first to fourth side portions, and the first to fourth power supply coils are provided on the first to fourth side portions, respectively.
Preferably, the wireless power supply device is provided in which the first to fourth power supply coils and the first to fourth side surface portions have a rectangular shape in a plan view, the first to fourth power supply coils are formed to be approximately smaller than the first to fourth side surface portions, and outer edges of the first to fourth power supply coils are arranged approximately parallel to and close to each side of the first to fourth side surface portions.
Preferably, a wireless power supply device is provided in which the high-frequency power supply selectively supplies power of a frequency corresponding to the mode frequency of one of the plurality of vibration modes to the first and second excitation coils to excite the power supply resonator.
Preferably, a wireless power supply device is provided in which the high-frequency power supply simultaneously supplies power of a frequency corresponding to the mode frequency of one of the plurality of vibration modes to the first and second excitation coils to excite the power supply resonator.
According to another aspect of an embodiment of the present invention, there is provided a wireless power supply method using a high-frequency power supply, an exciter, and a power supply resonator, the method including a resonance step, the exciter having a first excitation coil, the first excitation coil being electrically connected to the high-frequency power supply, the power supply resonator having first to fourth power supply coils, the first to fourth power supply coils having the same resonance frequency and being coupled to generate a plurality of vibration modes having different mode frequencies, one of the first to fourth power supply coils being disposed in front of the first excitation coil, and in the resonance step, the high-frequency power supply supplies power of a frequency corresponding to the mode frequency of one of the plurality of vibration modes to the first excitation coil to excite the power supply resonator, and causes the first to fourth power supply coils to resonate in one of the plurality of vibration modes.
According to another aspect of an embodiment of the present invention, there is provided a wireless power supply method using a high-frequency power supply, an exciter, and a power supply resonator, the method including a resonance step, the exciter having first and second excitation coils, the first and second excitation coils being electrically connected to the high-frequency power supply, the power supply resonator having first to fourth power supply coils, the first to fourth power supply coils having the same resonance frequency, and a plurality of vibration modes having different mode frequencies are generated by coupling the first to fourth power supply coils, and in the resonance step, the high-frequency power supply supplies power of a frequency corresponding to the mode frequency of one of the plurality of vibration modes to at least one of the first and second excitation coils to excite the power supply resonator, and causes the first to fourth power supply coils to resonate in one of the plurality of vibration modes.

図1は、実施形態に係るワイヤレス給電装置100の全体構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a wireless power supply device 100 according to an embodiment. 図2は、励振器2及び給電共振器3の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the exciter 2 and the power supply resonator 3. As shown in FIG. 図3は、励振器2及び給電共振器3の上面視図である。FIG. 3 is a top view of the exciter 2 and the power supply resonator 3. As shown in FIG. 図4Aは、図2に示す励振器2及び給電共振器3から誘電体筐体部を取り除いた状態を示す斜視図である。図4Bは、給電コイル31及び給電コイル33の斜視図である。Fig. 4A is a perspective view showing a state in which the dielectric housing is removed from the exciter 2 and the power-feeding resonator 3 shown in Fig. 2. Fig. 4B is a perspective view of the power-feeding coil 31 and the power-feeding coil 33. 図5は、給電コイル(各給電コイル31~34)の正面視図である。FIG. 5 is a front view of the power supply coils (the power supply coils 31 to 34). 図6は、電磁界シミュレータの計算結果であって、本振動モードにおける磁界の強さ及び磁界の方向を示す分布図である。図6では、矢印の方向が各箇所の磁界の方向を示しており、矢印の色が濃いほど、磁界が強いことを示している。図6は、図7に示す高さ位置Z=0における水平面の磁界の分布を示している。図6において、符号Sg1は、図5に示すコイル部分X1を通る電流の向きを示し、符号Sg2は、図5に示すコイル部分X2を通る電流の向きを示している。Fig. 6 is a distribution diagram showing the strength and direction of the magnetic field in this vibration mode, which is a calculation result of an electromagnetic field simulator. In Fig. 6, the direction of the arrow indicates the direction of the magnetic field at each location, and the darker the color of the arrow, the stronger the magnetic field. Fig. 6 shows the distribution of the magnetic field on the horizontal plane at the height position Z = 0 shown in Fig. 7. In Fig. 6, the symbol Sg1 indicates the direction of the current passing through the coil part X1 shown in Fig. 5, and the symbol Sg2 indicates the direction of the current passing through the coil part X2 shown in Fig. 5. 図7は、電磁界シミュレータの計算結果であって、図6の振動モードにおける磁界の強さを示す分布図である。図7では、各高さ位置(Z=h1,Z=h2,Z=h3,Z=h4,Z=h5)における水平面ごとに分布図を示している。Z=h1における水平面は、給電コイルの中心を通り、Z=h5における水平面は、給電コイルの最上部を通る。Z=h2の水平面、Z=h3の水平面、及びZ=h4の水平面は、Z=h1における水平面とZ=h5における水平面との間に等間隔に配置されている。Fig. 7 is a distribution diagram showing the magnetic field strength in the vibration mode of Fig. 6, which is a calculation result of an electromagnetic field simulator. Fig. 7 shows the distribution diagram for each horizontal plane at each height position (Z = h1, Z = h2, Z = h3, Z = h4, Z = h5). The horizontal plane at Z = h1 passes through the center of the feeding coil, and the horizontal plane at Z = h5 passes through the top of the feeding coil. The horizontal planes at Z = h2, Z = h3, and Z = h4 are equally spaced between the horizontal plane at Z = h1 and the horizontal plane at Z = h5. 図8は、電磁界シミュレータの計算結果であって、本振動モードにおける磁界の強さ及び磁界の方向を示す分布図である。図8では、矢印の方向が各箇所の磁界の方向を示しており、矢印の色が濃いほど、磁界が強いことを示している。図8は、図9に示す高さ位置Z=0における水平面の磁界の分布を示している。Fig. 8 is a distribution diagram showing the strength and direction of the magnetic field in this vibration mode, which is a calculation result of an electromagnetic field simulator. In Fig. 8, the direction of the arrow indicates the direction of the magnetic field at each point, and the darker the color of the arrow, the stronger the magnetic field. Fig. 8 shows the distribution of the magnetic field on the horizontal plane at the height position Z = 0 shown in Fig. 9. 図9は、電磁界シミュレータの計算結果であって、図8の振動モードにおける磁界の強さを示す分布図である。図9では、各高さ位置(Z=h1,Z=h2,Z=h3,Z=h4,Z=h5)における水平面ごとに分布図を示している。Fig. 9 is a distribution diagram showing the results of calculations by an electromagnetic field simulator, illustrating the strength of the magnetic field in the vibration mode of Fig. 8. Fig. 9 shows a distribution diagram for each horizontal plane at each height position (Z=h1, Z=h2, Z=h3, Z=h4, Z=h5). 図10は、電磁界シミュレータの計算結果であって、本振動モードにおける磁界の強さ及び磁界の方向を示す分布図である。図10では、矢印の方向が各箇所の磁界の方向を示しており、矢印の色が濃いほど、磁界が強いことを示している。図10に示す分布図の高さ位置は、図7に示す高さ位置と同様である。Fig. 10 is a distribution diagram showing the strength and direction of the magnetic field in this vibration mode, which is a calculation result of an electromagnetic field simulator. In Fig. 10, the direction of the arrow indicates the direction of the magnetic field at each point, and the darker the color of the arrow, the stronger the magnetic field. The height position of the distribution diagram shown in Fig. 10 is the same as the height position shown in Fig. 7. 図11は、電磁界シミュレータの計算結果であって、本振動モードにおける磁界の強さ及び磁界の方向を示す分布図である。図11では、矢印の方向が各箇所の磁界の方向を示しており、矢印の色が濃いほど、磁界が強いことを示している。図11に示す分布図の高さ位置は、図7に示す高さ位置と同様である。Fig. 11 is a distribution diagram showing the strength and direction of the magnetic field in this vibration mode, which is a calculation result of an electromagnetic field simulator. In Fig. 11, the direction of the arrow indicates the direction of the magnetic field at each location, and the darker the color of the arrow, the stronger the magnetic field. The height position of the distribution diagram shown in Fig. 11 is the same as the height position shown in Fig. 7.

