WO2011125328A1

WO2011125328A1 - 無線電力伝送システム

Info

Publication number: WO2011125328A1
Application number: PCT/JP2011/002041
Authority: WO
Inventors: 浩菅野; 浩司山本
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2011-04-06
Publication date: 2011-10-13
Also published as: EP2428970A1; CN103779973B; US20110248573A1; JP5750583B2; EP2428970B1; JP2015122533A; CN103779973A; JP2015122532A; JPWO2011125328A1; US8742626B2; CN102473512A; JP5934934B2; EP2428970A4; JP5934935B2; CN102473512B

Abstract

　無線電力伝送システムは、共振周波数ｆ０の共振磁界を介してサイズが異なる送電共振器１０５と受電共振器１０７間で非接触な電力伝送を行うシステムである。送電インダクタと受電インダクタのうちサイズが小さい方のインダクタＬｓを構成する配線の周波数ｆ０での単位長さあたりの抵抗値Ｒｓを、サイズが大きい方のインダクタＬＬを構成する配線の抵抗値ＲＬよりも、少なくとも一部で低く設定する。

Description

無線電力伝送システム

　本発明は、非接触でエネルギーを充給電または集電する無線電力伝送システムに関するものである。

　電子機器のモビリティ確保・防水対応や、壁掛けテレビの配線レス化、電気自動車などの大型設備への簡便な充給電に至るまで、非接点・非接触でのエネルギー充給電技術に注目が高まっている。

　非接触での電力伝送方式として、従来検討されてきた電磁誘導方式だけでなく、特許文献１に記載の磁気共振方式が提案されている。共振アンテナ間の共振モード間結合を利用して、従来の電磁誘導方式より長距離、高効率な電力伝送が可能であり、特に共振磁界を利用すれば、共振電界を利用した場合よりも、周辺生体への影響も回避できるものと考えられている。

　磁気共振方式について、更に詳細を述べると、共振器は特許文献１の明細書における段落［００３３］に記述されているように、両端を開放したループコイルに固有の自己共振現象を用いても良い。また、段落［００３８］に記述されているように、容量を装荷したコイルでもよい。

　特許文献２の段落［０００６］においては、送電コイルまたは受電コイルに大きな電流が流れるため、発生する発熱を軽減する目的で、リッツ線、編組線等の多芯線をコイルの配線部に用いた例が開示されている。

　また、特許文献３には、非接触電力伝送に用いるアンテナ（コイル）を大型化することなく、そのＱ値を高める方法として、複数の巻線を並列接続することが記載されている。

米国出願公開２００８／０２７８２６４－Ａ１公報（図６、図１１）特開２００８－１０４３１９号公報の段落［０００６］特開平７－２６３９３５号公報（図３）

　従来の磁気共振方式の無線電力伝送システムにおいて、送電共振器と受電共振器との間にサイズの差異が存在する場合には、伝送効率を高い値に維持し続けることが困難であり、その回避には配線総量を著しく増大させる必要がある、という課題がある。

　本発明は、上記の課題を解決するものであり、送受電共振器間にサイズ差が存在する無線電力伝送システムにおいて、配線総量を無駄に増大させることなく、高い伝送効率を維持した無線電力伝送システムの提供を目的とする。

　本発明の無線電力伝送システムは、送電共振器および受電共振器を備え、共振周波数ｆ０の共振磁界を介して非接触で電力を伝送する無線電力伝送システムであって、前記送電共振器および前記受電共振器の一方は第１のサイズを有する第１インダクタを有し、かつ、他方は前記第１のサイズよりも小さな第２のサイズを有する第２インダクタを有しており、前記第２インダクタを構成する配線の少なくとも一部の共振周波数ｆ０における単位長さあたりの抵抗値Ｒｓは、前記第１インダクタを構成する配線の共振周波数ｆ０における単位長さあたりの抵抗値ＲＬよりも低く設定されている。

　好ましい実施形態において、前記第２インダクタを構成する配線は並列配線構造を有しており、前記第２インダクタを構成する配線の少なくとも一部における並列配線数は、第１インダクタを構成する配線の数よりも大きな値を有している。

