JP2017135831A - 給電装置、及び受給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充電の開始時及び完了時における駆動機器の取り扱いに関する作業を良好に行う。
【解決手段】受電装置を備えた少なくとも１つの駆動機器５が載置される底面部６ａと、底面部６ａの周縁部から外側に向かって立ち上げられた側面部６ｂとを有し、側面部６ｂの上端周縁部６ｃを開口部とした収容カップ６と、底面部６ａ及び側面部６ｂにより囲まれた収容領域Ｂに、受電装置の向きや位置に拘わらずに受電可能にする変動磁界を発生させる磁界形成装置１０１とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線により給電する給電装置、及び受給電装置に関する。

従来から、無線により給電する給電装置として各種の構成が提案されている。例えば特許文献１には、充電器に位置決め凸部を形成し、電子機器としての携帯機器に位置決め凹部を形成して、位置決め凸部と位置決め凹部を嵌合させることによって、充電器に携帯機器を位置決めし、非接触で充電を行う構成が開示されている。

特開２００８？２３６８８６号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、充電の開始時及び完了時において、携帯機器の位置決め凹部と給電装置の位置決め凸部とを嵌合させる作業及び嵌合を解除する作業が必要であることから、充電の開始時及び完了時における携帯機器の取り扱いに関する作業性が低いという問題がある。

そこで、本発明の目的は、充電の開始時及び完了時における携帯機器を含む駆動機器の取り扱いに関する作業を良好に行うことができる給電装置、及び受給電装置を提供することにある。

本発明は、給電装置であって、受電装置を備えた少なくとも１つの駆動機器が載置される底面部と、前記底面部の周縁部から外側に向かって立ち上げられた側面部とを有し、前記側面部の上端周縁部を開口部とした収容カップと、前記底面部及び前記側面部により囲まれた収容領域に、前記受電装置の向きや位置に拘わらずに受電可能にする変動磁界を発生させる磁界形成装置とを有する。

これにより、例えば、底面部の中央部に駆動機器が自重で滑り落ちて移動するように傾斜されている場合は、駆動機器が滑り落ちるだけの傾斜角度を確保する必要があるため、底面部の幅が制限されることになるが、上記の構成であれば、磁界形成装置による変動磁界の発生領域まで底面部を広げることが可能になる。従って、大きな開口径の収容カップを得ることができるため、充電の開始時及び完了時における駆動機器の取り扱いに関する作業、即ち、収容作業や取り出し作業が容易になる。

本発明における前記磁界形成装置は、前記変動磁界における磁力線の方向、密度及び大きさの組み合わせからなる複数の磁界状態を繰り返して変更してもよい。

上記の構成によれば、変動磁界における磁力線の方向、密度及び大きさの組み合わせからなる複数の磁界状態を繰り返して変更することによって、収容領域における変動磁界の磁界強度を繰り返して変化させることができるため、受電装置の向きや位置によって受電効率が大きく低下することなく給電することが可能になる。

本発明における前記磁界形成装置は、一方のコイル端側の第１電流経路と、他方のコイル端側の第２電流経路とを介して変動電流が供給されることにより変動磁界を発生する複数の送電コイルと、前記第１電流経路及び前記第２電流経路の少なくとも一方の電流経路中に配置された共振用コンデンサと、前記送電コイルの少なくとも一つについて、前記第１電流経路及び前記第２電流経路の端部同士を短絡可能にして送電共振器とし得る送電コイル短絡機構とを有してもよい。

上記の構成によれば、少なくとも一つの送電コイルについて、送電コイル短絡機構により第１電流経路及び第２電流経路の端部同士が短絡されたときに、この送電コイルは、変動電流が供給される残りの送電コイルにより発生された変動磁界に共鳴する送電共振器となる。これにより、送電コイルだけで、送電コイルと送電共振器とが存在する変動磁界を発生させることができる。

また、本発明における前記磁界形成装置は、変動磁界を所定領域に発生させるものであって、全ての前記送電コイルは、コイル面が前記所定領域に対向するように配置されており、少なくとも一つの前記送電コイルは、他の前記送電コイルのコイル面方向に対して交差するコイル面方向を有するように配置されていてもよい。また、本発明における前記磁界形成装置は、変動磁界を所定領域に発生させるものであって、全ての前記送電コイルは、コイル面が前記所定領域に対向するように配置されており、少なくとも一つの前記送電コイルは、他の前記送電コイルのコイル面方向に対して平行するコイル面方向を有するように配置されていてもよい。

上記の構成によれば、さらに、送電コイルのコイル面の配置角度や配置場所等を調整することによって、送電コイル間の位置関係に基づいて、送電コイルの変動磁界と送電共振器となった送電コイルの変動磁界とで所定領域の一部領域を強い磁界強度の変動磁界としたり、或いは、所定領域の一部領域を弱い磁界強度の変動磁界とすることができる。

また、本発明の給電装置であって、前記送電コイルの全部を除く少なくとも一つの前記送電コイルからなる複数の出力先のうちの１つの出力先に対して変動電流を出力し、且つその変動電流を出力する出力先を切り替え可能な電流出力制御装置を有してもよい。

上記の構成によれば、送電コイルが一つ毎に異なる角度から送電共振器となった送電コイルに磁界を送ることによって、変動磁界における磁界強度の分布を変化させることができる。さらに、各送電コイルの変動磁界により送電共振器（送電コイル）が共振することによって、所定領域の変動磁界の磁界強度を高めることができる。

また、本発明における前記電流出力制御装置は、前記変動電流を前記送電コイルの何れにも出力しない停止処理を所定のタイミング及び期間の組み合わせで実行してもよい。

上記の構成によれば、停止処理のタイミング及び期間を調整することによって、発熱や消費電力を考慮しながら、所定の磁界強度を有した変動磁界を容易に発生させることができる。

本発明における前記磁界形成装置は、前記変動磁界を発生させる１以上の送電共振器と、前記送電共振器に誘導電流を生じさせる複数の送電コイルとを有しており、前記送電共振器及び前記送電コイルは、前記収容カップの底面部及び側面部により囲まれた収容領域を含む所定領域にコイル面が対向するように配置されており、少なくとも一つの前記送電コイルは、他の前記送電コイルのコイル面方向に対して交差するコイル面方向を有するように配置されていてもよい。また、本発明における前記磁界形成装置は、前記変動磁界を発生させる１以上の送電共振器と、前記送電共振器に誘導電流を生じさせる複数の送電コイルとを有しており、前記送電共振器及び前記送電コイルは、前記収容カップの底面部及び側面部により囲まれた収容領域を含む所定領域にコイル面が対向するように配置されており、少なくとも一つの前記送電コイルは、他の前記送電コイルのコイル面方向に対して平行するコイル面方向を有するように配置されていてもよい。

上記の構成によれば、送電コイルのコイル面の配置角度や配置場所等を調整することによって、送電コイルと送電共振器との位置関係に基づいて、送電コイルの変動磁界と送電共振器の変動磁界とで所定領域の一部領域を強い磁界強度の変動磁界としたり、或いは、所定領域の一部領域を弱い磁界強度の変動磁界とすることができる。

本発明における給電装置は、前記駆動機器に備えられた電池の充電状態を表示する表示装置を有してもよいし、前記駆動機器を乾燥する乾燥装置を有してもよいし、前記駆動機器を除菌する除菌装置を有してもよい。

本発明は、受給電装置であって、上記の何れかの構成の給電装置と、前記給電装置における前記収容カップの前記収容領域に収容され、前記変動磁界により受電する受電装置とを有している。

本発明によれば、充電の開始時及び完了時における駆動機器の取り扱いに関する作業を良好に行うことができる。

充電器を正面視した概略構成の説明図である。 充電器に収容される駆動機器の動作状態を示す説明図である。 充電器に収容された駆動機器の状態を示す説明図である。 充電器を正面視した概略構成の説明図である。 送電コイル及び共振用コンデンサの接続関係を示す説明図である。 送電コイル及び共振用コンデンサの接続関係を示す説明図である。 送電コイル及び共振用コンデンサの接続関係を示す説明図である。 送電コイル及び共振用コンデンサの接続関係を示す説明図である。 送電コイル及び共振用コンデンサの接続関係を示す説明図である。 送電コイル及び共振用コンデンサの接続関係を示す説明図である。 送電コイル及び共振用コンデンサの接続関係を示す説明図である。 送電コイル及び共振用コンデンサの接続関係を示す説明図である。 磁界形成装置を正面視した概略構成の説明図である。 磁界形成装置を正面視した概略構成の説明図である。 磁界形成装置を平面視した概略構成の説明図である。 磁界形成装置を平面視した概略構成の説明図である。 磁界形成装置を正面視した概略構成の説明図である。 磁界形成装置のブロック図である。 送電コイル短絡機構の動作内容を示す説明図である。 磁界形成装置のブロック図である。 電流経路切替器の動作内容を示す説明図である。 受給電装置のブロック図である。 駆動機器のブロック図である。 駆動機器のブロック図である。 駆動機器のブロック図である。 充電器のブロック図である。 充電器のブロック図である。

