JP6133153B2 - 電磁界抑制器、それを用いたワイヤレス送電システム - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤレス給電技術に関する。

近年、携帯電話端末やノート型コンピュータなどの電子機器、あるいは電気自動車に対する給電技術として、ワイヤレス（非接触）電力伝送が着目されている。ワイヤレス送電は、主に電磁誘導型、電波受信型、電場・磁場共鳴型、の３つに分類される。

電磁誘導型は短距離（数ｃｍ以内）において利用され、数百ｋＨｚ以下の帯域で数百Ｗの電力を伝送することができ、電力の利用効率は６０〜９８％程度となっている。
数ｍ以上の比較的長い距離に給電する場合、電波受信型が利用される。電波受信型では、中波〜マイクロ波の帯域で数Ｗ以下の電力を伝送することができるが、電力の利用効率は低い。数ｍ程度の中距離を、比較的高い効率で給電する手法として、電場・磁場共鳴型（以下、単に共鳴型という）が着目されている（非特許文献１参照）。

図１は、比較技術に係るワイヤレス送電システムを示す図である。ワイヤレス送電システム１ｒは、ワイヤレス送電器（Wireless Power Transmitter）２ｒおよびワイヤレス受電器（Wireless Power Receiver）４ｒを備える。ワイヤレス送電器２ｒは、送信コイル（１次コイル）Ｌ_ＴＸ、共振用キャパシタＣ_ＴＸ、交流電源２２を備える。ワイヤレス受電器４ｒは、受信コイル（２次コイル）Ｌ_ＲＸ、共振用キャパシタＣ_ＲＸ、整流回路４２、平滑コンデンサ４４、負荷４６を備える。

共鳴型のワイヤレス電力伝送システムは、ケーブルレスで充電できるという利便性から、電気自動車の充電システムなど、幅広い応用が期待されている。その一方で解決すべき課題のひとつとして、ワイヤレス送電器と他の機器の電磁干渉（ＥＭＩ：Electromagnetic Interferece）がある。すなわち、ワイヤレス送電器２ｒの送信コイルＬ_ＴＸに駆動電流が流れることにより、送信コイルＬ_ＴＸと鎖交する磁束Φ_１が発生する。このとき、送信コイルＬ_ＴＸと受信コイルＬ_ＲＸの結合係数κが１であれば、すべての磁束Φ_１が受信コイルＬ_ＲＸとも鎖交する。

共鳴型のワイヤレス電力伝送システムでは、結合係数κが１より小さい状態で動作することが多く、送信コイルＬ_ＴＸと鎖交する磁束Φ_１のうち、一部Φ_１２は受信コイルＬ_ＲＸと鎖交し、この磁束Φ_１２に応じた磁界が電力信号Ｓ１としてワイヤレス受電器４ｒに送信される。一方、送信コイルＬ_ＴＸが発生する磁束Φ_１のうち、電力信号Ｓ１に寄与しない成分、すなわち受信コイルＬ_ＲＸと鎖交しない成分Φ_１１は、漏洩磁界Ｓ２となり外部の機器に干渉する。

放射界を用いた電波受信型の送電システムでは、電波を遮蔽するための金属シールを配置すれば足りる場合が多く、ＥＭＩ対策は比較的簡単である。一方、共鳴型ワイヤレス送電システムでは、結合係数κが１より小さい系において、送信コイル（１次コイル）が発生する磁束Φ_１を利用して電力伝送を行うものであるから、漏洩磁界に起因するＥＭＩの低減は、その機能と本質的に矛盾するものであり、このことが共鳴型ワイヤレス送電システムにおけるＥＭＩ対策を難しくしている。

たとえば特許文献１には、漏洩磁界を低減するために、直列に設けられたコイルアンテナおよびコンデンサを含むノイズキャンセル回路が開示されている。このノイズキャンセル回路は、漏洩磁界と逆相の磁界を発生させ、これにより漏洩磁界を打ち消している。

国際公開第１０／００１５４０号パンフレット 特表２００３−５２１０４９号公報 特表２００１−５０７４５１号公報 特開２０１０−２７８５１８号公報

A. Karalis, J.D. Joannopoulos, M. Soljacic、「Efficient wireless non-radiative mid-range energy transfer」、ANNALS of PHYSICS Vol. 323, pp.34-48, 2008, Jan.

特許文献１の構成では、低減できる磁界の周波数が、ノイズキャンセル回路の共振周波数の近傍に限定される。したがって、周波数が変動するシステムに適用することが難しい。加えて、高効率な電力伝送を実現するためには、ワイヤレス送電器およびワイヤレス受電器を含む系全体において、共振条件を満たす必要がある。ワイヤレス受電器は移動するため、アンテナ間の結合係数は時々刻々と変化し、その結果、共振条件も時々刻々と変動する。共振条件の変動にともない、ノイズキャンセル回路の近傍の漏洩磁界の位相も変動する。特許文献１の構成では、漏洩磁界のある位相であるときにはそれをキャンセルすることができるが、位相変動が生ずると、それをキャンセルすることができない。この問題は、コンデンサの容量値を可変とし、キャンセルすべき漏洩磁界の位相に応じて容量値を制御することにより解決可能であるかのように思われる。しかしながら現実的には、刻々と変化する漏洩磁界の位相を検出することは極めて難しい。

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、漏洩電磁界を低減する抑制器の提供にある。

本発明のある態様は、共鳴型のワイヤレス送電システムに使用される電磁界抑制器に関する。電磁界抑制器は、コイルを含むアンテナと、アンテナと直列にカップリングされる自動チューニング補助回路と、を備える。自動チューニング補助回路は、アンテナと接続される第１端子および第２端子と、Ｎ個（Ｎは自然数）の補助キャパシタと、それぞれが、第１端子、第２端子、Ｎ個の補助キャパシタの端子のうち２つの間に設けられた複数のスイッチと、複数のスイッチそれぞれを、ワイヤレス送電器が送信する電力信号の周波数の整数倍のスイッチング周波数で、ワイヤレス送電器と同期してスイッチングするコントローラと、を備える。

本発明の別の態様もまた、電磁界抑制器である。この電磁界抑制器は、コイルを含むアンテナと、アンテナとカップリングされる自動チューニング補助回路と、を備える。自動チューニング補助回路は、Ｎ個（Ｎは自然数）の補助キャパシタと、アンテナに流れる電流によってＮ個の補助キャパシタそれぞれを充電および放電するために設けられた複数のスイッチと、複数のスイッチをスイッチングすることにより、Ｎ個の補助キャパシタそれぞれの両端間にキャパシタ電圧を発生させるとともに、Ｎ個の補助キャパシタそれぞれのキャパシタ電圧に応じた補正電圧を、アンテナに印加せしめるコントローラと、を備える。

本発明のさらに別の態様もまた、電磁界抑制器である。この電磁界抑制器は、コイルを含むアンテナと、アンテナとカップリングされ、アンテナに補正電流を注入し、またはアンテナから補正電流を引き抜く自動チューニング補助回路と、を備える。自動チューニング補助回路は、アンテナとカップリングされる第１端子および第２端子と、Ｎ個（Ｎは自然数）の補助コイルと、それぞれが、第１端子、第２端子、Ｎ個の補助コイルの端子のうち２つの間に設けられた複数のスイッチと、複数のスイッチそれぞれを、ワイヤレス送電器が送信する電力信号の周波数の整数倍のスイッチング周波数で、ワイヤレス送電器と同期してスイッチングするコントローラと、を含む。

本発明のさらに別の態様もまた、電磁界抑制器である。この電磁界抑制器は、コイルを含むアンテナと、アンテナとカップリングされ、アンテナに補正電流を注入し、またはアンテナから補正電流を引き抜く自動チューニング補助回路と、を備える。自動チューニング補助回路は、補助コイルを含み、（１）補助コイルがアンテナにカップリングされて、補助コイルに流れる電流に応じた補正電流を、アンテナに注入しもしくはアンテナから引き抜く第１状態と、（２）補助コイルがアンテナから切り離され、補助コイルに流れる電流が、アンテナとは独立した電流経路に流れる第２状態と、を交互に繰り返すよう構成される。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明のある態様によれば、漏洩電磁界を低減できる。