　好ましい実施形態において、前記第１インダクタおよび前記第２インダクタを構成する配線は、いずれも、並列配線構造を有しており、前記第２インダクタを構成する配線の少なくとも一部における並列配線数は、第１インダクタを構成する配線の並列配線数よりも大きな値を有している。

　好ましい実施形態において、前記第２インダクタは、前記第１インダクタを構成する配線に比べて直径、厚さ、および高さの少なくとも１つが大きな配線を一部に含んでいる。

　好ましい実施形態において、前記第２インダクタを構成する配線の最外郭以外の部分において、抵抗値Ｒｓが抵抗値ＲＬよりも低く設定されている。

　好ましい実施形態において、前記第２インダクタを構成する配線の少なくとも最内郭の部分において、抵抗値Ｒｓが抵抗値ＲＬよりも低く設定されている。

　好ましい実施形態において、前記送電共振器に電力を供給する送電器を備え、前記送電共振器と前記受電共振器との間の伝送効率を最大化する前記送電共振器の最適入力インピーダンスが、前記送電器の出力インピーダンスに一致する。

　好ましい実施形態において、前記受電共振器から電力を受け取る受電器を備え、前記送電共振器と前記受電共振器との間の伝送効率を最大化する前記受電共振器の最適出力インピーダンスが、前記受電器の入力インピーダンスに一致する。

　好ましい実施形態において、前記受電器の出力インピーダンスが負荷インピーダンスと一致する。

　本発明の無線電力伝送システムによれば、送受電共振器間にサイズ差が存在しても、配線総量を無駄に増大させることなく、高い伝送効率を維持した無線電力伝送システムの提供が可能となる。このため、省資源、軽量、省容積、低コストを実現することが可能な無線電力伝送システムを提供できる。

本発明の実施形態１における無線電力伝送システムのブロック図本発明の実施形態１における送電共振器および受電共振器を示す図本発明の実施の形態１における無線電力伝送システムの斜視模式図（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、並列配線構造の一例を示す長軸方向に垂直な断面図（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、並列配線構造の他の例を示す長軸方向に垂直な断面図本発明の実施の形態１における小型アンテナの斜視模式図本発明の無線電力伝送システムの構成ブロック図

　以下、図面を参照しながら、本発明による無線電力伝送システムの実施形態を説明する。図中に示すＸＹＺ座標では、送電共振器または受電共振器の構成要素であるインダクタの配置面をＸＹ平面とし、インダクタの高さ方向をＺ方向としている。図中、同一または対応する構成要素には、同一の参照番号を付与している。

　（実施形態１）
　図１は、本発明の実施形態１における無線電力伝送システムの構成を示すブロック図である。

　本実施形態の無線電力伝送システムは、図１に示すように、送電共振器１０５および受電共振器１０７を備え、送電共振器１０５と受電共振器１０７との間で、共振磁界を介して非接触で電力を伝送する。この無線電力伝送システムでは、送電共振器１０５および受電共振器１０７が周波数ｆ０で共振するように設計されている。

　送電共振器１０５には送電器１０３が接続されている。送電器１０３は、不図示の電源から直流または交流のエネルギー（電気エネルギー）を受け取り、周波数ｆ０のＲＦエネルギーに変換する。送電器１０３から出たＲＦエネルギーは送電共振器１０５に与えられる。同一の周波数で共振するように構成された送電共振器１０５および受電共振器１０７は、共振磁界（共振周波数ｆ０）によって結合される。このため、受電共振器１０７は、送電共振器１０５によって送出されたＲＦエネルギーを効率良く受け取ることができる。本明細書では、共振周波数ｆ０で振動する共振磁界で無線電力伝送が行われるため、共振周波数ｆ０を伝送周波数と称する場合がある。

　次に、図２を参照する。

　図２は、送電共振器１０５および受電共振器１０７の等価回路の一例を示す図である。図２に示す例では、送電共振器１０５は、インダクタ１０５ａおよび容量素子１０５ｂが直列に接続された直列共振回路である。一方、受電共振器１０７は、インダクタ１０７ａおよび容量素子１０７ｂが並列に接続された並列共振回路である。なお、送電共振器１０５の直列共振回路は抵抗成分Ｒ１を有し、受電共振器１０７の並列共振回路は抵抗成分Ｒ２を有している。