（実施形態１）
本発明の一実施形態を図１乃至図１７に基づいて説明する。
（給電装置）
図１に示すように、給電装置である充電器７は、収容領域Ｂを有した収容カップ６と、収容領域Ｂを含む所定領域Ａに変動磁界を発生させる磁界形成装置１０１とを有している。収容カップ６は、充電ケース６０内に設けられている。収容カップ６は、受電装置を備えた少なくとも１つの駆動機器５が載置される底面部６ａと、底面部６ａの周縁部から外側に向かって立ち上げられた側面部６ｂとを有し、側面部６ｂの上端周縁部６ｃを開口部とするように形成されている。磁界形成装置１０１は、収容カップ６の底面部６ａ及び側面部６ｂにより囲まれた収容領域Ｂに、駆動機器５の向きや位置に拘わらずに受電可能にする変動磁界を発生させるように形成されている。

これにより、例えば、底面部６ａの中央部に駆動機器５が自重で滑り落ちて移動するように傾斜されている場合は、駆動機器５が滑り落ちるだけの傾斜角度を確保する必要があるため、底面部６ａの幅が制限されることになるが、上記の構成であれば、磁界形成装置１０１による変動磁界の発生領域まで底面部６ａを広げることが可能になる。従って、大きな開口径の収容カップ６を得ることができるため、充電の開始時及び完了時における駆動機器５の取り扱いに関する作業、即ち、収容作業や取り出し作業が容易になる。駆動機器の詳細については後述する。

尚、磁界形成装置１０１は、変動磁界における磁力線の方向、密度及び大きさの組み合わせからなる複数の磁界状態を繰り返して変更するように構成されていてもよい。この場合には、変動磁界における磁力線の方向、密度及び大きさの組み合わせからなる磁界状態を繰り返して変更することによって、収容領域における変動磁界の磁界強度を繰り返して変化させることができるため、受電装置の向きや位置によって受電効率が大きく低下することなく給電することが可能になる。

また、磁界形成装置１０１は、小さな磁界強度と大きな磁界強度とを同一の特定領域において発生させる複数の磁界状態を繰り返して変更するように構成されていてもよい。この場合は、特定領域において、小さな磁界強度と大きな磁界強度との平均化された磁界強度で給電することが可能になる。

また、磁界形成装置１０１は、収容カップ６の周囲の異なる場所に配置された複数の磁界発生源（送電コイル、送電共振器）を有し、これらの磁界発生源により発生された変動磁界の組み合わせからなる複数の磁界状態を変更可能に構成されていてもよい。また、磁界形成装置１０１は、収容カップ６の周囲の異なる方向に配置された複数の磁界発生源（送電コイル、送電共振器）を有し、収容領域Ｂにおける磁界強度の分布を均一に近づけるように、これらの磁界発生源により発生された変動磁界の組み合わせからなる複数の磁界状態を変更する構成にされていてもよい。

（給電装置：収容カップ）
図２に示すように、収容カップ６の底面部６ａは、平坦であってもよいし、凸状や凹状に湾曲されていてもよいし、平坦面や湾曲面に複数の凹部や凸部を有していてもよい。また、底面部６ａは、水平配置されていてもよいし、水平面に対して傾斜されていてもよい。また、収容カップ６における側面部６ｂの傾斜角度は、側面部６ｂが駆動機器５の筐体５１に接触している状態において、駆動機器５を底面部６ａに自重で滑り落ちて移動するように設定されていることが好ましい。この場合は、駆動機器５を収容カップ６の収容領域Ｂに配置する際の作業性を向上させることができる。さらに、収容カップ６の底面部６ａ及び側面部６ｂは、１以上の開口部を有してもよい。この場合は、乾燥装置や除菌装置から熱風や紫外線等を開口部を介して収容領域Ｂに送り込むように構成することによって、熱風や紫外線等により駆動機器５を充電中に乾燥や除菌することが可能になる。

尚、収容カップ６における底面部６ａの中心点を通過する線分の最小長は、駆動機器５の最大長よりも大きな値に設定されていることが好ましい。この場合は、駆動機器５の側面が底面部６ａに当接した横置き配置した状態で駆動機器５を載置することができるため、駆動機器５が側面部６ｂにもたれ掛って縦置き配置された状態で載置される場合よりも、駆動機器５の受電装置の底面部６ａに対する高さ方向の位置関係が安定するため、駆動機器５に対する給電の設計が容易になる。

収容カップ６の底面部６ａ及び側面部６ｂは、駆動機器５との接触面積が小さくなるように、多数の凹凸を有していることが好ましい。この場合は、底面部６ａ及び側面部６ｂの最大静止摩擦係数を容易に減少させることができる。また、底面部６ａ及び側面部６ｂは、駆動機器５に対する滑り性を向上させるため、フッ素コート（テフロン（登録商標））や平滑性を上げるガラスコート等により形成された接触層が収容カップ６の基材上に積層されていることが好ましい。さらに、底面部６ａ及び側面部６ｂは、接触層の積層構造と凹凸の表面形状との組み合わせであってもよいし、底面部６ａ及び側面部６ｂの何れか一方に接触層の積層構造と凹凸の表面形状との組み合わせが施されていてもよい。また、底面部６ａ及び側面部６ｂの一方に接触層が形成され、底面部６ａ及び側面部６ｂの他方に凹凸の表面形状が施されていてもよい。

図３に示すように、収容カップ６は、複数の同一又は異なるサイズや種類の駆動機器５が収容領域Ｂに同時に配置される構成にされていてもよい。換言すれば、収容カップ６の収容領域Ｂは、複数の同一又は異なるサイズや種類の駆動機器５を収容可能な容積に設定されていてもよい。

図４に示すように、充電ケース６０は、複数の収容カップ６を備えることによって、複数の収容領域Ｂを備えていてもよい。この場合は、例えば左耳用及び右耳用の補聴器を駆動機器５としてそれぞれの収容カップ６の収容領域Ｂに収容することができる。また、例えば一方の収容カップ６（収容領域Ｂ）に補聴器を収容し、他方の収容カップ６（収容領域Ｂ）に携帯電話等を収容することによって、１台の充電器７で複数の異なる駆動機器５を整理しながら充電することができる。

（給電装置：磁界形成装置）
図１に示すように、充電器７に搭載された磁界形成装置１０１は、収容領域Ｂを含む所定領域Ａに変動磁界を発生させるように設けられている。具体的に説明すると、磁界形成装置１０１は、一方のコイル端１４１ａ側の第１電流経路１４１と、他方のコイル端１４２ａ側の第２電流経路１４２とを介して変動電流が供給されることにより変動磁界を発生する複数の送電コイル１１１・１１２と、第１電流経路１４１及び第２電流経路１４２の少なくとも一方の電流経路中に配置された共振用コンデンサ１５１・１５１と、送電コイル１１１・１１２の少なくとも一つについて第１電流経路１４１及び第２電流経路１４２の端部１４１ａ・１４２ａ同士を短絡可能にして送電共振器とし得る送電コイル短絡機構１３１３とを有している。

共振用コンデンサ１５１は、第１電流経路１４１及び第２電流経路１４２の少なくとも一方の電流経路中に、送電コイル１１１・１１２に対して直列及び並列の少なくとも一方の接続形態で配置されている。具体的には、図５Ａ〜図５Ｈの配置を例示することができる。

図５Ａは、第１電流経路１４１の端部１４１ａと送電コイル１１１のコイル端との間である第１電流経路１４１中に共振用コンデンサ１５１が直列接続された接続形態で配置された状態である。図５Ｂは、第１電流経路１４１中に２個の共振用コンデンサ１５１が直列接続された接続形態で配置された状態である。図５Ｃは、第１電流経路１４１中及び第２電流経路１４２中に共振用コンデンサ１５１がそれぞれ直列接続された接続形態で配置された状態である。