比較技術に係るワイヤレス送電システムを示す図である。 実施の形態に係る電磁界抑制器を備えるワイヤレス送電システムの構成を示すブロック図である。 第１の実施例に係る電磁界抑制器を示す回路図である。 図４（ａ）〜（ｆ）は、ＭＯＳＦＥＴを用いたスイッチの構成例を示す図である。 図３の電磁界抑制器の等価回路図である。 過渡状態および定常状態におけるコイル電流Ｉ_ＰＸを示す図である。 第２の実施例に係る電磁界抑制器を示す回路図である。 第３の実施例に係る電磁界抑制器を示す回路図である。 図８の中継器の動作波形図である。 第１の変形例に係る電磁界抑制器を示すブロック図である。 第２の変形例に係る電磁界抑制器を示す回路図である。 第３の変形例に係る電磁界抑制器を示す回路図である。 第４の実施例に係る電磁界抑制器を示す回路図である。 図１３の電磁界抑制器の動作波形図である。 図１３の電磁界抑制器の等価回路図である。 図１６（ａ）、（ｂ）は、図１３の自動チューニング補助回路の変形例を示す回路図である。 第５の実施例に係る電磁界抑制器を示す回路図である。 図１７の電磁界抑制器の動作波形図である。 図１７の自動チューニング補助回路の変形例を示す回路図である。 第６の実施例に係る電磁界抑制器を示す回路図である。 図２１（ａ）〜（ｆ）は、自動チューニング補助回路とアンテナのカップリングの変形例を示す回路図である。 第４の変形例に係る電磁界抑制器を示す回路図である。 第５の変形例に係る電磁界抑制器を示す回路図である。 ワイヤレス送電システムを使用した自動車用の充電システムを示す図である。 変形例に係るワイヤレス送電システムを示すブロック図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」、あるいは「部材Ａが、部材Ｂとカップリングされた状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

図２は、実施の形態に係る電磁界抑制器６を備えるワイヤレス送電システム１の構成を示すブロック図である。磁気共鳴型のワイヤレス送電システム１は、図１のワイヤレス送電器２およびワイヤレス受電器４に加えて、電磁界抑制器（Electromagnet Field Suppressor）６を備える。

ワイヤレス送電器２は、ワイヤレス受電器４に対して電力信号Ｓ１を送出する。電力信号Ｓ１は、電波になっていない電磁波の近傍界（電界、磁界、あるいは電磁界）が利用される。

ワイヤレス送電器２は、送信アンテナ２０および電源２２を備える。送信アンテナ２０は、その一端と他端の間に設けられた送信コイルＬ_ＴＸを含む。共振用キャパシタＣ_ＴＸは、送信コイルＬ_ＴＸと直列に設けられる。共振用キャパシタＣ_ＴＸと送信コイルＬ_ＴＸは入れかえてもよい。

電源２２は、送信アンテナ２０の両端間に、所定の送信周波数ｆ_ＴＸを有する交流の駆動電圧Ｖ_ＤＲＶを印加する。駆動電圧Ｖ_ＤＲＶは、矩形波、台形波、正弦波をはじめとする任意の交流波形であって構わない。電源２２は、送信アンテナ２０に所定の送信周波数ｆ_ＴＸを有する交流電流を供給する電流源であってもよい。送信アンテナ２０の送信コイルＬ_ＴＸは、送信コイルＬ_ＴＸに流れる電流に応じて、磁束Φ_１を発生させ、電力信号Ｓ１として送信する。

ワイヤレス受電器４は、ワイヤレス送電器２から送信される電力信号Ｓ１を受ける。

ワイヤレス受電器４は、受信アンテナ４０、整流回路４２、平滑コンデンサ４４、負荷４６を備える。

受信アンテナ４０は、その一端と他端の間に直列に設けられた受信コイルＬ_ＲＸおよび共振用キャパシタＣ_ＲＸを含む。磁束Φ１のうち、その一部Φ_１１が受信コイルＬ_ＲＸと鎖交し、受信コイルＬ_ＲＸには電磁誘導により磁束Φ_１１の時間変化率に比例した誘導電流が流れる。整流回路４２および平滑コンデンサ４４は、受信コイルＬ_ＲＸに流れる電流を整流、平滑化する。平滑コンデンサ４４に生ずる電圧は負荷４６に供給される。

つまり、ワイヤレス送電器２の送信コイルＬ_ＴＸが発生する磁界のうち、送信コイルＬ_ＴＸおよび受信コイルＬ_ＲＸと鎖交する成分が、電力信号Ｓ１に相当する。電力信号Ｓ１に寄与しない残りの磁束Φ_１１が、ＥＭＩなどの規格により制限の対象となる漏洩磁界Ｓ２の原因となる。

実施の形態に係る電磁界抑制器６は、ワイヤレス送電器２が発生する漏洩磁界Ｓ２のうち、外部機器に影響を及ぼすおそれがある一部を局所的に低減する。以下、電磁界抑制器６の構成について説明する。

電磁界抑制器６は、アンテナ６０および自動チューニング補助回路（ＡＴＡＣ：Automatic Tuning Assist Circuit）１００を備える。アンテナ６０は、直列に接続されたコイルＬ_ＰＸおよび共振用キャパシタＣ_ＰＸを含む。なお共振用キャパシタＣ_ＰＸは省略してもよい。自動チューニング補助回路１００は、アンテナ６０とカップリングされる。

自動チューニング補助回路１００は、大きく分けて、キャパシタを用いるタイプ（キャパシタ型という）と、インダクタを用いるタイプ（インダクタ型）に分類される。以下、前者を第１の実施の形態において、後者を第２の実施の形態において説明する。

１． 第１の実施の形態
第１の実施の形態では、キャパシタ型の自動チューニング補助回路１００を用いた電磁界抑制器６について説明する。

１．１ 第１の実施例
図３は、第１の実施例に係る電磁界抑制器６を示す回路図である。
図３の電磁界抑制器６において、自動チューニング補助回路１００は、第１端子Ｐ１、第２端子Ｐ２、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、第１補助キャパシタＣ_Ａ１、コントローラ１０２を備える。第１端子Ｐ１および第２端子Ｐ２の一方は、その電位が固定される。本実施の形態では、第２端子Ｐ２が接地されて、その電位が接地電圧Ｖ_ＧＮＤに固定されるものとする。なお、電位を固定すべきノードは、第１端子Ｐ１または第２端子Ｐ２には限定されず、その他のノードの電位を固定してもよい。

第１スイッチＳＷ１および第１補助キャパシタＣ_Ａ１は、第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２の間に直列に設けられる。第１スイッチＳＷ１と第１補助キャパシタＣ_Ａ１は入れ替えてもよい。第２スイッチＳＷ２は、第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２の間に、第１スイッチＳＷ１および第１補助キャパシタＣ_Ａ１に対して並列に設けられる。第１補助キャパシタＣ_Ａ１の容量値は、共振用キャパシタＣ_ＰＸに比べて十分に大きいことが望ましい。

コントローラ１０２は、複数のスイッチＳＷ１、ＳＷ２それぞれを、ワイヤレス送電器２から放射される電力信号Ｓ１の整数倍の周波数でスイッチングする。スイッチング周波数は、低減すべき漏洩磁界Ｓ２の周波数であり、本実施の形態では、理解の容易化と説明の簡潔化のため、スイッチング周波数と電力信号Ｓ１の周波数が等しい場合を説明する。