　図２の例では、送電共振器１０５が直列共振回路から構成され、受信共振器１０９が並列共振回路から構成されているが、本発明はこの例に限定されない。送電共振器１０５および受電共振器１０７の一方が直列共振回路から構成されていてもよいし、両方が直列共振回路、または並列共振回路から構成されていてもよい。また共振器と外部回路とを直流的に分離し、不図示の電磁誘導コイルを介して外部回路から共振器へＲＦエネルギーを給電する回路構成でもよい。この場合、共振器を構成する配線の両端を開放してもよいし、容量を介して閉ループを形成してもよい。いずれの場合も自己共振周波数が伝送周波数と同一の値に設定される。

　以下、図３を参照しながら、本実施形態における送電共振器１０５および受電共振器１０７の構成を詳細に説明する。図３は、本実施形態における送電共振器１０５および受電共振器１０７の構成例を示す斜視図である。

　本発明では、送電共振器１０５および受電共振器１０７の一方が第１のサイズを有する第１インダクタＬＬを有し、かつ、他方が第１のサイズよりも小さな第２のサイズを有する第２インダクタＬｓを有している。なお、本明細書においてインダクタの「サイズ」とは、インダクタの配線によって囲まれる領域の面積を意味するものとする。電力伝送は、送電共振器１０５と受電共振器１０７との間で行われ、送電共振器１０５および受電共振器１０７の特性は双方向である。ここでは、簡単のため、サイズが相対的に大きなインダクタ（大型インダクタ）ＬＬが送電共振器１０５におけるインダクタ（送電インダクタ）であり、サイズが相対的に小さなインダクタ（小型インダクタ）Ｌｓが受電共振器１０７におけるインダクタ（受電インダクタ）である例を説明する。

　以下、これらのインダクタの構成について、より詳細に説明する。

　本実施形態における送電共振器１０５は、送電インダクタＬＬと送電キャパシタＣＬの直列共振回路である。一方、受電共振器１０７は、受電インダクタＬｓと受電キャパシタＣｓの直列共振回路である。送電インダクタＬＬを構成する配線の周波数ｆ０における単位長さあたりの抵抗値を「抵抗値ＲＬ」とし、受電インダクタＬｓを構成する配線の周波数ｆ０における単位長さあたりの抵抗値を「抵抗値Ｒｓ」とする。本実施形態では、受電インダクタＬｓを構成する配線の少なくとも一部の抵抗値Ｒｓが、送電インダクタＬＬを構成する配線の少なくとも一部の抵抗値ＲＬより低い値に設定されている。典型的には、送電インダクタＬＬを構成する配線の抵抗値ＲＬは、全経路にわたった一定の値を有している。しかし、送電インダクタＬＬを構成する配線の一部で抵抗値ＲＬが他の部分よりも低く設定されていても良い。

　スパイラル形状のインダクタＬＬ、Ｌｓは、それぞれ、無線電力伝送周波数ｆ０における単位長さ辺りの抵抗値が相互に異なる配線を直列に接続した構造を有していても良いし、各々の抵抗値が一定の配線構造を有していても良い。図３には、複数の導体配線（線材）２０を含む並列構造を備えたインダクタの断面構成例も図示されている。

　インダクタを構成する配線の特定部分（低抵抗部分）における単位長さあたりの配線抵抗を、他の部分よりも低くするためには、その特定部分の配線材料に導電率が高い材料を採用することや、他の部分よりも配線数を増加させた並列配線構造を採用することが有効である。また、配線表面が酸化しないように導電率が高い材質の金属でめっきすることも効果がある。並列配線構造を採用する場合には、並列配置した複数の配線同士を撚って配置することがより好ましい。

　図４は、並列配線構造の一例を示す断面図である。図４（ａ）は、抵抗値が比較的高い配線構造の断面の一例を示し、図４（ｂ）は、インダクタ配線における低抵抗部分の断面の一例を示している。低抵抗部分では、他の配線部分よりも多い本数の線材２０が並列に配置されている。図３に示す例のように、小型の受電インダクタＬｓおよび大型の送電インダクタＬＬの両方が並列配線構造を有している場合、受電インダクタＬｓを構成する配線の少なくとも一部における並列配線数が、送電インダクタＬＬを構成する配線の並列配線数よりも大きな値を有していればよい。なお、両方のインダクタＬＬ、Ｌｓが並列配線構造を有している必要はない。