図５Ｄは、第１電流経路１４１中に並列接続された２個の共振用コンデンサ１５１が直列接続された接続形態で配置された状態である。図５Ｅは、第１電流経路１４１中に並列接続された２個の共振用コンデンサ１５１が直列接続され、第２電流経路１４２中に共振用コンデンサ１５１が直接接続された接続形態で配置された状態である。図５Ｆは、第１電流経路１４１中及び第２電流経路１４２中に、並列接続された２個の共振用コンデンサ１５１がそれぞれ直列接続された接続形態で配置された状態である。

図５Ｇは、第１電流経路１４１中及び第２電流経路１４２中に、送電コイル１１１に対して共振用コンデンサ１５１が並列接続された接続形態で配置された状態である。図５Ｈは、第１電流経路１４１中及び第２電流経路１４２中に、送電コイル１１１に対して共振用コンデンサ１５１が並列接続され、第１電流経路１４１中に共振用コンデンサ１５１が直列接続された接続形態で配置された状態である。尚、図５Ａ〜図５Ｈに示した接続形態の配置は例示であり、共振用コンデンサ１５１の個数や直列配置、並列配置、配置場所は任意に選択して組み合わせ可能である。

図１に示すように、送電コイル短絡機構１３１３は、発振器１３１２と共に発振制御装置１３１に設けられている。発振制御装置１３１の詳細については後述する。これにより、磁界形成装置１０１は、変動電流が供給されることにより変動磁界を発生する複数の送電コイル１１１・１１２の少なくとも一つについて、第１電流経路１４１及び第２電流経路１４２の端部１４１ａ・１４２ａ同士を短絡することにより送電共振器に切り替える磁界形成方法を実現している。

上記のように構成された磁界形成装置１０１は、少なくとも一つの送電コイル１１１・１１２について、送電コイル短絡機構１３１３により第１電流経路１４１及び第２電流経路１４２の端部１４１ａ・１４２ａ同士が短絡されたときに、この送電コイル１１１（１１２）は、変動電流が供給される残りの送電コイル１１２（１１１）により発生された変動磁界に共鳴する送電共振器となる。これにより、送電コイル１１１・１１２だけで、送電コイル１１１（１１２）と送電共振器１１２（１１１）とが存在する変動磁界を発生させることができる。

また、全ての送電コイル１１１・１１２は、コイル面１１１ａ・１１２ａが所定領域Ａに対向するように配置されており、少なくとも一つの送電コイル１１１・１１２は、他の送電コイル１１１・１１２のコイル面方向に対して交差するコイル面方向を有するように配置されている。ここで、コイル面方向とは、コイル面に平行な方向である。

尚、図６Ａに示すように、少なくとも一つの送電コイル１１１・１１２は、他の送電コイル１１１・１１２のコイル面方向に対して平行するコイル面方向を有するように配置されていてもよい。この場合において、送電コイル１１１・１１２は、コイル面方向が互いに平行となるコイル面１１１ａ・１１２ａが、所定領域Ａの少なくとも一部を挟み込むように配置されていてもよい。また、このとき、送電コイル１１１・１１２は、コイル面方向が互いに平行となるコイル面１１１ａ・１１２ａの一方のコイル面をコイル軸に沿う方向に他方のコイル面に対して投影したときに、少なくとも一部が重複するように配置されていてもよい。

また、少なくとも一つの送電コイル１１１・１１２のコイル面１１１ａ・１１２ａと、他送電コイル１１１・１１２のコイル面１１１ａ・１１２ａとが、同一平面上に配置されないように、送電コイル１１１・１１２が配置されていてもよい。

上記のように構成された磁界形成装置１０１は、送電コイル１１１・１１２のコイル面１１１ａ・１１２ａの配置角度や配置場所等を調整することによって、送電コイル１１１・１１２の位置関係に基づいて、送電コイル１１１（１１２）の変動磁界と送電共振器となった送電コイル１１２（１１１）の変動磁界とで所定領域Ａの一部領域を強い磁界強度の変動磁界としたり、或いは、所定領域Ａの一部領域を弱い磁界強度の変動磁界とすることができる。これにより、強い磁界強度や弱い磁界強度の変動磁界を一部領域に有した磁界を所定領域Ａに形成することができる。

尚、磁界形成装置１０１は、送電共振器となった送電コイル１１１（１１２）と、残りの送電コイル１１２（１１１）とで、磁界共鳴による電力伝送を可能にする磁界領域と、電磁誘導による電力伝送を可能にする磁界領域とを所定領域内おいて存在させることができる。即ち、磁界形成装置１０１は、磁界共鳴の機能する距離が電磁誘導の機能する距離よりも長いため、送電コイル１１１（１１２）から近距離においては主に電磁誘導で送電する磁界領域と、遠距離においては主に磁界共鳴で送電する磁界領域とを所定領域内おいて存在させることができる。これにより、磁界形成装置１０１は、大きなサイズの所定領域において電力伝送を行う用途に好適である。

ここで、『変動磁界』とは、（１）磁力線の向きが正方向と逆方向とに交互に変化する状態の磁界、（２）磁力線の向きが正方向において磁界強度が変化する状態の磁界、（３）磁力線の向きが逆方向において磁界強度が変化する状態の磁界、及び（４）これら状態（１）〜（３）の２以上を組み合わせた状態の磁界の何れかを意味する。

『所定領域Ａ』は、任意のサイズ及び形状を採用することができる。所定領域Ａは、下底が上底よりも小径の逆錐台形状にされている。逆錐台形状は、逆円錐台形状、逆角錐台形状及びＮ角錐台形状の何れであってもよい。尚、本実施形態においては、所定領域Ａが逆錐台形状である場合について説明するが、これに限定されるものではない。即ち、所定領域Ａは、１以上の側面の傾斜角度が残りの側面の傾斜角度とは相違されていてもよいし、長方体形状等の六面体形状や立方体形状、三角柱形状等であってもよい。

（給電装置：磁界形成装置：送電コイル）
『送電コイル１１１・１１２』は、スパイラル型やソレノイド型、ループ型がコイルの種類として例示されるものであり、外部から供給された変動電流により送電共振器となった送電コイル１１１・１１２に誘導電流を生じさせるコイルである。ここで、『変動電流』とは、（１）０アンペアを挟んでプラス側及びマイナス側に交互に変動する状態の電流、（２）プラス側において変動する状態の電流、（３）マイナス側において変動する状態の電流、（４）及びこれら状態（１）〜（３）の２以上を組み合わせた状態の電流の何れかを意味する。

全ての送電コイル１１１・１１２は、コイル面１１１ａ・１１２ａが所定領域Ａに対向するように配置されており、少なくとも一つの送電コイル１１１・１１２は、他の送電コイル１１１・１１２のコイル面方向に対して交差するコイル面方向を有するように配置されている。これにより、所定領域Ａの側面に沿って送電コイル１１１・１１２が配置されることによって、コイル面方向が所定領域Ａの下方位置において交差する状態となる。

尚、本実施形態においては、説明の便宜上、２個の送電コイル１１１・１１２を備えた場合について説明しているが、これに限定されるものではなく、複数であればよい。例えば、図６Ｂに示すように、３個の送電コイル１１１・１１２・１１５を備え、送電コイル１１５のコイル面１１５ａが所定領域Ａの底面に対向するように配置されていてもよい。

また、例えば図７に示すように、所定領域Ａの上方位置から目視したときに、所定領域Ａを中心とした正三角形の辺にそれぞれ沿って３個の送電コイル１１１・１１２・１１３が配置されていてもよい。この場合においては、図７のＸ−Ｘ線矢視端面の状態が図６Ｂにおける送電コイル１１１・１１２・１１５の配置関係となる。

また、例えば図８に示すように、所定領域Ａの上方位置から目視したときに、所定領域Ａを中心とした正方形の辺にそれぞれ沿って４個の送電コイル１１１・１１２・１１３・１１４が配置されていてもよい。この場合においては、図８のＸ−Ｘ線矢視端面の状態が図６Ｂにおける送電コイル１１１・１１２・１１５の配置関係となる。