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。 The following describes the embodiments of the present invention with reference to the drawings. The various features shown in the embodiments below can be combined with each other. In addition, each feature can be an invention independently.

1 実施の形態
1-1 全体構成説明
図1に示すように、実施形態に係るワイヤレス給電装置100は、高周波電源1と、励振器2と、給電共振器3と、を備えている。ワイヤレス給電装置100は、充電対象である各種装置(受電側の装置)に対して、3次元空間を隔てて充電可能な磁界結合方式を採用している。充電対象である各種装置は、例えば、電化製品(携帯電話、パソコン、照明等)や、工場の電動工具の給電に好適である。その他に、実施形態は、IoT社会に欠かせない各種センサ類への非接触給電や、カプセル内視鏡等の体内医療機器の非接触給電にも適用することが可能である。また、オフィスの空間を区画するためのパーテーション(仕切板)に給電共振器3を配置することにより、オフィスに配置され電化製品(例えば、パソコン等)の非接触給電を実現可能である。
1. Embodiment 1-1 Description of Overall Configuration As shown in FIG. 1, the wireless power supply device 100 according to the embodiment includes a high-frequency power source 1, an exciter 2, and a power supply resonator 3. The wireless power supply device 100 employs a magnetic field coupling method that allows charging of various devices (power receiving devices) that are targets of charging across a three-dimensional space. The various devices that are targets of charging are suitable for power supply to, for example, electrical appliances (mobile phones, personal computers, lighting, etc.) and power tools in factories. In addition, the embodiment can be applied to non-contact power supply to various sensors that are indispensable in the IoT society and non-contact power supply to internal medical devices such as capsule endoscopes. In addition, by arranging the power supply resonator 3 on a partition (partition plate) for dividing the space in an office, it is possible to realize non-contact power supply to electrical appliances (for example, personal computers, etc.) arranged in the office.

ワイヤレス給電装置100は、複数の給電コイル(後述する給電コイル31~34)を結合(電磁界結合)させることが可能となっており、複数の給電コイルが結合することで、複数の給電コイルには、異なるモード周波数をもつ複数の振動モードが生成される。 The wireless power supply device 100 is capable of coupling (electromagnetic field coupling) multiple power supply coils (power supply coils 31 to 34 described below), and by coupling the multiple power supply coils, multiple vibration modes with different mode frequencies are generated in the multiple power supply coils.

具体的には、ワイヤレス給電装置100は、励振コイル21を使用することで図10及び図11に示すような2つの振動モードを生成することができ、励振コイル22を使用しても、図10及び図11に示すような2つの振動モードを生成することができる。ここで、励振コイル21及び励振コイル22の位置は、互いにずれているため、励振コイル21を使用して図10に対応する振動モードを発生させている場合には、図6に示すような磁界の向きとなる。つまり、図10に対応する振動モードを発生させるために励振コイル21を使用している場合と、図10に対応する振動モードを発生させるために励振コイル22を使用している場合とでは、発生させている振動モードは同じであるが、励振コイルの位置が異なるので、磁界の向きが異なっている(励振コイル21は図6に示す向き参照及び励振コイル22は図10に示す向き参照)。充電対象である各種装置の向きによっては、当該装置内のコイルを適切に磁束が貫かず、伝送効率を低下させてしまう。このため、実施形態では、励振コイル21及び励振コイル22を使い分けることで、使用する周波数を変えないで磁界の向きを変えることができ、充電対象である各種装置の向きによって伝送効率が低下してしまうことを抑制可能となっている。 Specifically, the wireless power supply device 100 can generate two vibration modes as shown in FIG. 10 and FIG. 11 by using the excitation coil 21, and can generate two vibration modes as shown in FIG. 10 and FIG. 11 by using the excitation coil 22. Here, since the positions of the excitation coil 21 and the excitation coil 22 are shifted from each other, when the vibration mode corresponding to FIG. 10 is generated using the excitation coil 21, the magnetic field direction is as shown in FIG. 6. In other words, when the excitation coil 21 is used to generate the vibration mode corresponding to FIG. 10 and when the excitation coil 22 is used to generate the vibration mode corresponding to FIG. 10, the generated vibration mode is the same, but the positions of the excitation coils are different, so the magnetic field directions are different (see the direction shown in FIG. 6 for the excitation coil 21 and the direction shown in FIG. 10 for the excitation coil 22). Depending on the orientation of various devices to be charged, the magnetic flux does not properly penetrate the coils in the devices, reducing the transmission efficiency. Therefore, in the embodiment, by using excitation coil 21 and excitation coil 22 appropriately, the direction of the magnetic field can be changed without changing the frequency used, and it is possible to prevent the transmission efficiency from decreasing depending on the orientation of various devices to be charged.

また、ワイヤレス給電装置100は、励振コイル23を駆動することで、図6、図8、図10及び図11に示すような4つの振動モードを生成することができる。励振コイル23の正面には、給電コイルのうちの1つが向かい合うように配置されている。つまり、励振コイル21,22は、給電コイル31,34に対して所定の角度(実施形態では45度)をなすように給電共振器3の角部に配置されているが、励振コイル23は、給電コイル32に平行に配置され、且つ、励振コイル23の正面には給電コイル32が配置されている。励振コイル23を駆動する場合には、励振コイル21,22を駆動する場合よりも発生可能な振動モードの数が増える。
以下に、実施形態に係るワイヤレス給電装置100の構成について具体的に説明する。
Moreover, the wireless power supply device 100 can generate four vibration modes as shown in Fig. 6, Fig. 8, Fig. 10, and Fig. 11 by driving the excitation coil 23. One of the power supply coils is arranged to face the front of the excitation coil 23. That is, the excitation coils 21 and 22 are arranged at the corners of the power supply resonator 3 to form a predetermined angle (45 degrees in the embodiment) with respect to the power supply coils 31 and 34, but the excitation coil 23 is arranged parallel to the power supply coil 32, and the power supply coil 32 is arranged in front of the excitation coil 23. When the excitation coil 23 is driven, the number of vibration modes that can be generated is greater than when the excitation coils 21 and 22 are driven.
The configuration of the wireless power supply device 100 according to the embodiment will be specifically described below.

1-2 高周波電源1
高周波電源1は、励振器2を介して給電共振器3を励振するように構成されている。つまり、高周波電源1は、その出力信号を励振器2に出力し、励振器2は、給電共振器3に電磁的に結合する。高周波電源1は、励振器2の後述する励振コイル21~23にそれぞれ接続されている。そして、実施形態では、高周波電源1は、励振器2の励振コイル21~23に選択的に交流電力を供給可能となっている。換言すると、高周波電源1は、励振コイル21に交流電力を供給するときには、励振コイル22,23に交流電力を供給せず、励振コイル22に交流電力を供給するときには、励振コイル21,23に交流電力を供給せず、励振コイル23に交流電力を供給するときには、励振コイル21,22に交流電力を供給しない。高周波電源1の制御は、不図示の制御装置によって制御される。
1-2 High frequency power supply 1
The high frequency power supply 1 is configured to excite the power supply resonator 3 via the exciter 2. That is, the high frequency power supply 1 outputs its output signal to the exciter 2, and the exciter 2 is electromagnetically coupled to the power supply resonator 3. The high frequency power supply 1 is connected to the excitation coils 21 to 23 of the exciter 2, which will be described later. In the embodiment, the high frequency power supply 1 is capable of selectively supplying AC power to the excitation coils 21 to 23 of the exciter 2. In other words, when the high frequency power supply 1 supplies AC power to the excitation coil 21, it does not supply AC power to the excitation coils 22 and 23, when it supplies AC power to the excitation coil 22, it does not supply AC power to the excitation coils 21 and 23, and when it supplies AC power to the excitation coil 23, it does not supply AC power to the excitation coils 21 and 22. The high frequency power supply 1 is controlled by a control device (not shown).