本実施の形態において、コントローラ１０２は、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を、電力信号Ｓ１と同じ周波数で、かつワイヤレス送電器２において送信アンテナに印加される駆動電圧（Ｖ_ＤＲＶ）に対してある位相差θ_ＰＸで相補的にスイッチングする。
θ_ＰＸは、漏洩磁界Ｓ２が最も低減される値に最適化される。具体的にはθ_ＰＸは、送電コイルＬ_ＴＸ、受電コイルＬ_ＲＸおよびコイルＬ_ＰＸの位置関係、具体的には、それらの距離、向き、コイルの結合係数等に応じて変化する。

第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、バイポーラトランジスタ等を用いて構成できる。図４（ａ）〜（ｆ）は、ＭＯＳＦＥＴを用いたスイッチの構成例を示す図である。

図４（ａ）は、Ｎチャンネル、図４（ｂ）は、ＰチャンネルのＭＯＳＦＥＴを用いた構成を示す。ＭＯＳＦＥＴのバックゲートをソースと接続すると、バックゲートとドレイン間のボディダイオードがゲート電圧によらずに導通状態となる。したがって、ＭＯＳＦＥＴを単体で用いたスイッチでは、片方向に対する電流を阻止することができない。本明細書においてこのようなスイッチを片方向スイッチという。

図４（ｃ）〜（ｆ）のスイッチは、２つのＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ、もしくは２つのＰチャンネルＭＯＳＦＥＴが、それらのボディダイオードが逆向きとなるように接続される（バックトゥバック接続）。図４（ｃ）〜（ｆ）では、オフ状態において、いずれの方向にも電流が流れない。本明細書においてこのようなスイッチを、双方向スイッチという。

本実施の形態において、各スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、片方向スイッチ、両方向スイッチのいずれでも構成することができる。なお、片方向スイッチを用いる場合、それらのスイッチングの位相に注意を払う必要がある。これについては後述する。

以上が第１の実施例に係る電磁界抑制器６の構成である。続いて電磁界抑制器６の動作を説明する。

コントローラ１０２は、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を、ワイヤレス送電器２と同期して、より具体的には駆動電圧Ｖ_ＤＲＶと同じ周波数で、かつ駆動電圧Ｖ_ＤＲＶに対してある最適な位相差θ_ＰＸにて相補的にスイッチングする。

コイル電流Ｉ_ＰＸは、第１スイッチＳＷ１のオン時間Ｔ_ＯＮ１において第１補助キャパシタＣ_Ａ１に流れ、第２スイッチＳＷ２のオン時間Ｔ_ＯＮ２において、第２スイッチＳＷ２を介して接地に流れる。つまり、第１補助キャパシタＣ_Ａ１は、コイル電流Ｉ_ＰＸによって充放電され、その結果、第１補助キャパシタＣ_Ａ１には、キャパシタ電圧Ｖ_ＣＡ１が発生する。

図５は、図３の電磁界抑制器６の等価回路図である。自動チューニング補助回路１００は、アンテナ６０の一方の端子に補正電圧Ｖ_Ａを印加する。補正電圧Ｖ_Ａは、第１スイッチＳＷ１がオンの期間Ｔ_ＯＮ１において、第１補助キャパシタ電圧Ｖ_ＣＡ１をとり、第２スイッチＳＷ２がオンの期間Ｔ_ＯＮ２において、接地電圧Ｖ_ＧＮＤをとる。自動チューニング補助回路１００は、補正電圧Ｖ_Ａをアンテナ６０に印加する補正電源と把握することができる。

図６は、過渡状態および定常状態におけるコイル電流Ｉ_ＰＸを示す図である。なお、本明細書における波形図やタイムチャートの縦軸および横軸は、理解を容易とするために適宜拡大、縮小したものであり、また示される各波形も、理解の容易のために簡略化されている。

波形（Ｉ）は、過渡状態におけるコイル電流Ｉ_ＰＸを示す。スイッチＳＷ１がオンの期間Ｔ_ＯＮ１において、第１補助キャパシタＣ_Ａ１は、コイル電流Ｉ_ＰＸによって充放電される。具体的には、第１補助キャパシタＣ_Ａ１は、コイル電流Ｉ_ＰＸが正の期間に充電され、負の期間に放電される。その結果、正の期間が長ければキャパシタ電圧Ｖ_ＣＡ１は増大し、負の期間が長ければキャパシタ電圧Ｖ_ＣＡ１は低下する。

あるサイクルのオン時間Ｔ_ＯＮ１において、キャパシタ電圧Ｖ_ＣＡ１が増大する。そして、増大したキャパシタ電圧Ｖ_ＣＡ１に応じた補正電圧Ｖ_Ａがアンテナ６０に印加される。そうすると、次のサイクルでは、コイル電流Ｉ_ＰＸの位相が前のサイクルより進む。これを繰り返すと、キャパシタ電圧Ｖ_ＣＡ１がサイクル毎に増加しながら、コイル電流Ｉ_ＰＸの位相が徐々に進んでいき、安定点までシフトしていく。コイル電流Ｉ_ＰＸの位相が進みすぎると、反対に第１補助キャパシタＣ_Ａ１の放電電流の方が大きくなり、キャパシタ電圧Ｖ_ＣＡ１が低下する方向にフィードバックがかかり、安定点に引き戻される。安定点では１サイクルでの第１補助キャパシタＣ_Ａ１の充電電流と放電電流がバランスし、キャパシタ電圧Ｖ_ＣＡ１が平衡状態となり、波形（II）に示すように、コイル電流Ｉ_ＰＸの位相が安定する定常状態となる。

つまり、実施の形態に係る電磁界抑制器６によれば、アンテナ６０に流れるコイル電流Ｉ_ＰＸの位相を、第１スイッチＳＷ１のスイッチングの位相と同期してロックすることができる。つまり電磁界抑制器６が発生する磁界の位相を、任意の箇所で固定することができ、電磁界抑制器６が発生する磁界により、ワイヤレス送電器２が発生する漏洩磁界Ｓ２を打ち消すことができ、コイルＬ_ＰＸの近傍の磁界が低減される。

また漏洩磁界Ｓ２の強度は微弱であるため、アンテナ６０に流れるコイル電流Ｉ_ＰＸも十分に小さいため、自動チューニング補助回路１００は小さな電流容量のトランジスタ素子を用いて構成することができる。

電磁界抑制器６を用いたワイヤレス送電システム１において、漏洩磁界Ｓ２を抑制するためには、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を適切な周波数ｆおよび位相θ_ＰＸでスイッチングさせる必要がある。そこでワイヤレス送電器２から電磁界抑制器６に対して、周波数ｆ_ＴＸおよび位相θ_ＲＸを示すデータを送信してもよい。あるいは電磁界抑制器６は、位相θ_ＰＸをスイープし、最適な位相θ_ＰＸを検出してもよい。後述の実施例においても同様である。

１．２ 第２の実施例
続いて電磁界抑制器の第２の実施例について説明する。図７は、第２の実施例に係る電磁界抑制器６ａを示す回路図である。図７の電磁界抑制器６ａにおいて、自動チューニング補助回路１００ａは、２個の補助キャパシタを備える。
自動チューニング補助回路１００ａは、図３の第１端子Ｐ１、第２端子Ｐ２、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、第１補助キャパシタＣ_Ａ１、コントローラ１０２に加えて、第２補助キャパシタＣ_Ａ２を備える。第２補助キャパシタＣ_Ａ２は、第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２の間に、第２スイッチＳＷ２と直列に設けられる。第２スイッチＳＷ２と第２補助キャパシタＣ_Ａ２は入れ替えてもよい。

図７の自動チューニング補助回路１００ａにおいて、補正電圧Ｖ_Ａは、第１スイッチＳＷ１のオン時間Ｔ_ＯＮ１においてキャパシタ電圧Ｖ_ＣＡ１と等しくなり、第２スイッチＳＷ２のオン時間Ｔ_ＯＮ２においてキャパシタ電圧Ｖ_ＣＡ２と等しくなる。