図９に示すように、所定領域Ａの側方に配置された送電コイル１１１・１１２のコイル面は、所定領域Ａの側面のサイズ及び形状に対応して任意のサイズ及び形状を採用することができる。例えば、送電コイル１１１・１１２のコイル面１１１ａ・１１２ａは、逆錐台形状の所定領域Ａに対応した台形状に形成されていてもよいし、楕円形状（送電コイル１１１Ａ）にされていてもよい。また、送電コイル１１１・１１２のコイル面は、所定領域Ａのサイズに対応した円形状や三角形状、四角形状、その他、多角形状等の各種の形状を採用することができる。尚、送電コイル１１１・１１２毎に異なったコイル面１１１ａ・１１２ａの形状にされていてもよい。また、送電コイル１１１・１１２のコイル面１１１ａ・１１２ａは、所定領域Ａの側面を投影した形状に一致させるように決定されてもよいし、その他の送電コイル１１１・１１２・１１５の配置等の要因により決定されてもよい。

また、送電コイル１１１・１１２は、複数の送電用子コイルにより形成されていてもよい。例えば、送電コイル１１１は、同一サイズや各種サイズの複数の送電用子コイル１１１１を集合させることによって、全体として台形状のコイル面１１１ａが形成されていてもよい。また、送電コイル１１１は、複数の送電用子コイル１１１１と、送電用子コイル１１１１とは形状の異なる台形形状等の送電用子コイル１１１２とを集合させることによって、全体として台形状のコイル面１１１ａが形成されていてもよい。

また、送電コイル１１１・１１２は、外周部同士が一部重複するように配置されていてもよい。この構成によれば、磁界強度の弱い送電コイル１１１・１１２の外周部同士を重複させることによって、磁界強度の均一化を容易にすることができる。

また、所定領域Ａの下方に配置された送電コイル１１５のコイル面１１５ａは、所定領域Ａの下底のサイズ及び形状に対応して任意のサイズ及び形状を採用することができる。例えば送電コイル１１５のコイル面１１５ａは、所定領域Ａのサイズに対応した円形状であってもよいし、その他の形状であってもよい。具体的には、送電コイル１１５Ａのように、三角形状のコイル面１１５ａであってもよいし、送電コイル１１５Ｂのように、四角形状のコイル面１１５ａであってもよいし、その他の多角形状や楕円形状等のコイル面１１５ａであってもよい。尚、送電コイル１１５のコイル面１１５ａの形状は、所定領域Ａの下底形状に一致させるように決定されてもよいし、その他の送電コイル１１１・１１２の配置等の要因により決定されてもよい。

また、送電コイル１１５は、１個以上であればよい。複数の送電コイル１１５の場合は、同一サイズや各種サイズの複数の送電用子コイル１１５１を集合させることによって、所望のコイル面形状の送電コイル１１５を形成することができる。また、コイル面形状に一致した環状の送電用子コイル１１５２と、この送電用子コイル１１５２の内周側に配置された複数の送電用子コイル１１５１とで送電コイル１１５が形成されていてもよい。このような複数の送電用子コイル１１５１（１１５２）で送電コイル１１５が形成された場合は、送電用子コイル１１５１（１１５２）毎に所定領域Ａの底部付近における変動磁界の磁界強度を細かく調整することができる。

（給電装置：磁界形成装置：発振制御装置）
図１０に示すように、上記のように構成された磁界形成装置１０１は、外部の電源ＰＳに接続可能な発振制御装置１３１（電流出力制御装置の一例）を有している。尚、以後の説明においては、３個の送電コイル１１１・１１２・１１３を備えた磁界形成装置１０１について説明するが、これに限定されるものではない。

発振制御装置１３１は、送電コイル１１１・１１２・１１３を送電共振器にする送電コイル短絡機構と、送電コイル１１１・１１２・１１３の全部を除く少なくとも一つからなる複数の出力先のうちの１つの出力先に対して変動電流を出力し、且つその変動電流を出力する出力先を切り替え可能な出力先切替機構とを有している。尚、発振制御装置１３１の出力先切替機構は、変動磁界における磁力線の方向、密度及び大きさの組み合わせからなる複数の磁界状態を繰り返して変更するように構成されていることが好ましい。この場合には、変動磁界における磁力線の方向、密度及び大きさの組み合わせからなる複数の磁界状態を繰り返して変更することによって、所定領域Ａにおける変動磁界の磁界強度を平均化することができる。これにより、例えば磁界形成装置１０１が給電装置に搭載された場合は、受電装置の向きや位置によって受電効率が大きく低下するという現象を起こすことなく給電することが可能になる。

具体的に説明すると、発振制御装置１３１は、変動電流を出力する発振器１３１２と、送電コイル１１１・１１２の少なくとも一つについて、第１電流経路１４１及び第２電流経路１４２の端部１４１ａ・１４２ａ同士を短絡可能にする送電コイル短絡機構１３１３とを有している。送電コイル短絡機構１３１３は、発振器１３１２の変動電流を送電コイル１１１・１１２・１１３に流すように構成されており、短絡と同時に、短絡した送電コイル１１１・１１２・１１３に対する変動電流の供給を停止するようになっている。これにより、送電コイル短絡機構１３１３は、送電コイル１１１・１１２・１１３に対する短絡の切り替え機能と、発振器１３１２の変動電流の出力先を電流経路切替器（出力先切替機構）としての機能とを有している。

上記のように構成された磁界形成装置１０１は、送電コイル１１１・１１２・１１３の少なくとも一つを送電共振器とし、異なる角度から送電共振器に磁界を送ることによって、変動磁界における磁界強度の分布を変化させることができる。また、切り替えを繰り返した場合は、磁界強度の変化量が平均化された磁界強度の変動磁界を所定領域Ａに形成することができる。さらに、送電共振器となった少なくとも一つの送電コイル１１１・１１２・１１３が共振することによって、所定領域Ａの変動磁界の磁界強度を高めることができる。

（給電装置：磁界形成装置：発振制御装置：発振器）
発振器１３１２は、電源ＰＳから出力される電流を受けるとともに、任意の発振周波数の変動電流を出力可能にされている。発振器１３１２は、各種用途の磁界形成装置１０１に容易に適用できるように、発振周波数を変更可能であることが好ましい。また、発振器１３１２は、出力先の送電コイル１１１・１１２・１１３の仕様に応じて発振周波数や電圧、電流を個別に変更可能にされていてもよい。

尚、本実施形態においては、発振器１３１２が送電コイル短絡機構１３１３を介して間接的に電流経路１４１・１４２に接続されているが、これに限定されるものではなく、電流経路１４１・１４２に直接的に接続されていてもよい。この場合は、発振器１３１２からの変動電流を電流経路切替器１３１１による短絡動作とは別に全ての電流経路１４１・１４２に同時に供給することができる。また、送電コイル短絡機構１３１３が電源ＰＳに接続され、発振器１３１２が、送電コイル短絡機構１３１３と送電コイル１１１・１１２・１１３各々とを接続する電流径路毎に配置されていてもよい。この場合、送電コイル短絡機構１３１３は、電源ＰＳから出力される電流の出力先を、電流経路切毎に配置された３つの発振器１３１２の間で切り替えることで、変動電流の出力先となる送電コイルを切り替えることが可能となる。

（給電装置：磁界形成装置：発振制御装置：送電コイル短絡機構）
図１１に示すように、送電コイル短絡機構１３１３は、発振器１３１２からの変動電流を各送電コイル１１１・１１２・１１３に切り替え可能に出力するスイッチ機構と、各送電コイル１１１・１１２・１１３の第１電流経路１４１及び第２電流経路１４２の端部１４１ａ・１４２ａ同士を短絡可能にする短絡機構とを有している。

スイッチ機構は、複数のスイッチ部を有している。これらの各スイッチ部は、入力端と出力端との接続（オン状態）と離隔（オフ状態）とを切り替え可能になっている。全てのスイッチ部の入力端は、発振器１３１２に接続されている。一方、出力端は、短絡機構のスイッチ部を介して各送電コイル１１１・１１２・１１３の第１電流経路１４１及び第２電流経路１４２の端部１４１ａ・１４２ａにそれぞれ接続可能にされている。これにより、スイッチ機構は、オン状態のスイッチ部に接続された送電コイル１１１・１１２・１１３に対してだけ発振器１３１２からの変動電流を流通させるようになっている。