1-3 励振器2
図2~図4Aに示すように、励振器2は、励振コイル21~23を備えている。励振コイル21~23は、高周波電源1に電気的に接続されており、高周波の交流電力が供給されるように構成されている。励振コイル21~23の構成(形状)は、同じである。励振コイル21~23の形状は特に限定されるものではないが、後述する給電コイル31~34と電磁界結合を形成しやすい形状や大きさであることが好ましい。実施形態では、励振コイル21~23の形状は、円形状である。
なお、励振コイル21及び励振コイル22のうちの一方は、第1励振コイルの一例であり、他方が第2励振コイルの一例である。また、励振コイル23は、第1励振コイルの一例である。
1-3 Exciter 2
As shown in Figures 2 to 4A, the exciter 2 includes excitation coils 21 to 23. The excitation coils 21 to 23 are electrically connected to the high frequency power source 1 and configured to receive high frequency AC power. The excitation coils 21 to 23 have the same configuration (shape). The shape of the excitation coils 21 to 23 is not particularly limited, but it is preferable that the shape and size of the excitation coils 21 to 23 are such that they can easily form electromagnetic field coupling with the power supply coils 31 to 34 described below. In the embodiment, the shape of the excitation coils 21 to 23 is circular.
One of the excitation coils 21 and 22 is an example of a first excitation coil, and the other is an example of a second excitation coil. Also, the excitation coil 23 is an example of a first excitation coil.

励振コイル21は、給電コイル31~34を励振させるように配置されている。つまり、高周波電源1が、複数の振動モードのうちの1つの振動モードのモード周波数に対応する周波数の電力を励振コイル21に供給すると、給電コイル31~34が励振される。
また、励振コイル22も、給電コイル31~34を励振させるように配置されている。つまり、高周波電源1が、複数の振動モードのうちの1つの振動モードのモード周波数に対応する周波数の電力を励振コイル22に供給すると、給電コイル31~34が励振される。
更に、励振コイル23も、給電コイル31~34を励振させるように配置されている。つまり、高周波電源1が、複数の振動モードのうちの1つの振動モードのモード周波数に対応する周波数の電力を励振コイル23に供給すると、給電コイル31~34が励振される。
The excitation coil 21 is arranged to excite the power supply coils 31 to 34. That is, when the high-frequency power supply 1 supplies power of a frequency corresponding to a mode frequency of one of the multiple vibration modes to the excitation coil 21, the power supply coils 31 to 34 are excited.
The excitation coil 22 is also arranged to excite the power supply coils 31 to 34. That is, when the high-frequency power supply 1 supplies power of a frequency corresponding to the mode frequency of one of the multiple vibration modes to the excitation coil 22, the power supply coils 31 to 34 are excited.
Furthermore, the excitation coil 23 is also arranged to excite the power supply coils 31 to 34. That is, when the high-frequency power supply 1 supplies power of a frequency corresponding to the mode frequency of one of the multiple vibration modes to the excitation coil 23, the power supply coils 31 to 34 are excited.

励振コイル22は、励振コイル22によって給電共振器3が励振されているときにおける振動モードの磁界の向きが、励振コイル21によって給電共振器3が励振されているときにおける振動モードの磁界の向きとは異なるように、配置されている。具体的には、励振コイル21,22の配置は、第1及び第2角領域Rg1,Rg2を用いて規定することができる。第1角領域Rg1は、給電コイル31と給電コイル34とが交差する部分に対応する領域である。第2角領域Rg2は、給電コイル33と給電コイル34とが交差する部分に対応する領域である。実施形態では、励振コイル21は、第1角領域Rg1に配置され、励振コイル22は、第2角領域Rg2に配置されている。 The excitation coil 22 is arranged so that the direction of the magnetic field in the vibration mode when the power supply resonator 3 is excited by the excitation coil 22 is different from the direction of the magnetic field in the vibration mode when the power supply resonator 3 is excited by the excitation coil 21. Specifically, the arrangement of the excitation coils 21 and 22 can be defined using first and second corner regions Rg1 and Rg2. The first corner region Rg1 is a region corresponding to the portion where the power supply coil 31 and the power supply coil 34 intersect. The second corner region Rg2 is a region corresponding to the portion where the power supply coil 33 and the power supply coil 34 intersect. In the embodiment, the excitation coil 21 is arranged in the first corner region Rg1, and the excitation coil 22 is arranged in the second corner region Rg2.

1-4 給電共振器3
図2~図4に示すように、給電共振器3は、給電コイル31~34と、誘電体筐体部35とを備えている。なお、給電コイル31~34は、第1~第4給電コイルの一例である。
1-4 Power supply resonator 3
2 to 4, the power supply resonator 3 includes power supply coils 31 to 34 and a dielectric housing 35. The power supply coils 31 to 34 are an example of first to fourth power supply coils.

1-4-1 給電コイル
図4Aに示すように、各給電コイル31~34の構成(形状)は、同じである。このため、各給電コイル31~34は、同一の共振周波数を有する。また、ワイヤレス給電装置100は、給電コイル31~34を結合(電磁界結合)させることが可能となっており、給電コイル31~34が結合することで、給電コイル31~34には、異なる共振周波数をもつ4つの振動モードが生成される。
4A, the configuration (shape) of each of the power supply coils 31 to 34 is the same. Therefore, each of the power supply coils 31 to 34 has the same resonant frequency. In addition, the wireless power supply device 100 is capable of coupling (electromagnetic field coupling) the power supply coils 31 to 34, and by coupling the power supply coils 31 to 34, four vibration modes with different resonant frequencies are generated in the power supply coils 31 to 34.

図5に示すように、各給電コイル31~34は、平面視形状が矩形状又は略矩形状(実施形態では、略正方形)となっている。各給電コイル31~34は、スパイラルコイルで構成されている。すなわち、各給電コイル31~34は、導線が平面的にスパイラル状に巻かれて形成されたコイルで構成されている。図4A~図5に示すように、各給電コイル31~34は、内側端部s及び外側端部tを有する非環状のコイルである。なお、各給電コイル31~34の巻数は、特に限定されるものではない。 As shown in FIG. 5, each of the power supply coils 31 to 34 has a rectangular or substantially rectangular shape (substantially square in the embodiment) in a plan view. Each of the power supply coils 31 to 34 is configured as a spiral coil. That is, each of the power supply coils 31 to 34 is configured as a coil formed by winding a conductor in a spiral shape in a plan view. As shown in FIGS. 4A to 5, each of the power supply coils 31 to 34 is a non-annular coil having an inner end s and an outer end t. The number of turns of each of the power supply coils 31 to 34 is not particularly limited.

図4に示すように、給電コイル31~34は、囲いをなすように配置されている。これにより、ワイヤレス給電装置100は、給電コイル31~34の内側の空間Spに形成される磁界のムラを抑制することができ、空間Spに配置される充電対象となる装置の位置によらず、効果的に給電することができる。ワイヤレス給電装置100は、複数の振動モードを実行可能に構成されており、その中の特に図6に示す振動モード及び図10に示す振動モードでは、先述したような、空間Spに形成される磁界のムラを抑制する効果が高い。 As shown in FIG. 4, the power supply coils 31 to 34 are arranged to form an enclosure. This allows the wireless power supply device 100 to suppress unevenness in the magnetic field formed in the space Sp inside the power supply coils 31 to 34, and allows for effective power supply regardless of the position of the device to be charged placed in the space Sp. The wireless power supply device 100 is configured to be able to execute multiple vibration modes, and among these, the vibration mode shown in FIG. 6 and the vibration mode shown in FIG. 10 are particularly effective in suppressing unevenness in the magnetic field formed in the space Sp, as described above.

図3に示すように、給電コイル31と給電コイル33とは、第1方向Dr1において対向するように配置されている。また、給電コイル32と給電コイル34とは、第2方向Dr2において対向するように配置されている。実施形態において、第1方向Dr1と第2方向Dr2とは直交又は略直交しており、また、第1方向Dr1及び第2方向Dr2は、水平面に平行な方向である。 As shown in FIG. 3, the power supply coil 31 and the power supply coil 33 are arranged to face each other in the first direction Dr1. The power supply coil 32 and the power supply coil 34 are arranged to face each other in the second direction Dr2. In the embodiment, the first direction Dr1 and the second direction Dr2 are orthogonal or nearly orthogonal to each other, and the first direction Dr1 and the second direction Dr2 are parallel to the horizontal plane.