自動チューニング補助回路１００ａを備える電磁界抑制器６ａによれば、キャパシタ電圧Ｖ_ＣＡ１、Ｖ_ＣＡ２が自動的に最適化され、これによりコイル電流Ｉ_ＰＸの位相を、第１スイッチＳＷ１のスイッチングの位相と同期してロックすることができる。

１．３ 第３の実施例
続いて電磁界抑制器の第３の実施例について説明する。図８は、第３の実施例に係る電磁界抑制器６ｂを示す回路図である。図８の電磁界抑制器６ｂにおいて、自動チューニング補助回路１００ｂは、１個の補助キャパシタを備える点で第１の実施例と共通するが、複数のスイッチのトポロジーが第１の実施例と異なっている。

自動チューニング補助回路１００ｂは、第１端子Ｐ１、第２端子Ｐ２、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３、第４スイッチＳＷ４、第１補助キャパシタＣ_Ａ１、コントローラ１０２ｂを備える。

第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４は、いわゆるＨブリッジ（フルブリッジ）回路を構成している。具体的には、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２は、第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２の間に直列に設けられる。第３スイッチＳＷ３および第４スイッチＳＷ４は、第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２の間に、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２に対して並列な経路上に順に直列に設けられる。

第１補助キャパシタＣ_Ａ１は、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２の接続点Ｎ１と、第３スイッチＳＷ３と第４スイッチＳＷ４の接続点Ｎ２との間の設けられる。第１補助キャパシタＣ_Ａ１の容量値は、共振用キャパシタＣ_ＰＸに比べて十分に大きいことが望ましい。

第１スイッチＳＷ１から第４スイッチＳＷ４は、片方向スイッチで構成してもよい。この場合、コントローラ１０２ｂは、第１スイッチＳＷ１から第４スイッチＳＷ２を、それぞれの逆導通素子に電流が流れない位相θ_ＰＸでスイッチングする。つまり、位相θ_ＰＸが制約を受ける。

あるいは第１スイッチＳＷ１から第４スイッチＳＷ４は、双方向スイッチで構成してもよい。この場合、コントローラ１０２ｂスイッチングの位相θ_ＰＸの制約を緩和できる。

以上が電磁界抑制器６ｂの構成である。続いてその動作を説明する。

図９は、図８の電磁界抑制器６ｂの動作波形図である。図９は上から順に、第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４、補正電圧Ｖ_Ａ、アンテナ６０に流れる共振電流Ｉ_ＰＸ、中継コイルＬ_ＰＸと共振用キャパシタＣ_ＰＸの両端間の共振電圧Ｖ_ＰＸを示す。スイッチを示す波形は、ハイレベルがオン状態を、ローレベルがオフ状態を示す。また共振電流Ｉ_ＰＸおよび共振電圧Ｖ_ＰＸは、自動チューニング補助回路１００ｂを動作させてから十分な時間が経過した後の定常状態における波形を示す。

第１スイッチＳＷ１および第４スイッチＳＷ４を含む第１のペアは、ワイヤレス送電器側の駆動電圧Ｖ_ＤＲＶに対してある位相差θ_ＰＸで相補的にスイッチングされる。第２スイッチＳＷ２および第３スイッチＳＷ３を含む第２のペアは、第１のペアと相補的にスイッチングされる。コイル電流Ｉ_ＰＸは、第１のペアのオン時間Ｔ_ＯＮ１において、第１スイッチＳＷ１、第１補助キャパシタＣ_Ａ１、第４スイッチＳＷ４を含む経路に流れ、第２のペアのオン時間Ｔ_ＯＮ２において、第２スイッチＳＷ２、第１補助キャパシタＣ_Ａ２、第３スイッチＳＷ３を含む経路に流れる。

第１補助キャパシタＣ_Ａ１は、コイル電流Ｉ_ＰＸによって充放電され、その結果、第１補助キャパシタＣ_Ａ１には、キャパシタ電圧Ｖ_ＣＡ１が発生する。自動チューニング補助回路１００ｂは、アンテナ６０の一端に補正電圧Ｖ_Ａを印加する。補正電圧Ｖ_Ａは、第１のペアがオンの期間Ｔ_ＯＮ１において第１の極性をとり、第２のペアがオンの期間Ｔ_ＯＮ２において第２の極性をとる。自動チューニング補助回路１００ｂは、補正電圧Ｖ_Ａをアンテナ６０に印加する補正電源と把握することができる。すなわち、電磁界抑制器６ｂの等価回路は、図５の等価回路と同等とみなすことができ、その動作原理も同様であることがわかる。

そしてキャパシタ電圧Ｖ_ＣＡ１に応じた補正電圧Ｖ_Ａがアンテナ６０に印加されることにより、コイル電流Ｉ_ＰＸの位相がロックされる。つまりスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の位相θ_ＰＸを最適化することにより、漏洩磁界Ｓ２を打ち消す磁界を発生することができる。

（第１の実施の形態のまとめ）
第１、第２の実施例では、補助キャパシタが１個、または２個の場合を説明したが、当業者であれば、任意の個数の補助キャパシタを用いて、同様の機能を奏する回路を構成しうることが理解されよう。
また、第１、第２の実施例では、スイッチが２個の場合、第３の実施例では、スイッチが４個の場合を説明したが、当業者によれば、複数のスイッチのトポロジーも、補助キャパシタの個数に応じて適宜配置しうる。

つまり、第１から第３の実施例に具現化される第１の実施の形態に係る発明を一般化すると、以下の技術的思想が導かれる。
（第１の技術的思想）
自動チューニング補助回路１００は、アンテナ６０とカップリングされる第１端子Ｐ１および第２端子Ｐ２と、Ｎ個（Ｎは自然数）の補助キャパシタＣ_Ａ１〜Ｃ_ＡＮと、複数Ｍ個（Ｍは自然数）のスイッチＳＷ１〜ＳＷＭと、コントローラ１０２と、を備える。複数のスイッチＳＷ１〜ＳＷＭはそれぞれ、第１端子Ｐ１、第２端子Ｐ２、Ｎ個の補助キャパシタＣ_Ａ１〜Ｃ_ＡＮの端子のうち２つの間に設けられる。コントローラ１０２は、ワイヤレス送電器と同期して、より具体的にはワイヤレス送電器２において送信アンテナ２０に印加される駆動電圧Ｖ_ＤＲＶと同期して、複数のスイッチＳＷ１〜ＳＷＭそれぞれをスイッチングする。

また、別の観点からみると、以下の技術的思想が導かれる。
（第２の技術的思想）
自動チューニング補助回路１００は、Ｎ個（Ｎは自然数）の補助キャパシタＣ_Ａ１〜Ｃ_ＡＮと、複数Ｍ個（Ｍは自然数）のスイッチＳＷ１〜ＳＷＭと、コントローラ１０２と、を備える。複数のスイッチＳＷ１〜ＳＷＭは、アンテナ６０に流れる電流Ｉ_ＰＸによってＮ個の補助キャパシタＣ_Ａ１〜Ｃ_ＡＮそれぞれを充電および放電できるように配置される。コントローラ１０２は、複数のスイッチＳＷ１〜ＳＷＭをスイッチングすることにより、Ｎ個の補助キャパシタＣ_Ａ１〜Ｃ_ＡＮそれぞれの両端間にキャパシタ電圧Ｖ_ＣＡ１〜Ｖ_ＣＡＮを発生させるとともに、Ｎ個の補助キャパシタＣ_Ａ１〜Ｃ_ＡＮそれぞれのキャパシタ電圧Ｖ_ＣＡ１〜Ｖ_ＣＡＮに応じた補正電圧Ｖ_Ａを、アンテナ６０に印加させる。

（第１の実施の形態のまとめ）
したがって、第１から第３の実施例で説明した構成のみでなく、第１または第２の技術的思想によって導かれるさまざまな形式の自動チューニング補助回路が、本発明の技術的範囲に含まれる。