　インダクタ配線の一部に低抵抗部分を設けるには、図４（ｃ）に示すように、並列配置した線材２０の本数を変化させずに、線材２０の直径を他の部分における線材２０の直径より大きくしても良い。

　図５は、インダクタの他の断面構成例を示している。図５（ａ）は、抵抗値が比較的高い配線の断面の一例を示し、図５（ｂ）および図５（ｃ）は、それぞれ、低抵抗部分の断面の例を示している。図５（ｂ）に示す低抵抗部分では、並列配置した線材２０の本数を変化させずに、線材２０の厚さを他の部分における線材２０の厚さより大きくしている。また、図５（ｃ）に示す低抵抗部分では、並列配置した線材２０の本数を変化させずに、線材２０の幅を他の部分における線材２０の幅より大きくしている。低抵抗部分において直径、厚さ、および／または幅が他の部分における値よりも大きい線材の本数は、少なくとも１本であればよい。

　再び図３を参照する。

　インダクタＬＬ、Ｌｃに接続される容量ＣＬ、Ｃｓは、共振器１０５、１０７の共振周波数が電磁エネルギーの伝送周波数ｆ０と同一となるように設定される。

　無線電力伝送システムの伝送効率は、インダクタでの損失に強く依存する。インダクタでの損失を低減するには、インダクタ配線の導体構造を並列化し、単位長さ辺りの抵抗値を低減することが好ましい。しかし、図３のように送受インダクタのサイズが異なる場合、より広い面積に形成される送電共振器１０５において導体損失低減を図る目的で配線経路の全体において配線抵抗低減を実現することは、配線重量、低コスト化の観点から現実的な方策ではない。

　本発明では、現実的な方法で、送受インダクタのサイズが異なる無線電力伝送システムの伝送効率を効果的に改善する。すなわち、伝送効率に特に強く影響を与えている、より小型のインダクタでの損失を優先的に改善する。小型インダクタＬｓの方が大型インダクタＬＬと比較して周辺での磁界密度が強くなっているため、導体で発生する渦電流がより多くの損失を発生させてしまっている。よって、この影響を優先的に排除するほど、送受サイズが非対称な電力伝送において効率改善に大きな効果が得られる。また、大型インダクタＬＬの抵抗値を改善するより、小型インダクタＬｓの抵抗値を改善する方が、配線量を無駄に増加させずにすむ。以上、本発明の構成の採用により、配線量の増大を回避しつつ、伝送効率を改善することが可能である。

（部分的な配線抵抗低減の効果）
　本発明の無線電力伝送システムのインダクタＬｓにおいて、伝送効率改善のために配線抵抗値を低減する際に、インダクタＬｓの配線経路の全てにおいて、配線抵抗を低減する必要はない。本発明の効果は、インダクタＬｓの経路の一部の配線抵抗低減によっても実現できる。

　図６は、小型インダクタＬｓの構成を拡大して示す模式図である。図６に示す例では、小型インダクタＬｓのスパイラル内郭側の配線に低抵抗部分を設けることにより、配線量の増加を抑制しながら伝送効率をより効果的に改善している。小型インダクタＬｓの内郭側は、外郭側よりも周辺での磁界密度が強くなっている。このため、スパイラルの内郭側では、導体で発生する渦電流がより多くの損失を発生させてしまっている。この影響を優先的に排除するほど、送受インダクタのサイズが異なる電力伝送システムにおいて、効率改善に大きな効果がある。また、大型インダクタＬＬの抵抗値を改善するより、小型インダクタＬｓの抵抗値を改善する方が、配線量を無駄に増加させずにすむ。以上、本発明の構成の採用により、更に配線量の増大を回避し、効率的に伝送効率を改善することが可能である。

（各ブロック間のインピーダンス整合）
　図７は、本発明の無線電力伝送システムにおけるインピーダンス整合を説明するための図である。図７では、フィードバック制御を行う機能ブロックなどは省略されている。これらの機能を実現する不図示のブロックが必要に応じて追加され得る。