図3に示すように、給電コイル31は、給電コイル32,34に対して直交又は略直交するように配置されている。具体的には、給電コイル31が配置される面を延長した仮想面と、給電コイル32,34が配置される面を延長した仮想面とは、直交又は略直交するように交差している。なお、給電コイル31が配置される面を延長した仮想面と、給電コイル34が配置される面を延長した仮想面とが交差する部分が、上述した第1角領域Rg1に対応している。同様に、給電コイル33は、給電コイル32,34に対して直交又は略直交するように配置されている。具体的には、給電コイル33が配置される面を延長した仮想面と、給電コイル32,34が配置される面を延長した仮想面とは、直交又は略直交するように交差している。なお、給電コイル33が配置される面を延長した仮想面と、給電コイル32が配置される面を延長した仮想面とが交差する部分が、上述した第2角領域Rg2に対応している。 3, the power supply coil 31 is arranged so as to be orthogonal or approximately orthogonal to the power supply coils 32 and 34. Specifically, an imaginary plane extending the plane on which the power supply coil 31 is arranged intersects with an imaginary plane extending the plane on which the power supply coils 32 and 34 are arranged so as to be orthogonal or approximately orthogonal. Note that the portion where the imaginary plane extending the plane on which the power supply coil 31 is arranged intersects with an imaginary plane extending the plane on which the power supply coil 34 is arranged corresponds to the above-mentioned first corner region Rg1. Similarly, the power supply coil 33 is arranged so as to be orthogonal or approximately orthogonal to the power supply coils 32 and 34. Specifically, an imaginary plane extending the plane on which the power supply coil 33 is arranged intersects with an imaginary plane extending the plane on which the power supply coil 32 and 34 are arranged so as to be orthogonal or approximately orthogonal. Note that the portion where the imaginary plane extending the plane on which the power supply coil 33 is arranged intersects with an imaginary plane extending the plane on which the power supply coil 32 is arranged corresponds to the above-mentioned second corner region Rg2.

1-4-2 誘電体筐体部35
図2に示すように、誘電体筐体部35は、側面部35a~35dを有する。給電コイル31~34は、それぞれ、側面部35a~35dに設けられている。側面部35a~35dのそれぞれが、誘電体としての機能を有する。給電コイル31~34は、金属体に固定することができないため、誘電体としての側面部35a~35dに取り付けられる。また、誘電体筐体部35は、給電コイル31~34の形状を保持する機能を有する。つまり、給電コイル31~34の径が細い場合には、給電コイル31~34の剛性が低くなるため、誘電体筐体部35が無いと、給電コイル31~34が重みで撓んでしまう可能性がある。このため、給電共振器3が誘電体筐体部35を備えることで、給電コイル31~34の形状を保持することができる。
1-4-2 Dielectric housing part 35
As shown in FIG. 2, the dielectric housing 35 has side sections 35a to 35d. The power supply coils 31 to 34 are provided on the side sections 35a to 35d, respectively. Each of the side sections 35a to 35d functions as a dielectric. The power supply coils 31 to 34 cannot be fixed to a metal body, so they are attached to the side sections 35a to 35d as dielectrics. The dielectric housing 35 also functions to maintain the shape of the power supply coils 31 to 34. In other words, if the diameter of the power supply coils 31 to 34 is small, the rigidity of the power supply coils 31 to 34 is low, and therefore, without the dielectric housing 35, the power supply coils 31 to 34 may bend under their own weight. For this reason, by providing the dielectric housing 35 to the power supply resonator 3, the shape of the power supply coils 31 to 34 can be maintained.

側面部35a~35dは、平面視形状が矩形状である。また、給電コイル31~34は、側面部35a~35dより略小さく形成されている。給電コイル31の外縁部3t(図5参照)は、側面部35aの各辺35t(図2参照)に平行又は略平行に配置されている。また、給電コイル31の外縁部3tは、側面部35aの各辺35tに対して近接するように配置されている。給電コイル32~34についても、同様の構成である。 The side surfaces 35a to 35d are rectangular in plan view. The power supply coils 31 to 34 are formed to be substantially smaller than the side surfaces 35a to 35d. The outer edge 3t (see FIG. 5) of the power supply coil 31 is arranged parallel or substantially parallel to each side 35t (see FIG. 2) of the side surface 35a. The outer edge 3t of the power supply coil 31 is arranged close to each side 35t of the side surface 35a. The power supply coils 32 to 34 have a similar configuration.

1-5 その他構成:受電側の装置
受電側の装置(充電対象である各種装置)は、不図示のコイル(共振器)を備えている。受電側の装置が、空間Spに配置されると、受電側の装置のコイルが、給電共振器3の給電コイル31~34によって形成される磁界と結合する。これにより、高周波電源1の電力が、励振コイル及び給電コイルを介して受電側の装置に伝えられる。
1-5 Other configurations: power receiving device The power receiving device (various devices to be charged) includes a coil (resonator) (not shown). When the power receiving device is placed in the space Sp, the coil of the power receiving device is coupled with the magnetic field formed by the power feeding coils 31 to 34 of the power feeding resonator 3. As a result, the power of the high frequency power source 1 is transmitted to the power receiving device via the excitation coil and the power feeding coil.

2 振動モードの説明
ワイヤレス給電装置100は、共振ステップを実行可能に構成されている。共振ステップでは、高周波電源1が、複数の振動モードのうち1つの振動モードのモード周波数に対応する周波数の電力を励振コイル21,22に対して供給して給電共振器3を励振させ、給電コイル31~34を複数の振動モードのうち1つの振動モードで共振させる動作である。
複数の振動モードは、互いに異なるモード周波数をもっている。
2. Description of Vibration Mode The wireless power supply device 100 is configured to be able to execute a resonance step. In the resonance step, the high frequency power supply 1 supplies power of a frequency corresponding to a mode frequency of one of the multiple vibration modes to the excitation coils 21 and 22 to excite the power supply resonator 3, and causes the power supply coils 31 to 34 to resonate in one of the multiple vibration modes.
The multiple vibration modes have different mode frequencies.

2-1 駆動する励振コイルと発生可能な振動モードとの関係について
発生させることが可能な振動モードの種類は、駆動する励振コイルに応じて異なっている。換言すると、発生させることが可能な振動モードの種類は、駆動する励振コイルの配置に応じて異なっている。具体的には、下記の通りである。
2-1 Relationship between the driving excitation coil and the vibration mode that can be generated The type of vibration mode that can be generated varies depending on the driving excitation coil. In other words, the type of vibration mode that can be generated varies depending on the arrangement of the driving excitation coil. Specifically, it is as follows.

(1)励振コイル23を駆動する場合には、図6、図8、図10及び図11に示す4つの振動モードを発生可能である。
(2)励振コイル21又は励振コイル22を駆動する場合には、図10及び図11に示す2つの振動モードを発生可能である。(但し、励振コイル21を駆動して図10に対応する振動モードを発生させる場合、磁界の向きは、図6に示す方向である。)
以下に、図6、図8、図10及び図11に示す各振動モードの特徴について説明する。
(1) When the excitation coil 23 is driven, the four vibration modes shown in FIGS. 6, 8, 10 and 11 can be generated.
(2) When the excitation coil 21 or the excitation coil 22 is driven, two vibration modes shown in Fig. 10 and Fig. 11 can be generated. (However, when the excitation coil 21 is driven to generate the vibration mode corresponding to Fig. 10, the direction of the magnetic field is the direction shown in Fig. 6.)
The characteristics of each vibration mode shown in FIGS. 6, 8, 10 and 11 will be described below.

2-2 各振動モードについて
2-2-1 斜め方向に磁界を発生させるモード(図6)
図6に示す振動モードにおいて、空間Spの中央部及びその近傍における磁界の向きは、X軸に対して鈍角をなしている。図6に示す振動モードは、4つの給電コイルの磁界が強め合うように合成されることにより、図6及び図7に示すように、本振動モードの水平面における磁界分布は、角部において磁界強度が高く、4つの角部より内側の領域全体においても、高い磁界強度の分布となっている。また、この傾向は、水平面の高さ方向が変わっても同様である。このようなことから、図6に示す振動モードは、3次元的に磁界の分布の均一性が高く、且つ、磁界強度自体も全体的に高いモードであることがわかる。
2-2 About each vibration mode 2-2-1 Mode generating a magnetic field in an oblique direction (Figure 6)
In the vibration mode shown in Fig. 6, the direction of the magnetic field in the center of the space Sp and its vicinity forms an obtuse angle with respect to the X-axis. In the vibration mode shown in Fig. 6, the magnetic fields of the four power supply coils are synthesized so as to reinforce each other, so that the magnetic field distribution in the horizontal plane of this vibration mode has a high magnetic field strength at the corners and also in the entire region inside the four corners, as shown in Figs. 6 and 7. This tendency is also the same when the height direction of the horizontal plane is changed. From these facts, it can be seen that the vibration mode shown in Fig. 6 is a mode in which the magnetic field distribution is highly uniform three-dimensionally and the magnetic field strength itself is generally high.