（第１の実施の形態の変形例）
続いて、第１の実施の形態に適用可能ないくつかの変形例を説明する。

（変形例１．１）
図１０は、第１の変形例に係る電磁界抑制器６ｃを示すブロック図である。電磁界抑制器６ｃは、アンテナ６０と、自動チューニング補助回路１００と、トランスＴ１を備える。
電磁界抑制器６ｃにおいて、自動チューニング補助回路１００は、トランスＴ１を介してアンテナ６０と直列にカップリングされる。具体的には、トランスＴ１の２次巻線Ｗ２は第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２の間に設けられ、その１次巻線Ｗ１は、アンテナ６０と直列に設けられる。

この電磁界抑制器６ｃでは、トランスＴ１を介してアンテナ６０と自動チューニング補助回路１００の間のエネルギーの授受が行われる。この構成によっても、これまで説明した電磁界抑制器６と同様の効果を得ることができる。

（変形例１．２）
図１１は、第２の変形例に係る電磁界抑制器６ｇを示す回路図である。電磁界抑制器６ｇは、図２の電磁界抑制器６に加えて、電源回路６２を備える。電源回路６２は、アンテナ６０および自動チューニング補助回路１００の両端間に、交流電圧Ｖ_ＡＣを印加する。交流電圧Ｖ_ＡＣは、正弦波であってもよいし、矩形波であってもよい。矩形波の場合、電源回路６２は、ハーフブリッジ回路、あるいはＨブリッジ（フルブリッジ）回路で構成してもよい。交流電圧Ｖ_ＡＣの周波数は、電力信号Ｓ１の周波数および自動チューニング補助回路１００のスイッチング周波数と同じである。交流電圧Ｖ_ＡＣの位相は、漏洩磁界Ｓ２が最も小さくなるように定めればよい。この変形例において、自動チューニング補助回路１００の構成は特に限定されない。

この変形例によれば、アンテナ６０の両端間の電圧は、交流電圧Ｖ_ＡＣと自動チューニング補助回路１００が生成する補正電圧Ｖ_ＣＡを合成した電圧となる。したがって、交流電圧Ｖ_ＡＣの位相、振幅を調節することにより、コイルＬ_ＰＸが発生する磁束Φ_３を制御できる。その結果、送信コイルＬ_ＴＸが発生する磁束と打ち消しあう振幅、位相を有する磁束Φ_３を動的に生成できる。

（変形例１．３）
図１２は、第３の変形例に係る電磁界抑制器６ｈを示す回路図である。電磁界抑制器６ｈは、図２の電磁界抑制器６に加えて、インピーダンス整合回路６４を備える。インピーダンス整合回路６４は、アンテナ６０から見たインピーダンスＺ、言い換えれば、アンテナ６０を含むコイル電流が流れる経路のインピーダンスを調節するために設けられる。

この変形例によれば、インピーダンス整合回路６４のインピーダンスを調節することにより、インピーダンス整合回路６４の消費電力を制御できる。これにより電磁界抑制器６ｈが吸収する電力量を変化させることができ、漏洩磁界Ｓ２を低減することができる。

（変形例１．４）
第２の変形例と、第３の変形例の組み合わせも有効である。すなわち電磁界抑制器は、電源回路６２とインピーダンス整合回路６４の両方を備えてもよい。

２． 第２の実施の形態
第１の実施の形態では、キャパシタを用いた自動チューニング補助回路１００を備える電磁界抑制器６について説明したが、キャパシタに代えて、インダクタを用いた構成も可能である。

２．１ 第４の実施例
図１３は、第４の実施例に係る電磁界抑制器６ｄを示す回路図である。電磁界抑制器６ｄの自動チューニング補助回路２００は、アンテナ６０とカップリングされ、アンテナ６０に第１補正電流Ｉ_Ａを注入（ソース）し、またはアンテナ６０から補正電流Ｉ_Ａを引き抜く（シンク）ように構成される。図１３では、自動チューニング補助回路２００は、アンテナ６０に直接カップリングされる。本実施の形態では、アンテナ６０から自動チューニング補助回路３０に向かう向き（シンク）を、補正電流Ｉ_Ａの正とする。

自動チューニング補助回路２００は、第１端子Ｐ１、第２端子Ｐ２、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、第１補助コイルＬ_Ａ１、コントローラ２０２を備える。

第１端子Ｐ１、第２端子Ｐ２は、アンテナ６０とカップリングされる。第１スイッチＳＷ１および第１補助コイルＬ_Ａ１は、第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２の間に直列に設けられる。第１スイッチＳＷ１および第１補助コイルＬ_Ａ１は入れ替えてもよい。第２スイッチＳＷ２は、第１補助コイルＬ_Ａ１に対して並列に設けられる。

コントローラ２０２は、複数のスイッチＳＷ１、ＳＷ２それぞれを、ワイヤレス送電器２から放射される電力信号Ｓ１の整数倍の周波数でスイッチングする。本実施の形態では、理解の容易化と説明の簡潔化のため、スイッチング周波数と電力信号Ｓ１の周波数が等しい場合を説明する。

自動チューニング補助回路２００は、第１状態φ１と第２状態φ２を、電力信号Ｓ１と同じ周波数で交互に繰り返す。つまり本実施の形態では、スイッチング周波数と電力信号Ｓ１の周波数ｆ_ＴＸは等しい。

第１状態φ１では、第１スイッチＳＷ１がオン、第２スイッチＳＷ２がオフし、第１補助コイルＬ_Ａ１がアンテナ６０にカップリングされて、第１補助コイルＬ_Ａ１に流れる電流Ｉ_ＬＡ１に応じた補正電流Ｉ_Ａが、アンテナ６０に注入され、もしくはアンテナ６０から引き抜かれる。第２状態φ２では、第２スイッチＳＷ２がオン、第１スイッチＳＷ１がオフし、第１補助コイルＬ_Ａ１がアンテナ６０から切り離され、第１補助コイルＬ_Ａ１に流れる電流Ｉ_ＬＡ１が、アンテナ６０とは独立した電流経路（ＳＷ２）に流れる。

コントローラ２０２は、第１状態φ１と第２状態φ２を、ワイヤレス送電器（不図示）において送信アンテナに印加される駆動電圧Ｖ_ＤＲＶと同じ周波数ｆ_ＴＸで、かつ駆動電圧Ｖ_ＤＲＶに対して所定の位相差θ_ＰＸで切りかえてもよい。

第１の実施の形態と同様に、各スイッチは、片方向スイッチであってもよいし、双方向スイッチであってもよい。なお、片方向スイッチを使用する場合、コントローラ２０２は、各スイッチを、それぞれの逆導通素子に電流が流れない位相でスイッチングする。

以上が電磁界抑制器６ｄの構成である。続いてその動作を説明する。
スイッチＳＷ１、ＳＷ２はそれぞれ、オフ状態においていずれの方向にも電流を流さない双方向スイッチであるものとする。

図１４は、図１３の電磁界抑制器６ｄの動作波形図である。上から順に、コイルＬ_ＰＸと共振用キャパシタＣ_ＰＸの両端間の共振電圧Ｖ_ＰＸ、アンテナ６０に流れるコイル電流Ｉ_ＰＸ、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、補正電流Ｉ_Ａ、第１補助コイルＬ_Ａ１の電流Ｉ_ＬＡ１を示す。コイル電流Ｉ_ＰＸおよび共振電圧Ｖ_ＰＸは、実線が自動チューニング補助回路２００を動作させてから十分な時間が経過した後の定常状態における波形を、破線が自動チューニング補助回路２００を動作させない過渡状態における波形を示す。

コントローラ２０２は、駆動電圧Ｖ_ＤＲＶと同じ周波数で、かつ駆動電圧Ｖ_ＤＲＶに対して所定の位相差θ_ＰＸで、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を相補的にスイッチングする。