　整合条件１：　送電器１０３の出力インピーダンスＺＴｏと送電共振器の最適入力インピーダンスＺＴｘ０とを一致させるよう設計する。これにより、送電器１０３と送電共振器１０５との間のインピーダンス不整合によるエネルギー反射を低減することが可能である。

　整合条件２：　受電共振器１０７の最適出力インピーダンスＺＲｘ０と受電器１０９の入力インピーダンスＺＲｉとを一致させるよう設計する。これにより、受電共振器１０７と受電器１０９との間のインピーダンス不整合によるエネルギー反射を低減することが可能である。

　整合条件３：　入力インピーダンスＺＲｉでの受電器１０９が動作したときの出力インピーダンスＺＲｏと負荷インピーダンスＲＬが一致するよう設計する。これにより、受電器１０９と負荷１１との間のインピーダンス不整合によるエネルギー反射を低減することが可能である。

　上記の３つの整合条件を同時に満足することにより、伝送効率を最大化することができる。なお、上記の３つの整合条件は必ずしも同時に満足されていなくてもよい。

（送電共振器と受電共振器の個数）
　伝送システム内に含まれる送電共振器と受電共振器の台数はそれぞれ１に限定されない。送電共振器群と受電共振器群の中で、電力の伝送を行う組み合わせの内の少なくとも一組の、サイズが非対称な送電共振器と受電共振器の組み合わせにおいて、上述した抵抗値低減の構成が採用されれば本発明の有用な効果は発現し得る。

（回路素子の具体的な構成について）
　送電共振器および受電共振器において、容量回路ＣＬ、Ｃｓは、チップ容量素子やセラミックコンデンサ、タンタル電解コンデンサ、アルミ電解コンデンサ、マイカコンデンサ、電気二重層コンデンサ、真空コンデンサ、半導体プロセス上で形成されるＭＩＭ構造などの集中定数回路素子で実現されてよい。また、配線に分布して発生する寄生容量の値を考慮し、上記集中定数回路素子の容量値は決定されてよい。

　小型インダクタＬｓ、大型インダクタＬＬの形状は矩形に限定されない。楕円形状であってもよいし、任意の非対称形状であってもよい。スパイラル形状の代わりにループ形状を有していてもよい。矩形スパイラルの形状を採用する場合は、角部分で一定以上の曲率を有することが好ましい。急激に角度が変化する部分を含まない配線形状は、高周波電流の集中、周辺空間の磁界密度集中を回避でき、伝送効率を向上させる。

　インダクタを構成する配線は、平面単層構成を有するものに限定されず、積層構造を有していても良い。

　なお、共振器１０５、１０７は有限のＱ値を有するため、共振現象は周波数軸上で拡がりをもつ。したがって、共振器１０５、１０７の共振周波数と電磁エネルギーの伝送周波数ｆ０とが厳密に一致しない場合でも、電力伝送は可能である。また、共振器間結合によって共振器１０５、１０７の共振周波数が変化した場合でも、伝送周波数を追従させたり、伝送システムの端子インピーダンスを変更したりすることにより、良好な電力伝送を実現できる。また、製造ばらつきにより、共振器１０５、１０７の共振周波数が相互に異なった場合においても、共振周波数近傍の周波数において伝送を実現できる。

　なお、共振器１０５、１０７は可変機能を有してもよい。すなわち、共振器を構成するインダクタ、キャパシタの数値を切り替えたり、連続的に変化させたりすることにより、伝送システムの伝送インピーダンスや共振周波数を変化させることができる構成を採用してもよい。

　本発明の有利な効果を実証するため、図３に示す構成を有する送電共振器と受電共振器とを作製した。具体的には、以下の表１に示す実施例および比較例を作製した。作製の手順は、以下の通りである。

　まず、一辺２０ｃｍの大型インダクタＬＬ、一辺５ｃｍの小型インダクタＬｓを構成要素とする、それぞれ正方形の送電共振器と受電共振器を作製した。送電共振器と受電共振器の面積比は１６である。いずれのインダクタも隣接配線間隔２ｍｍ、巻数６のスパイラルインダクタとした。それぞれのスパイラルの内部終端点と外部終端点から２本の引き出し線を引き出した。そして、スパイラル配線と直列になるよう、積層チップコンデンサからなる送電キャパシタ（送電共振器１０５ｐＦ）と受電キャパシタ（１９２０ｐＦ）を接続し、共振周波数１．８ＭＨｚの共振器を形成した。共振器と入出力外部回路との結合には電磁誘導回路を用いた。