2-2-2 四方の角部及びその近傍に集中的に磁界を発生させるモード(図8)
図8に示す振動モードでは、図8及び図9に示すように、中心部では低い磁界強度分布となっており、中心部の周囲領域においては高い磁界強度分布となっている。この振動モードは、周囲領域にだけ限定的に電力を送電したい場合に有効なモードである。
2-2-2 Mode in which the magnetic field is concentrated at the four corners and their vicinity (Figure 8)
In the vibration mode shown in Fig. 8, the magnetic field strength is low in the center and high in the surrounding area of the center, as shown in Fig. 8 and Fig. 9. This vibration mode is effective when it is desired to transmit power only to the surrounding area.

2-2-3 斜め方向に磁界を発生させるモード(図10)
図10に示す振動モードにおいて、空間Spの中央部及びその近傍における磁界の向きは、X軸に対して鋭角をなしている。図10に示す振動モードは、図6に示す振動モードと同様に、特に角部において磁界強度が高いことに加え、4つの角部の内側の領域全体においても、高い磁界強度の分布となっている。一方、図10に示す振動モードの磁界の向きは、水平面内において、図6に示す振動モードの磁界の向きとは90度ずれていることが特徴である。このようなことから、図10に示す本振動モードは、3次元的に磁界の分布の均一性が高く、且つ、磁界強度自体も全体的に高いモードであることに加え、図6に示す振動モードとは磁界の向きが異なっているため、図6に示す振動モードと図10に示す振動モードとを使い分けることで、空間Spに異なる方向の磁界を発生させることができる。
2-2-3 Mode in which a magnetic field is generated in an oblique direction (Figure 10)
In the vibration mode shown in FIG. 10, the direction of the magnetic field in the center of the space Sp and its vicinity forms an acute angle with respect to the X-axis. In the vibration mode shown in FIG. 10, like the vibration mode shown in FIG. 6, the magnetic field strength is particularly high at the corners, and the magnetic field strength is also high in the entire inner region of the four corners. On the other hand, the magnetic field direction of the vibration mode shown in FIG. 10 is characterized in that it is shifted by 90 degrees from the magnetic field direction of the vibration mode shown in FIG. 6 in the horizontal plane. For this reason, the vibration mode shown in FIG. 10 has a high uniformity of the magnetic field distribution in three dimensions and the magnetic field strength itself is generally high, and the magnetic field direction is different from that of the vibration mode shown in FIG. 6. Therefore, by using the vibration mode shown in FIG. 6 and the vibration mode shown in FIG. 10 selectively, magnetic fields of different directions can be generated in the space Sp.

2-2-4 四方の角部に集中的に磁界を発生させるモード(図11)
図11に示す振動モードでは、角部の局所的な領域において高い磁界強度分布となっているが、それ以外の領域(中央部や、隣接する角部の間の領域)においては低い磁界強度分布となっている。つまり、この振動モードでは、図8に示す振動モードよりも、更に限定的な領域に送電が可能なモードである。
なお、図11では、給電コイル31~34における高さ方向の中心における水平面領域の磁界の分布を示している。ここで、本振動モードでは、給電コイル31~34における高さ方向の最上部や最下部の水平面領域の磁界の分布は、給電コイル31~34における高さ方向の中心の水平面領域の磁界の分布(図11)よりも、均一性が向上している。このため、本振動モードは、空間Spの床面側や天井面側等のような領域にも限定的に磁界を発生させることができ、当該領域に限定的に送電が可能である。
2-2-4 Mode in which the magnetic field is concentrated at the four corners (Figure 11)
In the vibration mode shown in Fig. 11, the magnetic field strength is high in localized areas of the corners, but low in other areas (the center and areas between adjacent corners). In other words, this vibration mode is a mode that allows power transmission to a more limited area than the vibration mode shown in Fig. 8.
11 shows the distribution of the magnetic field in the horizontal plane region at the center in the height direction of the power supply coils 31 to 34. Here, in this vibration mode, the distribution of the magnetic field in the horizontal plane region at the top and bottom in the height direction of the power supply coils 31 to 34 is more uniform than the distribution of the magnetic field in the horizontal plane region at the center in the height direction of the power supply coils 31 to 34 (FIG. 11). For this reason, in this vibration mode, a magnetic field can be generated in a limited area such as the floor side or ceiling side of the space Sp, and power can be transmitted in a limited manner to the area.

2-3 振動モードの活用方法について
2-3-1 磁界の向きの制御その1
ここでは、励振コイル23を駆動する場合について説明する。励振コイル23を駆動する場合には、図6、図8、図10及び図11に示す4つの振動モードを発生可能である。
図6に示す振動モード及び図10に示す振動モードは、3次元的に磁界の分布の均一性が高いモードである。このため、空間Spの各所に配置された複数の装置に対して送電したい場合に有効である。なお、装置が配置される向き(装置に内蔵される共振用のコイルの向き)によっては、図6に示す振動モード及び図10に示す振動モードのうちの一方を実行しているときにおける送電効率が落ちる可能性がある。このような場合には、振動モードを、図6に示す振動モード及び図10に示す振動モードのうちの一方のモードから他方のモードへ切り替えることで、送電効率が低下することを抑制することができる。
2-3 How to utilize vibration modes 2-3-1 Controlling the direction of the magnetic field, part 1
Here, a description will be given of the case where the exciting coil 23 is driven. When the exciting coil 23 is driven, four vibration modes shown in Figs.
The vibration mode shown in FIG. 6 and the vibration mode shown in FIG. 10 are modes with high uniformity of the distribution of the magnetic field in three dimensions. Therefore, it is effective when it is necessary to transmit power to a plurality of devices arranged in various places in the space Sp. Depending on the orientation of the device (the orientation of the resonance coil built into the device), the power transmission efficiency may decrease when one of the vibration modes shown in FIG. 6 and the vibration mode shown in FIG. 10 is being executed. In such a case, the vibration mode can be switched from one of the vibration modes shown in FIG. 6 and the vibration mode shown in FIG. 10 to the other mode to suppress the decrease in the power transmission efficiency.

2-3-2 磁界の向きの制御その2
ここでは、励振コイル21,22を駆動する場合について説明する。励振コイル21,22を駆動する場合には、図10及び図11に示す2つの振動モードを発生可能である。
上述した通り、図6の振動モード及び図10の振動モードは、磁界の向きが異なっているが、ワイヤレス給電装置100は、振動モードを変える以外にも、磁界の向きを変えることができる。すなわち、高周波電源1が駆動する励振コイルを切り替えることでも磁界の向きを変えることができる。例えば、励振コイル21を使用して図10に対応する振動モードを発生させている場合には、図6に示すような磁界が発生するが、励振コイル22を使用して図10に対応する振動モードを発生させている場合には、図10に示すような磁界が発生している。つまり、同じ振動モードを発生させているが磁界の向きが異なっている。励振コイル21を用いて発生させる図10に対応する振動モードのモード周波数は、励振コイル22を用いて発生させる図10に対応する振動モードのモード周波数と同じなので、受電側の装置において、共振用のコイルの構成等が複雑化することを回避できる点で有効である。
2-3-2 Controlling the direction of the magnetic field part 2
Here, a description will be given of the case where the exciting coils 21 and 22 are driven. When the exciting coils 21 and 22 are driven, two vibration modes shown in Figs.
As described above, the vibration mode in FIG. 6 and the vibration mode in FIG. 10 have different magnetic field directions, but the wireless power supply device 100 can change the magnetic field direction in addition to changing the vibration mode. That is, the magnetic field direction can also be changed by switching the excitation coil driven by the high frequency power supply 1. For example, when the vibration mode corresponding to FIG. 10 is generated using the excitation coil 21, a magnetic field as shown in FIG. 6 is generated, but when the vibration mode corresponding to FIG. 10 is generated using the excitation coil 22, a magnetic field as shown in FIG. 10 is generated. That is, the same vibration mode is generated, but the magnetic field direction is different. The mode frequency of the vibration mode corresponding to FIG. 10 generated using the excitation coil 21 is the same as the mode frequency of the vibration mode corresponding to FIG. 10 generated using the excitation coil 22, so it is effective in that it is possible to avoid the configuration of the resonance coil becoming complicated in the power receiving device.