第１状態φ１と第２状態φ２を繰り返すことにより、第１補助コイルＬ_Ａ１の電流Ｉ_ＬＡ１の大きさおよび向きは、コイル電流Ｉ_ＰＸの位相が、第１スイッチＳＷ１と同期したある点にロックされるように、自動的に調節される。

第２状態φ２では、電流Ｉ_ＬＡ１は第２スイッチＳＷ２を含むループに流れ、そのレベルは一定に保たれる。そして第１状態φ１では、電流Ｉ_ＬＡ１が、補正電流Ｉ_Ａとしてアンテナ６０に供給される。つまり自動チューニング補助回路２００は、補正電流Ｉ_Ａをアンテナ６０に供給する補正電流源と把握することができる。

図１５は、図１３の電磁界抑制器６ｄの等価回路図である。第１の実施の形態で説明したキャパシタを用いた自動チューニング補助回路１００が補正電圧源と把握されるのに対して、コイルを用いた自動チューニング補助回路２００は、補正電流Ｉ_Ａをアンテナ６０に供給する補正電流源と把握することができる。

第２の実施の形態においても、ワイヤレス送電器２から電磁界抑制器６ｄに対して、周波数ｆ_ＴＸおよび位相θ_ＰＸを示すデータを送信してもよい。あるいは電磁界抑制器６ｄは、位相θ_ＰＸをスイープし、最適な位相θ_ＰＸを検出してもよい。

以上が電磁界抑制器６ｄの動作である。
図１３の電磁界抑制器６ｄによれば、第１の実施の形態と同様に、漏洩磁界Ｓ２を抑制することができる。

図１６（ａ）、（ｂ）は、図１３の自動チューニング補助回路２００の変形例を示す回路図である。これらの変形例では、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２は、片方向スイッチを用いて構成される。

図１６（ａ）、（ｂ）において、第１スイッチＳＷ１は、片方向スイッチＳＷ１ａと、それと直列に設けられた整流ダイオードＤ１ｂを含む。整流ダイオードＤ１ｂは、片方向スイッチＳＷ１ａの逆導通素子である寄生ダイオード（ボディダイオード）Ｄ１ａと逆向きに配置される。スイッチＳＷ１ａと整流ダイオードＤ１ｂの順序は入れ替えてもよい。

第２スイッチＳＷ２も第１スイッチＳＷ１と同様に構成され、片方向スイッチＳＷ２ａと、それと直列に設けられた整流ダイオードＤ２ｂを含む。整流ダイオードＤ２ｂは、片方向スイッチＳＷ２ａの寄生ダイオード（ボディダイオード）Ｄ２ａと逆向きに配置される。スイッチＳＷ２ａと整流ダイオードＤ２ｂの順序は入れ替えてもよい。

整流ダイオードＤ１ｂ、Ｄ２ｂを、寄生ダイオードＤ１ａ、Ｄ２ａと逆向きに設けることにより、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２が意図せずにオンするのを防止することができる。

なお、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２を双方向スイッチで構成する場合、自動チューニング補助回路２００は、正、負両方の補正電流Ｉ_Ａを生成可能であった。これに対して、図１６（ａ）の自動チューニング補助回路２００ａは、正の補正電流Ｉ_Ａを生成できるが、負の補正電流Ｉ_Ａは生成できない。反対に図１６（ｂ）の自動チューニング補助回路２００ｂは、負の補正電流Ｉ_Ａを生成できるが、正の補正電流Ｉ_Ａは生成できない。したがって、図１６（ａ）、（ｂ）の自動チューニング補助回路２００ａ、２００ｂでは、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２のスイッチングの位相が制約される。

２．２ 第５の実施例
図１７は、第５の実施例に係る電磁界抑制器６ｅを示す回路図である。
自動チューニング補助回路２００ｃは、図１３の自動チューニング補助回路２００に加えて、第３スイッチＳＷ３、第４スイッチＳＷ４、第２補助コイルＬ_Ａ２を備える。第３スイッチＳＷ３および第２補助コイルＬ_Ａ２は、第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２の間に直列に設けられる。第３スイッチＳＷ３および第２補助コイルＬ_Ａ２は入れ替えてもよい。第４スイッチＳＷ４は、第２補助コイルＬ_Ａ２に対して並列に設けられる。コントローラ２０２は、第１状態φ１において第１スイッチＳＷ１および第４スイッチＳＷ４をオンし、第２状態φ２において第２スイッチＳＷ２および第３スイッチＳＷ３をオンする。

以上が電磁界抑制器６ｅの構成である。続いてその動作を説明する。

図１８は、図１７の電磁界抑制器６ｅの動作波形図である。
第１状態φ１では、第１補助コイルＬ_Ａ１がアンテナ６０にカップリングされて、第１補助コイルＬ_Ａ１に流れる電流Ｉ_ＬＡ１に応じた第１補正電流Ｉ_Ａが、アンテナ６０に注入され、もしくはアンテナ６０から引き抜かれる。このとき、第２補助コイルＬ_Ａ２はアンテナ６０から切り離され、第２補助コイルＬ_Ａ２に流れる電流Ｉ_ＬＡ２が、アンテナ６０とは独立した電流経路に流れる。

第２状態φ２では、第１補助コイルＬ_Ａ１がアンテナ６０から切り離され、第１補助コイルＬ_Ａ１に流れる電流Ｉ_ＬＡ１が、アンテナ６０とは独立した電流経路に流れる。このとき、第２補助コイルＬ_Ａ２がアンテナ６０にカップリングされて、第２補助コイルＬ_Ａ２に流れる電流Ｉ_ＬＡ２に応じた第２補正電流Ｉ_Ａ２が、アンテナ６０に注入され、もしくはアンテナ６０から引き抜かれる。

つまり、２つの補助コイルＬ_Ａ１、Ｌ_Ａ２が相補的にアンテナ６０にカップリングされ、補正電流Ｉ_Ａ１、Ｉ_Ａ２が交互にアンテナ６０に供給される。別の観点から見ると図１７の自動チューニング補助回路２００ａは、図１３の自動チューニング補助回路２００を２個備え、それらが逆相で動作するものと理解できる。そして、第１補助コイルＬ_Ａ１による補正電流Ｉ_Ａ１と、第２補助コイルＬ_Ａ２による補正電流Ｉ_Ａ２は逆極性となる。アンテナ６０に供給される補正電流Ｉ_Ａは、２つの補正電流Ｉ_Ａ１、Ｉ_Ａ２の合計となる。

この電磁界抑制器６ｅによれば、第４の実施例と同様の効果を得ることができる。

図１９は、図１７の自動チューニング補助回路２００ｃの変形例を示す回路図である。この変形例では、第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４は、片方向スイッチを用いて構成される。図１９の自動チューニング補助回路２００ｄにおいて、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２は、図１６（ａ）と同様に構成され、第３スイッチＳＷ３および第４スイッチＳＷ４は、図１６（ｂ）と同様に構成される。この変形例によっても、図１７の自動チューニング補助回路２００ｃと同様の効果を得ることができる。

２．３ 第６の実施例
図２０は、第６の実施例に係る電磁界抑制器６ｆを示す回路図である。

自動チューニング補助回路２００ｅは、Ｈブリッジ回路を構成する第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４および第１補助コイルＬ_Ａ１を備える。具体的には、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２は、第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２の間に直列に設けられる。第３スイッチＳＷ３および第４スイッチは、第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２の間に直列に、かつ第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２に対して並列に設けられる。第１補助コイルＬ_Ａ１は、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２の接続点Ｎ３と、第３スイッチＳＷ３と第４スイッチＳＷ４の接続点Ｎ４と、の間に設けられる。

第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４は、片方向スイッチで構成してもよいし、双方向スイッチで構成してもよい。双方向スイッチを用いる場合、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を、図１９のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のように構成すればよい。