短絡機構は、各送電コイル１１１・１１２・１１３に対応して複数のスイッチ部を有している。これらの各スイッチ部は、第１端子及び第２端子の短絡（オン状態）と離隔（オフ状態）とを切り替え可能になっている。各スイッチ部の第１端子は、各送電コイル１１１・１１２・１１３の第１電流経路１４１の端部１４１ａに接続されている。各スイッチ部の第２端子は、各送電コイル１１１・１１２・１１３の第２電流経路１４２の端部１４２ａに接続されている。これにより、短絡機構のスイッチ部は、第１端子及び第２端子の短絡（オン状態）と離隔（オフ状態）とを切り替えることによって、送電コイル１１１・１１２・１１３の第１電流経路１４１及び第２電流経路１４２の端部１４１ａ・１４２ａ同士を短絡（短絡）又は離隔することが可能になっている。尚、本実施形態においては、短絡機構が第１電流経路１４１及び第２電流経路１４２の端部１４１ａ・１４２ａ同士を短絡可能にする構成について説明するが、これに限定されるものではなく、端部１４１ａ・１４２ａ同士をＧＮＤに接続（短絡）可能にする構成であってもよい。

上記の短絡機構のスイッチ部は、スイッチ機構に連動して作動するように構成されている。具体的には、短絡機構のスイッチ部により第１電流経路１４１及び第２電流経路１４２の端部１４１ａ・１４２ａ同士が短絡された送電コイル１１１・１１２・１１３に対してはスイッチ機構が発振器１３１２からの変動電流の出力を停止する一方、短絡機構のスイッチ部により第１電流経路１４１及び第２電流経路１４２の端部１４１ａ・１４２ａが離隔された送電コイル１１１・１１２・１１３に対してはスイッチ機構が発振器１３１２からの変動電流を出力するようになっている。

また、送電コイル短絡機構１３１３は、短絡制御機構を有している。短絡制御機構は、各スイッチ部のオン状態とオフ状態とを切り替え可能になっている。例えば、送電コイル１１１における第１電流経路１４１及び第２電流経路１４２の端部１４１ａ・１４２ａを短絡する短絡パターン１と、送電コイル１１２における端部１４１ａ・１４２ａ同士を短絡する短絡パターン２と、送電コイル１１３における端部１４１ａ・１４２ａ同士を短絡する短絡パターン３と、送電コイル１１１・１１２における端部１４１ａ・１４２ａ同士を短絡する短絡パターン４と、送電コイル１１２・１１３における端部１４１ａ・１４２ａ同士を短絡する短絡パターン５と、送電コイル１１１・１１３における端部１４１ａ・１４２ａ同士を短絡する短絡パターン６とが存在する。短絡制御機構は、これらの短絡パターン１〜６から選択された組み合わせを任意のタイミングで切り替えることが可能になっている。以上のように、本実施形態では、発振器１３１２の変動電流の出力先として、６つの出力先が存在し、短絡制御機構によりその変動電流を出力する出力先を切り替えることが可能に構成されている。

さらに、送電コイル短絡機構１３１３の短絡制御機構は、端部１４１ａ・１４２ａ同士の短絡処理を所定のタイミング及び期間の組み合わせで実行する機能を有している。これにより、短絡制御機構は、接続処理のタイミング及び期間を調整することによって、発熱や消費電力を考慮しながら、所定の磁界強度を有した変動磁界を容易に発生させることができる。

具体的に説明すると、短絡制御機構は、複数の短絡時間（時間１〜時間ｎ）を選択可能にされており、所定の短絡時間が磁界形成装置１０１の用途や状態に応じて選択されるようになっている。短絡制御機構は、複数の短絡パターンにより端部１４１ａ・１４２ａ同士の短絡動作の実行タイミングを決定することが可能になっている。具体的には、短絡パターン１〜６の内の１パターンが完了する毎に、短絡動作が実行される『１パターン毎』や短絡パターン１〜６の内の２パターンが完了する毎に、短絡動作が実行される『２パターン毎』等を有し、これらの選択により所望のタイミングで各種の短絡動作を実行することが可能になっている。

（給電装置：磁界形成装置：発振制御装置の変形例：送電コイル短絡機構、電流経路切替器）
以上の発振制御装置１３１は、送電コイル短絡機構１３１３が電流経路切替器の一部機能を備えた場合について説明したが、これに限定されるものはなく、図１２に示すように、送電コイル短絡機構１３１３Ａと電流経路切替器１３１１とをそれぞれ独立して備えていてもよい。この場合は、短絡のための制御と、電流切り替えのための制御とを分離することができるため、制御が容易になる。

具体的に説明すると、発振制御装置１３１は、短絡機構だけを備えた送電コイル短絡機構１３１３Ａ及び発振器１３１２と、発振器１３１２の変動電流を送電コイル１１１・１１２・１１３の全部を除く少なくとも一つ以上に流すように切り替える電流経路切替器１３１１とを有している。

（給電装置：磁界形成装置：発振制御装置：電流経路切替器）
電流経路切替器１３１１は、発振器１３１２からの変動電流を各送電コイル１１１・１１２・１１３に切り替え可能に出力するスイッチ機構を有している。スイッチ機構は、複数のスイッチ部を有している。これらの各スイッチ部は、入力端と出力端との接続（オン状態）と離隔（オフ状態）とを切り替え可能になっている。全てのスイッチ部の入力端は、発振器１３１２に接続されている。一方、出力端は、各送電コイル１１１・１１２・１１３にそれぞれ接続されている。これにより、スイッチ機構は、オン状態のスイッチ部に接続された送電コイル１１１・１１２・１１３に対してだけ発振器１３１２からの変動電流を流通させるようになっている。

図１３に示すように、また、電流経路切替器１３１１は、スイッチ制御機構を有している。スイッチ制御機構は、スイッチ機構における各スイッチ部のオン状態とオフ状態とを切り替え可能になっている。例えば、送電コイル１１１に変動電流を流通させるルートをＡルートとし、送電コイル１１２に変動電流を流通させるルートをＢルートとし、送電コイル１１３に変動電流を流通させるルートをＣルートとすると、６態様の接続パターン１〜６が存在する。

具体的には、（１）Ａルートだけを流通させることによって、送電コイル１１１に対してだけ変動電流を流通させる接続パターン１と、（２）Ｂルートだけを流通させることによって、送電コイル１１２に対してだけ変動電流を流通させる接続パターン２と、（３）Ｃルートだけを流通させることによって、送電コイル１１３に対してだけ変動電流を流通させる接続パターン３と、（４）ＡルートとＢルートを流通させることによって、送電コイル１１１・１１２に対して変動電流を流通させる接続パターン４と、（５）ＢルートとＣルートを流通させることによって、送電コイル１１２・１１３に対して変動電流を流通させる接続パターン５と、（６）ＡルートとＣルートを流通させることによって、送電コイル１１１・１１３に対して変動電流を流通させる接続パターン６とが存在する。そして、スイッチ制御機構は、これらの接続パターン１〜６から選択された組み合わせを任意のタイミングで切り替えることが可能になっている。

さらに、電流経路切替器１３１１のスイッチ制御機構は、変動電流を送電コイル１１１・１１２・１１３の何れにも流さない停止処理を所定のタイミング及び期間の組み合わせで実行する機能を有している。これにより、スイッチ制御機構は、停止処理のタイミング及び期間を調整することによって、発熱や消費電力を考慮しながら、所定の磁界強度を有した変動磁界を容易に発生させることができる。

具体的に説明すると、スイッチ制御機構は、スイッチ機構における全てのスイッチ部をオフ状態にすることによって、全送電コイル１１１・１１２・１１３に対する給電を停止する休止動作（停止処理）を行うことが可能になっている。休止動作は、複数の休止時間（時間１〜時間ｎ）を選択可能にされており、所定の休止時間が磁界形成装置１０１の用途や状態に応じて選択されるようになっている。

また、スイッチ制御機構は、複数の休止パターンにより休止動作の実行タイミングを決定することが可能になっている。具体的には、接続パターン１〜６の内の１パターンが完了する毎に、休止動作が実行される『１パターン毎』や接続パターン１〜６の内の２パターンが完了する毎に、休止動作が実行される『２パターン毎』等を有し、これらの選択により所望のタイミングで各種の休止動作を実行することが可能になっている。

例えば、電流経路切替器１３１１は、接続パターン１のＡルート通電状態と、休止動作と、接続パターン２のＢルート通電状態と、休止動作と、接続パターン３のＣルート通電状態と、休止動作とを順番に繰り返す通電動作が可能になっている。また、例えば、電流経路切替器１３１１は、接続パターン１のＡルート通電状態と、接続パターン２のＢルート通電状態と、接続パターン３のＣルート通電状態と、休止動作とを順番に繰り返す通電動作が可能になっている。