2-3-3 強い磁界の形成箇所の制限
また、図8の振動モード及び図11の振動モードは、図6の振動モード及び図10の振動モードと比較すると磁界強度自体が低く、且つ、均一性も高くはない。しかし、図8の振動モード及び図11の振動モードは、上述した通り、限定的な箇所に磁界を発生させることが可能であり、換言すると、強い磁界の形成箇所を制限することができるので、例えば、強い磁界に晒したくない機器が空間Spに存在する場合に有効である。
2-3-3 Limitation of the location where a strong magnetic field is formed Furthermore, the vibration mode of Fig. 8 and the vibration mode of Fig. 11 have a lower magnetic field strength and are not as uniform as the vibration mode of Fig. 6 and the vibration mode of Fig. 10. However, as described above, the vibration mode of Fig. 8 and the vibration mode of Fig. 11 can generate a magnetic field in a limited location, in other words, can limit the location where a strong magnetic field is formed, so that they are effective, for example, when there is a device in the space Sp that should not be exposed to a strong magnetic field.

3 実施形態の作用・効果
3-1 コスト抑制
実施形態では、複数の給電コイルを複数の振動モードのうちの1つの振動モードで共振させることで磁界を発生させてワイヤレス給電行う方式を採用しており、原理的に広範囲に大きな電力を伝送することができる。従来技術(非特許文献1)では、部屋サイズまで大型化したような空洞共振器が必要であるのに対し、実施形態では、このような大掛かりな装置は不要であるため、コストアップを抑制することができる。
3. Effects and Advantages of the Embodiments 3-1. Cost Reduction In the embodiment, a method is adopted in which a magnetic field is generated by resonating a plurality of power supply coils in one of a plurality of vibration modes to supply power wirelessly, and in principle, a large amount of power can be transmitted over a wide range. In the conventional technology (Non-Patent Document 1), a cavity resonator enlarged to the size of a room is required, whereas in the embodiment, such a large-scale device is not required, and therefore an increase in costs can be suppressed.

送電効率の低下を抑制する観点から、発生する磁界の向きを変更できることは重要である。それに対し磁界の向きが変更されたときに、同時に、磁界の周波数(モード周波数)が変わると、受電側の装置において、この磁界の周波数が変わったことに対応する必要がある。それに対し、本実施形態では、例えば、使用するモード周波数を固定しておき、駆動する励振コイルを切り替えることで、磁界の向きを変えることができる。つまり、本実施形態の例で言えば、駆動する励振コイルを、励振コイル21と励振コイル22との間で切り替えることで、図10に対応する振動モードを発生させているときの磁界の向きを変えることができる。これにより、受電側の装置における構成等の複雑化を回避することができ、システム全体としてのコストを抑制することができる。 From the viewpoint of suppressing the decrease in power transmission efficiency, it is important to be able to change the direction of the generated magnetic field. On the other hand, when the direction of the magnetic field is changed, if the frequency (mode frequency) of the magnetic field changes at the same time, the device on the power receiving side needs to respond to the change in the frequency of the magnetic field. On the other hand, in this embodiment, for example, the mode frequency to be used is fixed, and the direction of the magnetic field can be changed by switching the excitation coil to be driven. That is, in the example of this embodiment, the direction of the magnetic field when the vibration mode corresponding to FIG. 10 is generated can be changed by switching the excitation coil to be driven between excitation coil 21 and excitation coil 22. This makes it possible to avoid the complication of the configuration of the device on the power receiving side, and to suppress the cost of the entire system.

3-2 磁界の均一性
実施形態は、給電コイル31~34及び励振コイル23を備えているので、特に、図6の振動モード及び図10の振動モードを生成可能である。これらの振動モードは、磁界の分布の均一性が高くなっている。このため、空間Spのどの箇所に受電側の装置を配置しても、効率的に送電が可能である。なお、従来技術(非特許文献1)における空洞共振器を用いたワイヤレス給電では、2つの共振モードを組み合わせなければ、空間的に均一な磁界分布を形成することができず、動作や構成が煩雑化する。本実施形態では、このような煩雑化を回避することが可能である。
3-2 Uniformity of magnetic field Since the embodiment includes the power supply coils 31 to 34 and the excitation coil 23, it is possible to generate the vibration mode in FIG. 6 and the vibration mode in FIG. 10 in particular. These vibration modes have a high uniformity of magnetic field distribution. Therefore, no matter where the power receiving device is placed in the space Sp, efficient power transmission is possible. Note that in the wireless power supply using a cavity resonator in the conventional technology (Non-Patent Document 1), unless two resonant modes are combined, a spatially uniform magnetic field distribution cannot be formed, and the operation and configuration become complicated. In the present embodiment, it is possible to avoid such complication.

なお、給電コイル31~34の平面視形状が、円形状よりも矩形状である方が、空間の角部の領域の磁界強度の低下を抑制しやすい。このため、実施形態のように、給電コイル31~34の平面視形状を矩形状とすることで、磁界の分布の均一性をより効果的に高めることが可能である。 Note that it is easier to prevent a decrease in magnetic field strength in the corner regions of the space when the planar shape of the power supply coils 31 to 34 is rectangular rather than circular. Therefore, by making the planar shape of the power supply coils 31 to 34 rectangular, as in the embodiment, it is possible to more effectively improve the uniformity of the magnetic field distribution.

3-3 電力の送電効率
実施形態では、磁界の向きを変えることが可能に構成されている。
つまり、ワイヤレス給電装置100は、励振コイル23を使用する場合において、図6の振動モードと図10の振動モードとを切り替えることで空間Spに形成される磁界の向きを変更することができる。
また、ワイヤレス給電装置100は、励振コイル21,22を使用する場合において、駆動するコイルを励振コイル21と励振コイル22との間で切り替えることで空間Spに形成される磁界の向きを変更することができる。
これにより、受電側の装置の向きに応じて磁界の向きを制御することができるので、受電側の装置の向きに起因して電力の送電効率が低下することを抑制することができる。
3-3 Power Transmission Efficiency In the embodiment, the direction of the magnetic field is configured to be changeable.
That is, when the wireless power supply device 100 uses the excitation coil 23, the direction of the magnetic field formed in the space Sp can be changed by switching between the vibration mode in FIG. 6 and the vibration mode in FIG.
Furthermore, when the wireless power supply device 100 uses the excitation coils 21 and 22, the direction of the magnetic field formed in the space Sp can be changed by switching the coil to be driven between the excitation coil 21 and the excitation coil 22.
This makes it possible to control the direction of the magnetic field in accordance with the orientation of the power receiving device, thereby making it possible to suppress a decrease in power transmission efficiency caused by the orientation of the power receiving device.

3-4 磁界形成領域の選択性
実施形態では、図6の振動モード及び図10の振動モードに加えて、図8の振動モード及び図11の振動モードも生成可能である。図8の振動モード及び図11の振動モードは、図6の振動モード及び図10の振動モードと比較すると、限定的な箇所に磁界を発生させることができるため、空間Spに磁界に晒したくない対象が存在する場合に有効である。例えば、空間Spがオフィスである場合において、オフィスの中央部を居室空間とし、オフィスの角部をサーバー等の受電側の装置が配置される空間とすることができる。これにより、オフィスの中央部に居室する人体は、磁界に晒されず、例えば、ペースメーカーの医療機器等をつけている人がいても、当該機器に影響を与えることを回避することができる。
3-4 Selectivity of magnetic field forming region In the embodiment, in addition to the vibration mode of FIG. 6 and the vibration mode of FIG. 10, the vibration mode of FIG. 8 and the vibration mode of FIG. 11 can be generated. Compared with the vibration mode of FIG. 6 and the vibration mode of FIG. 10, the vibration mode of FIG. 8 and the vibration mode of FIG. 11 can generate a magnetic field in a limited area, and are therefore effective when there is an object in the space Sp that should not be exposed to the magnetic field. For example, when the space Sp is an office, the center of the office can be used as a living space, and the corners of the office can be used as a space in which a power receiving device such as a server is placed. As a result, the human body in the center of the office is not exposed to the magnetic field, and even if a person wears a medical device such as a pacemaker, it is possible to avoid affecting the device.