コントローラ２０２は、第１スイッチＳＷ１および第４スイッチＳＷ４のペアがオンとなる第１状態φ１と、第２スイッチＳＷ２および第３スイッチＳＷ３のペアがオンとなる第２状態φ２と、を電力信号Ｓ１と同じ周波数でスイッチングする。

図２０の自動チューニング補助回路２００ｅによれば、正負両極性の補正電流を、単一の補正コイルを用いて生成することができる。

（第２の実施の形態のまとめ）
第４、第５の実施例では、補助コイルが１個、または２個の場合を説明したが、当業者であれば、任意の個数の補助コイルを用いて、同様の機能を奏する回路を構成しうることが理解されよう。
また、第４の実施例ではスイッチが２個の場合、第５、第６の実施例では、スイッチが４個の場合を説明したが、当業者によれば、複数のスイッチのトポロジーも、補助コイルの個数に応じて適宜配置しうる。

つまり、第４から第６の実施例に具現化される第２の実施の形態に係る発明を一般化すると、以下の技術的思想が導かれる。
（第３の技術的思想）
自動チューニング補助回路２００は、アンテナ６０とカップリングされる第１端子Ｐ１および第２端子Ｐ２と、Ｎ個（Ｎは自然数）の補助コイルＬ_Ａ１〜Ｌ_ＡＮと、複数Ｍ個（Ｍは自然数）のスイッチＳＷ１〜ＳＷＭと、コントローラ２０２と、を備える。複数のスイッチＳＷ１〜ＳＷＭはそれぞれ、第１端子Ｐ１、第２端子Ｐ２、Ｎ個の補助コイルＬ_Ａ１〜Ｌ_ＡＮの端子のうち２つの間に設けられる。コントローラ２０２は、複数のスイッチＳＷ１〜ＳＷＭそれぞれを、ワイヤレス送電器と同期してスイッチングする。

また、別の観点からみると、以下の技術的思想が導かれる。
（第４の技術的思想）
自動チューニング補助回路２００は、補助コイルＬ_Ａを含み、（１）補助コイルＬ_Ａがアンテナ６０にカップリングされて、補助コイルＬ_Ａに流れる電流Ｉ_ＬＡに応じた補正電流Ｉ_Ａを、アンテナ６０に注入しもしくはアンテナ６０から引き抜く第１状態φ１と、（２）補助コイルＬ_Ａがアンテナ６０から切り離され、補助コイルＬ_Ａに流れる電流Ｉ_ＬＡが、アンテナ６０とは独立した電流経路に流れる第２状態φ２と、を交互に繰り返すよう構成される。

したがって、第４から第６の実施例で説明した構成のみでなく、第３または第４の技術的思想によって導かれるさまざまな形式の自動チューニング補助回路が、本発明の技術的範囲に含まれる。

続いて、自動チューニング補助回路２００と、アンテナ６０の接続態様の変形例を説明する。

図２１（ａ）〜（ｆ）は、自動チューニング補助回路２００とアンテナ６０のカップリングの変形例を示す回路図である。図２１（ａ）〜（ｄ）では、自動チューニング補助回路２００がアンテナ６０と直接カップリングされる。図２１（ｅ）、（ｆ）では、自動チューニング補助回路２００がアンテナ６０と磁気的に結合される。

図２１（ａ）は、図１３、図１７、図２０と同様である。図２１（ｂ）では、自動チューニング補助回路２００は、共振用キャパシタＣ_ＰＸとカップリングされる。図２１（ｃ）のコイルＬ_ＰＸにはタップ６３が設けられる。自動チューニング補助回路２００の第１端子Ｐ１は、タップ６３と接続され、第２端子Ｐ２は、コイルＬ_ＰＸの一端と接続される。

図２１（ｄ）のアンテナ６０は、コイルＬ_ＰＸと直列に設けられた２つの共振用キャパシタＣ_ＰＸ１、Ｃ_ＰＸ２含む。自動チューニング補助回路２００の第１端子Ｐ１は、一方の共振用キャパシタＣ_ＰＸ２の一端に接続され、第２端子Ｐ２は、同じ共振用キャパシタＣ_ＰＸ２の他端と接続される。

図２１（ｅ）の電磁界抑制器は、コイルＬ_ＰＸと磁気的に結合された第２コイルＬ２をさらに備える。自動チューニング補助回路２００の第１端子Ｐ１は、第２コイルＬ２の一端と接続され、第２端子Ｐ２は、第２コイルＬ２の他端と接続される。

図２１（ｆ）の電磁界抑制器は、トランスＴ２をさらに備える。トランスＴ２の１次巻線Ｗ１は、コイルＬ_ＰＸと直列に設けられる。自動チューニング補助回路２００の第１端子Ｐ１は、トランスＴ２の２次巻線Ｗ２の一端と接続され、第２端子Ｐ２は、２次巻線Ｗ２の他端と接続される。

図２１（ａ）〜（ｆ）の変形例、あるいはこれらに類似する回路においても同様の効果が得られる。
また、図２１（ｃ）〜（ｆ）の構成では、図２１（ａ）、（ｂ）に比べて、自動チューニング補助回路２００の端子Ｐ１−Ｐ２間の電圧を下げることができる。したがって、自動チューニング補助回路２００を構成するスイッチに低耐圧素子を利用することができ、設計が容易となり、あるいは低コスト化できる。

（第２の実施の形態の変形例）
続いて、第２の実施の形態に適用可能ないくつかの変形例を説明する。

（変形例２．１）
図２２は、第４の変形例に係る電磁界抑制器６ｉを示す回路図である。この電磁界抑制器６ｉは、第２の実施の形態で説明した第４〜第７の実施例に係る電磁界抑制器６に加えて、電源回路６６を備える。電源回路６６は、図１１の電源回路６２に相当し、アンテナ６０の両端間に交流電圧Ｖ_ＡＣを印加する。交流電圧Ｖ_ＡＣは、正弦波であってもよいし、矩形波であってもよい。

この変形例によれば、交流電圧Ｖ_ＡＣの位相、振幅を調節することにより、コイルＬ_ＰＸが発生する磁束Φ_３を制御できる。その結果、送信コイルＬ_ＴＸが発生する磁束と打ち消しあう振幅、位相を有する磁束Φ_３を動的に生成できる。

（変形例２．２）
図２３は、第５の変形例に係る電磁界抑制器６ｊを示す回路図である。この電磁界抑制器６ｊは、第２の実施の形態で説明した第４〜第７の実施例に係る電磁界抑制器６に加えて、インピーダンス整合回路６８を備える。インピーダンス整合回路６８は、図１２のインピーダンス整合回路６４に相当し、アンテナ６０からみたインピーダンス、言い換えれば、アンテナ６０を含むコイル電流が流れる経路のインピーダンスを調節する。

インピーダンス整合回路６８の接続箇所は特に限定されない。たとえばインピーダンス整合回路６８は、自動チューニング補助回路２００に対して並列に設けられてもよい。あるいは、インピーダンス整合回路６８は、コイルＬ_ＰＸと直列に設けられてもよい。
図２１（ｂ）のトポロジーを採用する場合、インピーダンス整合回路６８は、共振用キャパシタＣ_ＰＸと並列な経路上に、自動チューニング補助回路２００と直列に接続してもよい。このように、インピーダンス整合回路６８はアンテナ６０から見たインピーダンスに影響を及ぼしうる箇所に配置すればよい。

この変形例によれば、インピーダンス整合回路６８のインピーダンスを調節することにより、インピーダンス整合回路６８の消費電力を制御できる。これにより電磁界抑制器６ｊが吸収する電力量を変化させることができ、漏洩磁界Ｓ２を低減することができる。

以上、本発明について、第１、第２の実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

続いてワイヤレス送電システム１の用途を説明する。
図２４は、ワイヤレス送電システム１を使用した自動車用の充電システム５００を示す図である。車両５０２は、２次電池５０４、充電回路５０６およびワイヤレス受電器４を搭載する。充電回路５０６は、ワイヤレス受電器４が受信した電力を受け、２次電池５０４を充電する。