　インダクタの配線として、直径２００ミクロンの銅配線を複数本並列して成るリッツ線を採用し、共振器の導体損失を低減した。リッツ線を構成する並列銅配線の本数に応じてスパイラル配線の単位長さ辺りの配線抵抗が変化する。スパイラル配線経路内でのリッツ線の並列配線本数を表１に示すように設定した。こうして、送電共振器として４種類の共振器Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７を作製し、受電共振器にも４種類の共振器Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７を作製した。共振器Ｔ５、Ｒ５においては、インダクタは単一の配線から形成されており、どの部分にも低抵抗部分を設けていない。一方、共振器Ｔ６、Ｒ６においては、インダクタにおいて内郭側３巻の部分に１０本並列配線を採用することにより、内郭側３巻の部分の共振周波数における抵抗値を低減している。共振器Ｔ７、Ｒ７は、インダクタの外郭側３巻の部分に１０本並列配線を採用することにより、外郭側３巻の部分の共振周波数における抵抗値を低減している。共振器Ｔ４、Ｒ４は、インダクタの全体に１０本並列配線を採用することにより、配線全体で共振周波数における抵抗値を低減している。

　以上の説明からわかるように、受電側における小型の共振器Ｒ６、Ｒ７では、共振周波数ｆ０における単位長さあたりの抵抗値Ｒｓが一定ではなく、配線経路の一部で他の部分よりも低減されたインダクタ構造を有している。また、受電側における小型の共振器Ｒ４では、共振周波数ｆ０における単位長さあたりの抵抗値Ｒｓが配線経路の全体で低減されたインダクタ構造を有している。

　表１に示すように、送電共振器におけるインダクタと受電共振器におけるインダクタの組合せを変えることにより、８組の伝送システム（実施例１～３、比較例１、２ａ～２ｃ、３）を構成した。例えば、比較例１は、表１に示されるように、送電共振器にインダクタＴ５、受電共振器側にインダクタＲ５を用いたシステムである。表１に示す各システムについて、共振器間伝送特性を測定した。

　伝送特性測定時は、送電および受電共振器を、各インダクタ形成面を２０ｃｍ平行に離して配置した構成で固定した。両インダクタの重心はｘ＝ｙ＝０の座標点に固定した。両インダクタに近接させた電磁誘導コイルの入出力端子をネットワークアナライザに接続し、小信号入力条件で通過／反射特性を測定し、共振器間伝送効率を最大化する最適インピーダンス値および、最大伝送効率を測定した。

　表１に、実施例と比較例の構成と伝送特性の比較を示す。また、表１には、実施例と比較例の総配線量を、比較例１（両インダクタの全経路で配線の並列化を一切しない構成）において用いた配線量に対する比較として示した。

　表１に示すように、比較例１において８８．６％だった伝送効率は、小型インダクタの少なくとも一部において配線抵抗を低減した実施例１～３では、それぞれ、９１．１％、９０．５％、９３．０％に増加した。すなわち、実施例１～３では、１６．９％から３８．８％の損失低減効果が得られた。また、実施例１～３では、各配線量が比較例１の配線量の１．６９～２．６２倍の範囲内にあるにもかかわらず、上記の効果を得ることができた。

　一方、大型インダクタの少なくとも一部の配線経路において配線抵抗の低減を図った比較例２ａ～２ｃでは、配線量は比較例１に対して４．５～８．４倍を使用したにもかかわらず、損失低減効果は２．６％から８％にしかならなかった。

　小型インダクタおよび大型インダクタの全配線経路において抵抗低減を図った比較例３では、比較例１に対して損失改善効果が４７．６％に達したものの、配線使用量も１０倍に達した。一方、本発明の実施例３は、比較例３の損失改善効果の８１．５％を、比較例３における配線量の２６％の配線量で実現することができた。