4 その他の実施形態
4-1 給電コイルが4つ+励振コイルが1つの形態
実施形態では、給電コイルが4つあり、励振コイルが3つある形態を例に説明したが、この形態に限定されるものではない。励振コイルについては、1つであってもよい。例えば、ワイヤレス給電装置100は、励振コイル23のみを備える形態であってもよい。この形態であっても、図6の振動モードと図10の振動モードとを切り替えることで、磁界の向きを変更することができる。
4 Other embodiments 4-1 Configuration with four power supply coils and one excitation coil In the embodiment, an example is described in which there are four power supply coils and three excitation coils, but the present invention is not limited to this configuration. There may be only one excitation coil. For example, the wireless power supply device 100 may be configured to include only the excitation coil 23. Even in this configuration, the direction of the magnetic field can be changed by switching between the vibration mode in FIG. 6 and the vibration mode in FIG. 10.

4-2 給電コイルが4つ+励振コイルが2つの形態
また、励振コイルについては、2つであってもよい。例えば、ワイヤレス給電装置100は、励振コイル21,22のみを備える形態であってもよい。この形態であっても、駆動する励振コイルを、励振コイル21と励振コイル22との間で切り替えることで、磁界の向きを変更することができる。
4-2 Configuration with Four Power Supply Coils and Two Excitation Coils The number of excitation coils may be two. For example, the wireless power supply device 100 may be configured to include only the excitation coils 21 and 22. Even in this configuration, the direction of the magnetic field can be changed by switching the excitation coil to be driven between the excitation coil 21 and the excitation coil 22.

4-3 給電コイルが2つ+励振コイルが1つの形態
また、給電コイルが2つであり、励振コイルが1つである形態であってもよい。例えば、給電コイル31,34及び励振コイル21を備える形態であってもよい。この形態である場合には、2つの振動モードが生成されるが、この2つの振動モードを切り替えることで、磁界の向きを変更することができる。
4-3 Configuration with Two Power Supply Coils and One Excitation Coil Alternatively, a configuration may be used in which there are two power supply coils and one excitation coil. For example, a configuration may be used that includes the power supply coils 31, 34 and the excitation coil 21. In this configuration, two vibration modes are generated, and the direction of the magnetic field can be changed by switching between the two vibration modes.

4-4 電力の供給方法等について
励振コイルの個数に制限はなく、ワイヤレス給電装置100は、実施形態のように、3つ有していてもよいし、4つ以上有していてもよい。この場合、これらの励振コイルは、給電コイルの周方向に配置することができる。また、同じモード周波数の電力を、これらの励振コイルへ、同時または選択的に供給してもよく、異なるモード周波数の電力を、これらの励振コイルに同時または選択的に供給してもよい。
例えば、選択的に供給することで、高周波電源1から供給する電力の周波数を変えないで、磁界の向きを変更することが可能である。また、同時に供給することで各励振コイルに対応するモードの磁界が合成されるため、同時に供給するときにおける磁界の向きが、1つの励振コイルを駆動するときの磁界の向きとはずれる結果となり、磁界の向きをより細かく調整する効果が期待できる。
4-4 Power Supply Method, etc. There is no limit to the number of excitation coils, and the wireless power supply device 100 may have three as in the embodiment, or may have four or more. In this case, these excitation coils can be arranged in the circumferential direction of the power supply coil. In addition, power of the same mode frequency may be supplied to these excitation coils simultaneously or selectively, and power of different mode frequencies may be supplied to these excitation coils simultaneously or selectively.
For example, by selectively supplying, it is possible to change the direction of the magnetic field without changing the frequency of the power supplied from the high frequency power supply 1. In addition, by simultaneously supplying, the magnetic fields of the modes corresponding to the respective excitation coils are synthesized, so that the direction of the magnetic field when supplied simultaneously deviates from the direction of the magnetic field when one excitation coil is driven, and the effect of more finely adjusting the direction of the magnetic field can be expected.

100 :ワイヤレス給電装置
1 :高周波電源
2 :励振器
21 :励振コイル
22 :励振コイル
3 :給電共振器
31 :給電コイル
32 :給電コイル
33 :給電コイル
34 :給電コイル
3t :外縁部
35 :誘電体筐体部
35a :側面部
35b :側面部
35c :側面部
35d :側面部
35t :辺
Dr1 :第1方向
Dr2 :第2方向
Rg1 :第1角領域
Rg2 :第2角領域
Sp :空間
100: Wireless power supply device 1: High frequency power supply 2: Exciter 21: Excitation coil 22: Excitation coil 3: Power supply resonator 31: Power supply coil 32: Power supply coil 33: Power supply coil 34: Power supply coil 3t: Outer edge portion 35: Dielectric housing portion 35a: Side portion 35b: Side portion 35c: Side portion 35d: Side portion 35t: Side Dr1: First direction Dr2: Second direction Rg1: First corner region Rg2: Second corner region Sp: Space

Claims (13)