電流経路切替器１３１１は、マイコン等のプログラマブル機能を有した回路で構成され、ソフトウエアにより変動電流の切り替え動作が行われるようになっていてもよいし、ＩＣの組み合わせにより構成され、ハードウエアにより切り替え動作が行われるようになっていてもよい。

（給電装置の具体例）
図１４に示すように、上記のように構成された磁界形成装置１０１及び収容カップ６を備えた充電器７（給電装置）は、この充電器７で充電される駆動機器５とで受給電装置１や受給電システムを構成している。換言すれば、受給電装置１は、磁界により受電する受電コイル機構２を備えた駆動機器５と、駆動機器５に電力を無線伝送により供給する充電器７とを有している。尚、受給電装置１は、充電器７と駆動機器５とがセットにされて取り扱われてもよい。

収容カップ６が設けられた充電ケース６０の筐体内には、磁界形成装置１０１が配置されている。磁界形成装置１０１は、送電コイル１１１・１１２・１１３の何れかが給電コイルとして機能し、残りの送電コイル１１１・１１２・１１３が給電共振器として機能する。そして、送電コイル１１１・１１２・１１３を備えた給電コイル機構３には、変動電流を出力する発振制御装置１３１をＩＣチップ化した発振制御回路８１が接続されている。

発振制御回路８１と給電コイル機構３とは、取扱い性を向上させるように、給電モジュール８として一体化されている。発振制御回路８１には、ＵＳＢ端子６１が接続されている。ＵＳＢ端子６１は、充電器７の外部に設けられたパソコン等の外部機器から図示しないＵＳＢケーブルが接続可能にされており、外部機器から５Ｖの直流電力を発振制御回路８１に供給可能にしている。尚、充電器７は、ＵＳＢ端子６１の代わりに、家庭用の交流電力用コードが接続され、整流回路及び変圧器により交流電力から変換された直流電力を発振制御回路８１に供給可能にされていてもよい。

（駆動機器）
上記の充電器７により充電及び作動される駆動機器５は、「ハンドヘルド（手で持つことが可能）」及び「ウェアラブル（身体に装着可能：人体装着機器）」の何れの機器も含む。具体的には、ポータブルコンピュータ（ラップトップ、ノートパソコン、タブレットＰＣ等）や、ヘッドセット、カメラ、音響機器・ＡＶ機器（携帯音楽プレーヤー、ＩＣレコーダー、ポータブルＤＶＤプレーヤー等）、計算機（ポケットコンピュータ、電卓）、ゲーム機、コンピュータ周辺機器（携帯プリンター、携帯スキャナ、携帯モデム等）、専用情報機器（電子辞書、電子手帳、電子書籍、ポータブルデータターミナル等）、携帯通信端末、音声通信端末（携帯電話、ＰＨＳ、衛星電話、第三者無線、アマチュア無線、特定小電力無線・パーソナル無線・市民ラジオ等）、データ通信端末（携帯電話・ＰＨＳ（フィーチャーフォン・スマートフォン）、ポケットベル等）、放送受信機（テレビ・ラジオ）、携帯ラジオ、携帯テレビ、ワンセグ、その他機器（腕時計、懐中時計）、補聴器、ハンドヘルドＧＰＳ、防犯ブザー、懐中電灯・ペンライト、電池パック等を例示することができる。また、『補聴器』は、耳掛け型補聴器、耳穴型補聴器、メガネ型補聴器を例示することができる。また、駆動機器５は、上記のような携帯機器に加えて、或る空間内（箱や部屋）で無造作に動くロボットやドローン等も例示することができる。

（駆動機器：受電コイル機構）
駆動機器５は、磁界により受電する受電コイル機構２を有している。また、駆動機器５は、受電コイル機構２の他、受電コイル機構２から電力が供給される電力制御回路９１と、磁性部材４とを有している。受電コイル機構２と電力制御回路９１と磁性部材４とは、受電モジュール９として一体化されている。受電モジュール９は、二次電池１０に接続されている。

受電コイル機構２は、収容領域Ｂ（所定領域Ａ）内の変動磁界により磁界共振して受電するように構成されている。具体的には、受電コイル機構２は、受電コイル２１と、受電コイル２１の内周側に設けられた受電共振器２２とを有している。ここで、『磁界共振』とは、変動磁界の共振周波数で同調する共振現象を起こすことをいう。受電コイル２１や受電共振器２２に用いられるコイルの種類としては、スパイラル型やソレノイド型、ループ型が例示される。尚、受電コイル２１及び受電共振器２２の位置関係は、受電コイル２１が受電共振器２２の内周側及び外周側の何れに配置されていてもよいし、受電コイル２１と受電共振器２２とが半径方向において互いに重複しないように配置されていてもよい。

駆動機器５は、受電コイル機構２に配置された磁性部材４を有している。磁性部材４は、受電コイル機構２の相互インダクタンスを増大させ、磁束密度を増大させて磁界強度を高めるようになっている。これにより、受電コイル機構２は、磁性部材４により受電コイル機構２の磁界強度が増大されることによって、充電特性が高い状態に維持され、受電コイル機構２の配置の自由度が高められた状態において所望以上の電力を受電することが容易になっている。尚、受電コイル機構２は、磁性部材４を有していることが好ましいが、磁性部材４を有していなくてもよい。

受電コイル機構２の内周側には、磁性部材４が配置されている。受電コイル機構２と磁性部材４との軸方向の位置関係、即ち、軸方向に直交する方向から目視した場合の位置関係は、特に限定されるものではないが、磁性部材４の一端側と他端側との中間部に受電コイル機構２が位置するように配置されていることが好ましい。ここで、磁性部材４の一端側と他端側との『中間部』は、一端側と他端側とで挟まれた領域における一端及び他端を除いた任意の部分を意味する。

尚、受電コイル機構２と磁性部材４との軸方向の位置関係は、磁性部材４の一端側と他端側との中心部に受電コイル機構２が位置するように配置されていることがより好ましい。また、受電コイル機構２と磁性部材４との軸方向の位置関係は、受電コイル機構２の一方側のコイル面２ａが給電コイル機構３の磁界生成面３ａに向き合う場合と、受電コイル機構２の他方側のコイル面２ｂが磁界生成面３ａに向き合う場合とで、磁性部材４による充電特性に大幅な相違がない状態が好ましい。

また、受電コイル機構２における受電共振器２２は、受電コイル２１を外周側に位置させるように配置されている。即ち、受電コイル機構２は、最外周側の受電コイル２１と、最内周側の磁性部材４との間に、受電共振器２２が配置された構成にされている。受電共振器２２と受電コイル２１との軸方向の位置関係は、特に限定されるものではないが、受電共振器２２の一端側と他端側との中間部に受電コイル２１が配置されていることが好ましい。尚、受電共振器２２と受電コイル２１との軸方向の位置関係は、受電共振器２２の一端側と他端側との中心部に受電コイル２１が配置されていることがより好ましい。

磁性部材４は、磁性粉末が分散された樹脂により形成されている。この磁性部材４で使用する樹脂は、熱硬化性樹脂でも熱可塑性樹脂でもよく、特に限定されるものではない。例えば、熱硬化性樹脂であれば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ビニルエステル樹脂、シアノエステル樹脂、マレイミド樹脂、シリコン樹脂などが挙げられる。また、熱可塑性樹脂であれば、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂などが挙げられる。なお、本実施例では、エポキシ樹脂を主成分とした樹脂を用いている。

また、樹脂中に分散する磁性粉末には、軟磁性粉末を使用している。軟磁性粉末としては、特に限定されるものではないが、純Ｆｅ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ（センダスト）、Ｆｅ−Ｎｉ（パーマロイ）、ソフトフェライト、Ｆｅ基アモルファス、Ｃｏ基アモルファス、Ｆｅ−Ｃｏ（パーメンジュール）などを用いることができる。また、磁性部材４の形状についても、併せて適宜選択される。

（駆動機器：電力制御回路）
電力制御回路９１は、回路基板に実装されている。

図１５に示すように、電力制御回路９１は、二次電池１０に対する充電を制御する機能を有している。尚、電力制御回路９１は、放電を制御する機能も併せ持った回路であってもよい。