　以上のように、配線使用量の削減と効率的な損失改善効果の両立という本発明の有用な効果が実証された。

　なお、実施例１（２２．１％の損失改善効果）と実施例２（１６．９％の損失改善効果）の比較より、小型インダクタの内郭側の配線経路で配線抵抗低減を図る方が、外郭側で配線抵抗低減を図るよりもより効果が大きいことがわかった。

　上記の各実施例では、大型のインダクタを単一抵抗配線から形成しているが、本発明は、このような例に限定されるものではない。大型のインダクタの一部で共振周波数ｆ０における単位長さあたりの抵抗値ＲＬが低減されていても、本願発明の効果を得ることは可能である。配線総量の非効率的な増大を招かないようにするという観点からは、大型のインダクタは単一抵抗配線から形成されていることが好ましい。ただし、大型のインダクタの一部で抵抗値ＲＬが低減されている場合であっても、低抵抗化された配線経路が十分に短ければ、配線総量の増加は問題にならない。

　本発明にかかる無線電力伝送システムは、パソコン、ノートパソコンなどのオフィス機器や、壁掛けテレビ、モバイルＡＶ機器などのＡＶ機器に適用できる。この無線電力伝送システムは、補聴器、ヘルスケア機器への充給電にも適用できるだけでなく、電気自動車、電動バイク、移動ロボットへの走行中充電システム、駐車中充電システム等へも適用できる。更に、太陽電池や燃料電池からの集電システム、直流給電システムにおける機器との接続箇所、交流コンセント代替など幅広い分野に応用できる。

　　２０　導体配線（線材）
　１０１　電源
　１０２　送電器
　１０５　送電共振器
　１０７　受電共振器
　１０９　受電器
　１１１　負荷
　　Ｌｓ　小型インダクタ
　　ＬＬ　大型インダクタ

Claims

　送電共振器および受電共振器を備え、共振周波数ｆ０の共振磁界を介して非接触で電力を伝送する無線電力伝送システムであって、
　前記送電共振器および前記受電共振器の一方は第１のサイズを有する第１インダクタを有し、かつ、他方は前記第１のサイズよりも小さな第２のサイズを有する第２インダクタを有しており、
　前記第２インダクタを構成する配線の少なくとも一部の共振周波数ｆ０における単位長さあたりの抵抗値Ｒｓは、前記第１インダクタを構成する配線の共振周波数ｆ０における単位長さあたりの抵抗値ＲＬよりも低く設定されている無線電力伝送システム。
　前記第２インダクタを構成する配線は並列配線構造を有しており、前記第２インダクタを構成する配線の少なくとも一部における並列配線数は、第１インダクタを構成する配線の数よりも大きな値を有している、請求項１に記載の無線電力伝送システム。
　前記第１インダクタおよび前記第２インダクタを構成する配線は、いずれも、並列配線構造を有しており、
　前記第２インダクタを構成する配線の少なくとも一部における並列配線数は、第１インダクタを構成する配線の並列配線数よりも大きな値を有している、請求項１に記載の無線電力伝送システム。
　前記第２インダクタは、前記第１インダクタを構成する配線に比べて直径、厚さ、および高さの少なくとも１つが大きな配線を一部に含んでいる、請求項１から３のいずれかに記載の無線電力伝送システム。
　前記第２インダクタを構成する配線の最外郭以外の部分において、抵抗値Ｒｓが抵抗値ＲＬよりも低く設定されている請求項１から４のいずれかに記載の無線電力伝送システム。
　前記第２インダクタを構成する配線の少なくとも最内郭の部分において、抵抗値Ｒｓが抵抗値ＲＬよりも低く設定されている請求項５に記載の無線電力伝送システム。
　前記送電共振器に電力を供給する送電器を備え、
　前記送電共振器と前記受電共振器との間の伝送効率を最大化する前記送電共振器の最適入力インピーダンスが、前記送電器の出力インピーダンスに一致する請求項１から６のいずれかに記載の無線電力伝送システム。
　前記受電共振器から電力を受け取る受電器を備え、
　前記送電共振器と前記受電共振器との間の伝送効率を最大化する前記受電共振器の最適出力インピーダンスが、前記受電器の入力インピーダンスに一致する請求項１から７のいずれかに記載の無線電力伝送システム。
　前記受電器の出力インピーダンスが負荷インピーダンスと一致する請求項８に記載の無線電力伝送システム。