高周波電源と、励振器と、給電共振器と、を備え、
前記励振器は、第1励振コイルを有し、
前記第1励振コイルは、前記高周波電源に電気的に接続され、
前記給電共振器は、第1第2、第3及び第4給電コイルを有し、
前記第1励振コイルの正面には、前記第1~第4給電コイルのうちのいずれかの給電コイルが配置され、
前記第1給電コイルは、同一の共振周波数を有し,それらを結合させることで異なるモード周波数をもつ複数の振動モードが生成され、
前記高周波電源は、前記複数の振動モードのうちの1つの振動モードの前記モード周波数に対応する周波数の電力を前記第1励振コイルに供給して前記給電共振器を励振させ、前記第1給電コイルを前記複数の振動モードのうちの1つの振動モードで共振させるように構成され、
前記複数の振動モードのうちの2つの振動モードは、発生させる磁界の向きが互い異なっており、且つ、前記複数の振動モードのうちの残りの振動モードと比較して、前記給電共振器を通る水平面内の磁界の分布が均一である、ワイヤレス給電装置。
The device includes a high frequency power source, an exciter, and a power supply resonator.
The exciter has a first excitation coil;
The first excitation coil is electrically connected to the high frequency power supply,
the power supply resonator includes first , second , third and fourth power supply coils;
any one of the first to fourth power supply coils is disposed in front of the first excitation coil;
the first to fourth power supply coils have the same resonant frequency, and a plurality of vibration modes having different mode frequencies are generated by coupling the first to fourth power supply coils;
the high frequency power supply is configured to supply power having a frequency corresponding to the mode frequency of one of the plurality of vibration modes to the first excitation coil to excite the power supply resonator, and to cause the first to fourth power supply coils to resonate in the one of the plurality of vibration modes ;
A wireless power supply device in which two of the multiple vibration modes generate magnetic fields in different directions, and the distribution of the magnetic field in a horizontal plane passing through the power supply resonator is more uniform than that of the remaining vibration modes among the multiple vibration modes .
高周波電源と、励振器と、給電共振器と、を備え、
前記励振器は、第1励振コイルと、第2励振コイルと、を有し、
前記第1励振コイル及び前記第2励振コイルは、前記高周波電源に電気的に接続され、
前記給電共振器は、第1第2、第3及び第4給電コイルを有し、
前記第1給電コイルは、同一の共振周波数を有し,それらを結合させることで異なるモード周波数をもつ複数の振動モードが生成され、
前記高周波電源は、前記複数の振動モードのうちの1つの振動モードの前記モード周波数に対応する周波数の電力を前記第1及び第2励振コイルのうちの少なくとも一方に供給して前記給電共振器を励振させ、前記第1給電コイルを前記複数の振動モードのうちの1つの振動モードで共振させるように構成される、ワイヤレス給電装置。
The device includes a high frequency power source, an exciter, and a power supply resonator.
The exciter includes a first excitation coil and a second excitation coil ,
the first excitation coil and the second excitation coil are electrically connected to the high frequency power source,
the power supply resonator includes first , second , third and fourth power supply coils;
the first to fourth power supply coils have the same resonant frequency, and a plurality of vibration modes having different mode frequencies are generated by coupling the first to fourth power supply coils;
the high frequency power supply is configured to supply power of a frequency corresponding to the mode frequency of one of the plurality of vibration modes to at least one of the first and second excitation coils to excite the power supply resonator and to cause the first to fourth power supply coils to resonate in one of the plurality of vibration modes.
請求項1又は請求項に記載のワイヤレス給電装置であって、
前記第1~第4給電コイルは、囲いをなすように配置されている、ワイヤレス給電装置。
The wireless power supply device according to claim 1 or 2 ,
The first to fourth power supply coils are arranged to form an enclosure.
請求項に記載のワイヤレス給電装置であって、
前記第1及び第3給電コイルは、互いに対向するように配置され、第2及び第4給電コイルは、互いに対向するように配置され、
前記第1給電コイルは、前記第2及び第4給電コイルに対して直交又は略直交するように配置され、前記第3給電コイルは、前記第2及び第4給電コイルに対して直交又は略直交するように配置されている、ワイヤレス給電装置。
The wireless power supply device according to claim 3 ,
the first and third power supply coils are arranged to face each other, and the second and fourth power supply coils are arranged to face each other,
the first power supply coil is arranged so as to be orthogonal or approximately orthogonal to the second and fourth power supply coils, and the third power supply coil is arranged so as to be orthogonal or approximately orthogonal to the second and fourth power supply coils.
請求項2を引用する請求項を引用する請求項に記載のワイヤレス給電装置であって、
前記第1励振コイルは、前記第1及び第4給電コイルが交差する部分を第1角領域としたとき、前記第1角領域に配置され、
前記第2励振コイルは、前記第3及び第4給電コイルが交差する部分を第2角領域としたとき、前記第2角領域に配置されている、ワイヤレス給電装置。
A wireless power supply device according to claim 4 which recites claim 3 which recites claim 2,
When a portion where the first and fourth power supply coils intersect is defined as a first corner region, the first excitation coil is disposed in the first corner region,
the second excitation coil is disposed in a second corner region where the third and fourth power supply coils intersect.
請求項~請求項の何れか1つに記載のワイヤレス給電装置であって、
前記第1~第4給電コイルは、スパイラルコイルで構成されている、ワイヤレス給電装置。
The wireless power supply device according to any one of claims 1 to 5 ,
The wireless power supply device, wherein the first to fourth power supply coils are spiral coils.
請求項~請求項の何れか1つに記載のワイヤレス給電装置であって、
前記第1~第4給電コイルは、平面視形状が矩形状である、ワイヤレス給電装置。
The wireless power supply device according to any one of claims 1 to 6 ,
The wireless power supply device, wherein the first to fourth power supply coils have a rectangular shape in a plan view.
請求項~請求項の何れか1つに記載のワイヤレス給電装置であって、
前記給電共振器は、第1~第4側面部を有する誘電体筐体部を有し、
前記第1~第4給電コイルは、それぞれ、前記第1~第4側面部に設けられている、ワイヤレス給電装置。
The wireless power supply device according to any one of claims 1 to 7 ,
the power supply resonator has a dielectric housing having first to fourth side surfaces,
The first to fourth power supply coils are provided on the first to fourth side surface portions, respectively.
請求項に記載のワイヤレス給電装置であって、
前記第1~第4給電コイル及び前記第1~第4側面部は、平面視形状が矩形状であり、
前記第1~第4給電コイルは、前記第1~第4側面部より略小さく形成され、
前記第1~第4給電コイルの外縁部は、前記第1~第4側面部の各辺と略平行、かつ近接するように配置されている、ワイヤレス給電装置。
The wireless power supply device according to claim 8 ,
the first to fourth power supply coils and the first to fourth side surface portions have a rectangular shape in a plan view,
the first to fourth power supply coils are formed to be substantially smaller than the first to fourth side surface portions,
The wireless power supply device, wherein outer edge portions of the first to fourth power supply coils are arranged approximately parallel to and adjacent to each side of the first to fourth side portions.
請求項に記載のワイヤレス給電装置であって、
前記高周波電源は、前記複数の振動モードのうちの1つの振動モードの前記モード周波数に対応する周波数の電力を、前記第1及び第2励振コイルに選択的に供給して前記給電共振器を励振させる、ワイヤレス給電装置。
The wireless power supply device according to claim 2 ,
The wireless power supply device, wherein the high-frequency power supply selectively supplies power of a frequency corresponding to the mode frequency of one of the plurality of vibration modes to the first and second excitation coils to excite the power supply resonator.
請求項に記載のワイヤレス給電装置であって、
前記高周波電源は、前記複数の振動モードのうちの1つの振動モードの前記モード周波数に対応する周波数の電力を、前記第1及び第2励振コイルに同時に供給して前記給電共振器を励振させる、ワイヤレス給電装置。
The wireless power supply device according to claim 2 ,
The wireless power supply device, wherein the high-frequency power supply simultaneously supplies power of a frequency corresponding to the mode frequency of one of the plurality of vibration modes to the first and second excitation coils to excite the power supply resonator.
高周波電源、励振器、及び給電共振器を用いたワイヤレス給電方法であって、
共振ステップを備え、
前記励振器は、第1励振コイルを有し、
前記第1励振コイルは、前記高周波電源に電気的に接続され、
前記給電共振器は、第1~第4給電コイルを有し、
前記第1~第4給電コイルは、同一の共振周波数を有し,それらを結合させることで異なるモード周波数をもつ複数の振動モードが生成され、
前記第1励振コイルの正面には、前記第1~第4給電コイルのうちのいずれかの給電コイルが配置され、
前記共振ステップでは、前記高周波電源が、前記複数の振動モードのうち1つの振動モードの前記モード周波数に対応する周波数の電力を前記第1励振コイルに対して供給して前記給電共振器を励振させ、前記第1~第4給電コイルを前記複数の振動モードのうち1つの振動モードで共振させ、
前記複数の振動モードのうちの2つの振動モードは、発生させる磁界の向きが互い異なっており、且つ、前記複数の振動モードのうちの残りの振動モードと比較して、前記給電共振器を通る水平面内の磁界の分布が均一である、方法。
A wireless power supply method using a high-frequency power supply, an exciter, and a power supply resonator, comprising:
With a resonant step,
The exciter has a first excitation coil;
The first excitation coil is electrically connected to the high frequency power supply,
the power supply resonator has first to fourth power supply coils,
the first to fourth power supply coils have the same resonant frequency, and a plurality of vibration modes having different mode frequencies are generated by coupling the first to fourth power supply coils;
any one of the first to fourth power supply coils is disposed in front of the first excitation coil;
In the resonating step, the high frequency power supply supplies power having a frequency corresponding to the mode frequency of one of the plurality of vibration modes to the first excitation coil to excite the power supply resonator, and causes the first to fourth power supply coils to resonate in one of the plurality of vibration modes;
A method in which two of the plurality of vibration modes generate magnetic fields in different directions, and the distribution of the magnetic field in a horizontal plane passing through the power supply resonator is uniform compared to the remaining vibration modes of the plurality of vibration modes .
高周波電源、励振器、及び給電共振器を用いたワイヤレス給電方法であって、
共振ステップを備え、
前記励振器は、第1及び第2励振コイルを有し、
前記第1及び第2励振コイルは、前記高周波電源に電気的に接続され、
前記給電共振器は、第1~第4給電コイルを有し、
前記第1~第4給電コイルは、同一の共振周波数を有し,それらを結合させることで異なるモード周波数をもつ複数の振動モードが生成され、
前記共振ステップでは、前記高周波電源が、前記複数の振動モードのうち1つの振動モードの前記モード周波数に対応する周波数の電力を前記第1及び第2励振コイルのうちの少なくとも一方に供給して前記給電共振器を励振させ、前記第1~第4給電コイルを前記複数の振動モードのうち1つの振動モードで共振させる、方法。
A wireless power supply method using a high-frequency power supply, an exciter, and a power supply resonator, comprising:
With a resonant step,
the exciter has first and second excitation coils;
the first and second excitation coils are electrically connected to the high frequency power source;
the power supply resonator has first to fourth power supply coils,
the first to fourth power supply coils have the same resonant frequency, and a plurality of vibration modes having different mode frequencies are generated by coupling the first to fourth power supply coils;
In the resonating step, the high-frequency power supply supplies power of a frequency corresponding to the mode frequency of one of the plurality of vibration modes to at least one of the first and second excitation coils to excite the power supply resonator, thereby causing the first to fourth power supply coils to resonate in one of the plurality of vibration modes.
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