具体的に説明すると、電力制御回路９１は、交流電力を出力する受電コイル機構２を介して外部から給電された交流電力を整流することにより直流電力を出力する整流・安定化部９１１と、整流・安定化部９１１から出力された直流電力を充電電圧で二次電池１０に供給する充電部９１２と、信号処理を実行する変圧部９１３と、を有している。変圧部９１３は、二次電池１０の充電電力により作動する駆動機構１１に接続されている。

整流・安定化部９１１は、整流・安定化ＩＣを用いることができる。整流・安定化ＩＣは、フルブリッジ同期整流、電圧コンディショニング及びワイヤレス・パワー制御、電圧・電流・温度の異常に対する保護機能等の各機能をワンチップに集積したＩＣである。尚、受電コイル機構２から出力される電力が直流電力の場合は、整流・安定化部９１１を省く場合もある。

充電部９１２は、定電流／定電圧リニア・チャージャ用のＩＣ（充電回路）であり、充電電流が設定値の所定値まで減少したことを報知する機能やタイマによる充電終了機能、サーマル・フィードバックによる充電電流の安定化機能、高電力動作時や高周囲温度条件下におけるチップ温度制限機能等を有している。

変圧部９１３は、二次電池１０の充電電力を駆動機構１１の駆動電力に変換して出力する信号処理を実行する変圧部として機能する変圧回路である。変圧部９１３は、降圧用途としてリニアレギュレータを適用可能であり、昇圧及び降圧の用途としてスイッチングレギュレータやチャージポンプを適用可能である。尚、これらの各レギュレータは、半導体素子により電流を高速でオン・オフする方式等を例示することができる。

（駆動機器：大容量コンデンサ搭載の電力制御回路）
図１６及び図１７に示すように、電力制御回路９１は、大容量コンデンサを前段蓄電部９２０として備えていてもよい。前段蓄電部９２０は、後段の電気部品の最低作動電圧以上で放電する容量を有しており、受電電圧が変動する場合に好適である。ここで、『電気部品』とは、二次電池や電子回路基板の他、電力の供給により作動する全ての駆動機器を含む。『最低作動電圧』とは、電気部品を正常に作動させるための最低電圧を意味する。例えば、二次電池における最低作動電圧は、二次電池の充電ＩＣが正常に動作するための最低電圧である。

特に、前段蓄電部９２０は、送電コイル短絡機構１３１３や電流経路切替器１３１１により送電コイル１１１・１１２・１１３への通電の切り替えが行われる場合に好適である。具体的に説明すると、電力制御回路９１を備えた駆動機器５（受電装置）は、磁界形成装置１０１により発生された所定領域Ａの変動磁界により給電されるように構成されており、変動磁界により受電する受電コイル機構２（受電機構）と、受電コイル機構２で受電した電流を充電し、電流経路切替器１３１１における出力先の切り替えが行われている期間、後段の二次電池１０等（電気部品）の最低作動電圧以上で放電する容量を有した前段蓄電部９２０（大容量コンデンサ）とを有していてもよい。

また、駆動機器５（受電装置）は、変動磁界により受電する受電コイル機構２と、受電コイル機構２で受電した電流を充電し、電流経路切替器１３１１における停止処理の期間、後段の二次電池１０等（電気部品）の最低作動電圧以上で放電する容量を有したコンデンサとを有していてもよい。

上記の構成によれば、送電コイル１１１・１１２・１１３に対する切替処理や停止処理によって、受電コイル機構２から誘導電流が得られなくなった場合でも、前段蓄電部９２０が充電部９１２等の最低作動電圧以上で放電することによって、充電部９１２等を安定して作動させることができる。

また、前段蓄電部９２０（大容量コンデンサ）は、送電コイル短絡機構１３１３や電流経路切替器１３１１における出力先の切り替えが行われている期間に加えて、電流経路切替器１３１１が変動電流を送電コイル１１１・１１２・１１３の何れにも流さない停止処理の期間、後段の電気部品の最低作動電圧以上で放電する容量を有していていてもよい。この構成によれば、電流経路切替器１３１１における出力先の切り替えが行われている期間に加えて、送電コイル及び送電共振器に対する停止処理によって、受電コイルから誘導電流が得られなくなった場合でも、前段蓄電部９２０が電気部品の最低作動電圧以上で放電することによって、電気部品を安定して作動させることができる。

（駆動機器：駆動機構）
駆動機構１１としては、電力を運動エネルギに変換するスピーカやモータ等の部品を組み込んだ機構、電力を光エネルギに変換するＬＥＤ光源やレーザ光源等の部品を組み込んだ発光機構や照明機構、マイコンが例示されるが、電力により作動するあらゆる種類の機器を適用可能である。受電コイル機構２は、機械的に非接触な状態で給電される無線給電に対応する構成にされている。無線給電としては、電磁誘導方式や磁界共鳴方式（磁気共鳴方式）が例示される。

（駆動機器：二次電池）
二次電池１０は、充放電可能な電池について全ての種類を適用することができる。例えば、鉛蓄電池、制御弁式鉛蓄電池、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、リン酸鉄リチウムイオン電池、リチウム・硫黄電池、チタン酸・リチウム電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・水素充電池、ニッケル・鉄電池、ニッケル・リチウム電池、ニッケル・亜鉛電池、充電式アルカリ電池、ナトリウム・硫黄電池、レドックス・フロー電池、亜鉛・臭素フロー電池、シリコン電池、銀亜鉛電池（Ｓｉｌｖｅｒ−Ｚｉｎｃ）等を二次電池１０として例示することができる。

尚、充電器７（給電装置）は、駆動機器５に備えられた二次電池１０の充電状態を表示する表示装置を有してもよい。充電状態とは、二次電池１０の発熱状態、過充電状態、過放電状態などのエラーや、充電量、及び充電サイクル数や交換時期などの寿命、の内の１以上のことである。また駆動機器５を乾燥する乾燥装置を有してもよいし、駆動機器５を除菌する除菌装置を有してもよい。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２を図１８に基づいて説明する。尚、実施形態１と同一の部材には同一の符号を付記してその説明を省略する。また、図１８においては、電流経路中に配置された共振用コンデンサを省略している。

実施形態２の給電装置である充電器７Ａは、実施形態１の充電器７に１以上の送電共振器１２１を加えた構成である。具体的に説明すると、充電器７Ａは、収容領域Ｂを有した収容カップ６と、収容領域Ｂを含む所定領域Ａに変動磁界を発生させる磁界形成装置１０１Ａとを有している。磁界形成装置１０１Ａは、変動磁界を所定領域Ａに発生させるように構成されている。

磁界形成装置１０１Ａは、変動磁界を発生させる１以上の送電共振器１２１と、送電共振器１２１に誘導電流を生じさせる複数の送電コイル１１１・１１２・１１３とを有している。全ての送電コイル１１１・１１２・１１３及び全ての送電共振器１２１は、収容カップ６の底面部６ａ及び側面部６ｂにより囲まれた収容領域Ｂを含む所定領域Ａにコイル面１１１ａ・１１２ａ・１１３ａ１２１ａが対向するように配置されており、少なくとも一つの送電コイル１１１・１１２・１１３は、他の送電コイル１１１・１１２・１１３のコイル面方向に対して交差するコイル面方向を有するように配置されている。尚、図１９に示すように、少なくとも一つの送電コイル１１１・１１２・１１３は、他の送電コイル１１１・１１２・１１３のコイル面方向に対して平行するコイル面方向を有するように配置されていてもよい。

上記のように構成された磁界形成装置１０１Ａは、送電コイル１１１・１１２・１１３のコイル面１１１ａ・１１２ａ・１１３ａの配置角度や配置場所等を調整することによって、送電コイル１１１・１１２・１１３と送電共振器１２１との位置関係に基づいて、送電コイル１１１・１１２・１１３の変動磁界と送電共振器１２１の変動磁界とで所定領域Ａの一部領域を強い磁界強度の変動磁界としたり、或いは、所定領域Ａの一部領域を弱い磁界強度の変動磁界とすることができる。これにより、強い磁界強度や弱い磁界強度の変動磁界を一部領域に有した磁界を所定領域Ａに形成することができる。

具体的には、磁界形成装置１０１Ａは、水平配置された収容カップ６の底面部６ａに送電共振器１２１が対向配置されている。送電コイル１１１・１１２・１１３は、収容カップ６の側面部６ｂに対向配置され、且つ、周方向に等間隔で配置されている。そして、送電コイル１１１・１１２・１１３は、充電器７の上面方向から視て中央部に位置する送電共振器１２１に対して磁界を送ることによって、送電共振器１２１による変動磁界を収容領域Ｂに発生させるようになっている。

（磁界形成装置：送電共振器）
送電共振器１２１は、スパイラル型やソレノイド型、ループ型がコイルの種類として例示されるものであり、コイル両端が直接的に接続（短絡）又はＧＮＤ等を介して間接的に接続（短絡）された状態のコイルである。送電共振器１２１は、コイル面１２１ａが所定領域Ａの下底に対向するように配置されている。これにより、送電共振器１２１は、誘導電流が流れたときに、変動磁界をコイル面１２１ａに対向する所定領域Ａに発生させるようになっていると共に、送電共振器１２１を挟んで所定領域Ａとは反対側の領域に変動磁界を発生させるようになっている。

送電共振器１２１のコイル面１２１ａは、所定領域Ａの下底のサイズ及び形状に対応して任意のサイズ及び形状を採用することができる。例えば送電共振器１２１のコイル面１２１ａは、所定領域Ａのサイズに対応した円形状であってもよいし、その他の形状であってもよい。尚、送電共振器１２１のコイル面１２１ａの形状は、所定領域Ａの下底形状に一致させるように決定されてもよいし、その他の送電コイル１１１・１１２の配置等の要因により決定されてもよい。

また、送電共振器１２１は、１個以上であればよい。複数の送電共振器１２１の場合は、同一サイズや各種サイズの複数の共振器用子コイルを集合させることによって、所望のコイル面形状の送電共振器１２１を形成することができる。複数の共振器用子コイルで送電共振器１２１が形成された場合は、共振器用子コイル毎に変動磁界の磁界強度を細かく調整することができる。尚、本実施形態２においては、送電共振器１２１が収容カップ６の底面部６ａに対向配置されているが、これに限定されるものではなく、収容カップ６の側面部６ｂに対向配置されていてもよい。

（磁界形成装置：発振制御装置）
上記のように構成された磁界形成装置１０１Ａは、発振制御装置１３１Ａを有している。発振制御装置１３１Ａは、変動電流を出力する発振器１３１２と、発振器１３１２の変動電流を送電コイル１１１・１１２・１１３の全部を除く少なくとも一つ以上に流すように切り替える電流経路切替器１３１１とを有している。即ち、電流経路切替器１３１１は、発振器１３１２の変動電流の出力先を、を送電コイル１１１・１１２・１１３の全部を除く少なくとも一つ以上の送電コイル１１１・１１２・１１３にし、且つ、その出力先を切り替え可能になっている。これにより、発振制御装置１３１は、送電コイル１１１・１１２・１１３が一つ毎に異なる角度から送電共振器１２１に磁界を送ることによって、変動磁界における磁界強度の分布を変化させることができる。また、切り替えを繰り返した場合は、送電コイル１１１・１１２・１１３と送電共振器１２１との位置関係が固定化されている場合よりも、均質な磁界強度の変動磁界を所定領域Ａに形成することができる。さらに、各送電コイル１１１・１１２・１１３の変動磁界により送電共振器１２１が共振することによって、所定領域Ａの変動磁界の磁界強度を高めることができる。その他の構成及び動作は、実施形態１と同一である。

以上の詳細な説明では、本発明をより容易に理解できるように、特徴的部分を中心に説明したが、本発明は、以上の詳細な説明に記載する実施形態に限定されず、その他の実施形態にも適用することができ、その適用範囲は可能な限り広く解釈されるべきである。また、本明細書において用いた用語及び語法は、本発明を的確に説明するために用いたものであり、本発明の解釈を制限するために用いたものではない。また、当業者であれば、本明細書に記載された発明の概念から、本発明の概念に含まれる他の構成、システム、方法等を推考することは容易であると思われる。従って、請求の範囲の記載は、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で均等な構成を含むものであるとみなされるべきである。また、本発明の目的及び本発明の効果を充分に理解するために、すでに開示されている文献等を充分に参酌することが望まれる。

１ 受給電装置
２ 受電コイル機構
３ 給電コイル機構
４ 磁性部材
５ 駆動機器
６収容カップ
７ 充電器
７Ａ 充電器
８ 給電モジュール
９ 受電モジュール
１０ 二次電池
２１ 受電コイル
２２ 受電共振器
１１１ 送電コイル
１１２ 送電コイル
１３１ 発振制御装置
１３１Ａ 発振制御装置
１１１１ 送電用子コイル
１１１２ 送電用子コイル
１３１１ 電流経路切替器
１３１２ 発振器
Ａ 所定領域
Ｂ 収容領域

Claims (13)

1. 受電装置を備えた少なくとも１つの駆動機器が載置される底面部と、前記底面部の周縁部から外側に向かって立ち上げられた側面部とを有し、前記側面部の上端周縁部を開口部とした収容カップと、
   前記底面部及び前記側面部により囲まれた収容領域に、前記受電装置の向きや位置に拘わらずに受電可能にする変動磁界を発生させる磁界形成装置と
   を有することを特徴とする給電装置。
2. 前記磁界形成装置は、
   前記変動磁界における磁力線の方向、密度及び大きさの組み合わせからなる複数の磁界状態を繰り返して変更することを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
3. 前記磁界形成装置は、
   一方のコイル端側の第１電流経路と、他方のコイル端側の第２電流経路とを介して変動電流が供給されることにより変動磁界を発生する複数の送電コイルと、
   前記第１電流経路及び前記第２電流経路の少なくとも一方の電流経路中に配置された共振用コンデンサと、
   前記送電コイルの少なくとも一つについて、前記第１電流経路及び前記第２電流経路の端部同士を短絡可能にして送電共振器とし得る送電コイル短絡機構と
   を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の給電装置。
4. 前記磁界形成装置は、
   変動磁界を所定領域に発生させるものであって、
   全ての前記送電コイルは、コイル面が前記所定領域に対向するように配置されており、
   少なくとも一つの前記送電コイルは、他の前記送電コイルのコイル面方向に対して交差するコイル面方向を有するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の給電装置。
5. 前記磁界形成装置は、
   変動磁界を所定領域に発生させるものであって、
   全ての前記送電コイルは、コイル面が前記所定領域に対向するように配置されており、
   少なくとも一つの前記送電コイルは、他の前記送電コイルのコイル面方向に対して平行するコイル面方向を有するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の給電装置。
6. 前記送電コイルの全部を除く少なくとも一つの前記送電コイルからなる複数の出力先のうちの１つの出力先に対して変動電流を出力し、且つその変動電流を出力する出力先を切り替え可能な電流出力制御装置を有することを特徴とする請求項２乃至５の何れか１項に記載の給電装置。
7. 前記電流出力制御装置は、
   前記変動電流を前記送電コイルの何れにも出力しない停止処理を所定のタイミング及び期間の組み合わせで実行することを特徴とする請求項６に記載の給電装置。
8. 前記磁界形成装置は、
   前記変動磁界を発生させる１以上の送電共振器と、
   前記送電共振器に誘導電流を生じさせる複数の送電コイルとを有しており、
   前記送電共振器及び前記送電コイルは、前記収容カップの底面部及び側面部により囲まれた収容領域を含む所定領域にコイル面が対向するように配置されており、
   少なくとも一つの前記送電コイルは、他の前記送電コイルのコイル面方向に対して交差するコイル面方向を有するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
9. 前記磁界形成装置は、
   前記変動磁界を発生させる１以上の送電共振器と、
   前記送電共振器に誘導電流を生じさせる複数の送電コイルとを有しており、
   前記送電共振器及び前記送電コイルは、前記収容カップの底面部及び側面部により囲まれた収容領域を含む所定領域にコイル面が対向するように配置されており、
   少なくとも一つの前記送電コイルは、他の前記送電コイルのコイル面方向に対して平行するコイル面方向を有するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
10. 前記駆動機器に備えられた電池の充電状態を表示する表示装置を有することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の給電装置。
11. 前記駆動機器を乾燥する乾燥装置を有することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の給電装置。
12. 前記駆動機器を除菌する除菌装置を有することを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の給電装置。
13. 請求項１乃至１２の何れか１項に記載の給電装置と、
    前記給電装置における前記収容カップの前記収容領域に収容され、前記変動磁界により受電する受電装置と
    を有することを特徴とする受給電装置。