たとえばワイヤレス送電器２の送信アンテナ２０は、地面に埋め込まれている。車両５０２の周辺には、電子機器５１０を持ったユーザ５１２が接近したり、あるいは車両５０２の周辺に、据え置き型の電子機器が設置される場合もある。したがって、充電システム５００において、送信アンテナ２０の漏洩磁場は低減する必要がある。

こうした用途では、送信アンテナ２０からの距離に応じて、許容される電磁界強度（ＥＭＩ強度）の仕様が規定される。電磁界抑制器６は、仕様を見たさない箇所Ｘに配置される。

電磁界抑制器６の動作は、以下のように把握することができる。
１． 微視的に見れば、電磁界抑制器６は、漏洩磁界Ｓ２を打ち消すため磁束Φ_３を発生するものと言える。

電磁界抑制器６が発生した磁束Φ_３には、漏洩磁界Ｓ２の低減に寄与しない漏洩磁束Φ_４も含まれ、この漏洩磁束Φ_４が新たなＥＭＩの問題を引き起こすことも考えられる。そこで好ましくは電磁界抑制器６のアンテナ６０は地下に埋め込まれる。そして、磁束Φ_４を地下側に集中させることにより、地上側のＥＭＩの問題を解決することができる。

２． 巨視的に見れば、電磁界抑制器６は、ワイヤレス送電器２とワイヤレス受電器４を含む「場」全体に作用し、位置Ｘの地上側の磁界を低減させるものと言える。この場合、電磁界抑制器６は、ワイヤレス送電器２が生成する漏洩磁束を、地下側に退けていると解釈することもできる。

これまでは図２、図２３に示すように、単一の電磁界抑制器６を設ける場合を説明したが、本発明はそれには限定されない。図２５は、変形例に係るワイヤレス送電システム１ａを示すブロック図である。図２５のワイヤレス送電システム１ａは、複数の電磁界抑制器６を備える。複数の電磁界抑制器６は、アレー状に配置してもよい。複数の電磁界抑制器６はそれぞれ、自動チューニング補助回路１００（２００）を備える。

上述のように、電磁界抑制器６は、そのアンテナ６０に流れる電流の位相を制御可能であることから、周辺の磁界と共振した状態を作り出すこともできる。つまり、中継器として動作させることも可能である。つまり複数の電磁界抑制器６はそれぞれ、漏洩電磁界を低減する第１モードと、電力信号Ｓ１を中継する第２モードが切りかえ可能である。なお、電磁界抑制器６が中継器として動作するか、電磁界抑制器として動作するか否かは、自動チューニング補助回路１００（２００）のスイッチングの位相θ_ＰＸなどに依存する。

このワイヤレス送電システム１ａによれば、ワイヤレス送電器２とワイヤレス受電器４の位置関係に応じて、各電磁界抑制器６の動作モードを制御することにより、送電と無関係な箇所におけるＥＭＩを低減できる。たとえば図２５において、ワイヤレス送電器２からワイヤレス受電器４に至る経路上に存在する電磁界抑制器６ｘは、第２モードにて動作させ、その経路の周辺の電磁界抑制器６ｙは、第１モードにて動作させてもよい。さらに離れた箇所の電磁界抑制器６ｚは動作を停止させてもよい。

実施の形態では、電力信号Ｓ１と同じ周波数で電磁界抑制器６の自動チューニング補助回路１００（２００）をスイッチングする場合について説明したが、本発明はそれには限定されない。ワイヤレス送電システム１において生ずる漏洩磁界Ｓ２には、高調波成分も含まれ、高調波成分もＥＭＩの規制の対象となる。特に、車両用の充電システムでは、９０ｋＨｚ付近の電力信号Ｓ１が使用され、その高調波はＡＭ帯に存在することになる。かかる状況においては、電磁界抑制器６の自動チューニング補助回路１００（２００）を、電力信号Ｓ１の周波数のＮ倍（Ｎは２以上の整数）でスイッチングしてもよい。これにより高調波の漏洩磁界Ｓ２を低減することができる。

また実施の形態では、電磁界抑制器６に含まれるスイッチの位相θ_ＰＸを、ワイヤレス送電器２の駆動電圧Ｖ_ＤＲＶを基準としてとる場合を説明したが、位相の基準はどこであっても構わない。

実施の形態にもとづき本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

１…ワイヤレス送電システム、２…ワイヤレス送電器、４…ワイヤレス受電器、６…電磁界抑制器、２０…送信アンテナ、Ｌ_ＴＸ…送信コイル、Ｃ_ＴＸ…共振用キャパシタ、４０…受信アンテナ、４２…整流回路、４４…平滑コンデンサ、４６…負荷、Ｌ_ＲＸ…受信コイル、Ｃ_ＲＸ…共振用キャパシタ、６０…アンテナ、Ｌ_ＰＸ…コイル、Ｃ_ＰＸ…共振用キャパシタ、６２…電源回路、６４…インピーダンス整合回路、６６…電源回路、６８…インピーダンス整合回路、１００…自動チューニング補助回路、１０２…コントローラ、Ｐ１…第１端子、Ｐ２…第２端子、ＳＷ１…第１スイッチ、ＳＷ２…第２スイッチ、ＳＷ３…第３スイッチ、ＳＷ４…第４スイッチ、２００…自動チューニング補助回路、２０２…コントローラ、Ｃ_Ａ１…第１補助キャパシタ、Ｃ_Ａ２…第２補助キャパシタ、Ｃ_Ａ３…第３補助キャパシタ、Ｃ_Ａ４…第４補助キャパシタ、Ｌ_Ａ１…第１補助コイル、Ｌ_Ａ２…第２補助コイル、Ｓ１…電力信号、Ｓ２…漏洩磁界。

Claims (17)

1. 共鳴型のワイヤレス送電システムに使用され、漏洩磁場を低減させる電磁界抑制器であって、
   コイルを含むアンテナと、
   前記アンテナと直列にカップリングされる自動チューニング補助回路と、
   を備え、
   前記自動チューニング補助回路は、
   前記アンテナと接続される第１端子および第２端子と、
   Ｎ個（Ｎは自然数）の補助キャパシタと、
   それぞれが、前記第１端子、前記第２端子、前記Ｎ個の補助キャパシタの端子のうち２つの間に設けられた複数のスイッチと、
   前記複数のスイッチそれぞれを、ワイヤレス送電器が送信する電力信号の周波数の整数倍のスイッチング周波数で、ワイヤレス送電器と同期してスイッチングするコントローラと、
   を備えることを特徴とする電磁界抑制器。
2. 前記Ｎ個の補助キャパシタは、第１補助キャパシタを含み、
   前記複数のスイッチは、第１スイッチおよび第２スイッチを含み、
   前記第１スイッチおよび前記第１補助キャパシタは、前記第１端子と前記第２端子の間に直列に設けられ、
   前記第２スイッチは、前記第１端子と前記第２端子の間に、前記第１スイッチおよび前記第１補助キャパシタに対して並列に設けられることを特徴とする請求項１に記載の電磁界抑制器。
3. 前記Ｎ個の補助キャパシタは、第２補助キャパシタをさらに含み、
   前記第２補助キャパシタは、前記第１端子と前記第２端子の間に、前記第２スイッチと直列に設けられることを特徴とする請求項２に記載の電磁界抑制器。
4. 前記複数のスイッチは、第１スイッチ、第２スイッチ、第３スイッチ、第４スイッチを含み、
   前記Ｎ個の補助キャパシタは、第１補助キャパシタを含み、
   前記第１スイッチおよび第２スイッチは、前記第１端子と前記第２端子の間に直列に設けられ、
   前記第３スイッチおよび前記第４スイッチは、前記第１端子と前記第２端子の間に、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチに対して並列な経路上に順に直列に設けられ、
   前記第１補助キャパシタは、前記第１スイッチと前記第２スイッチの接続点と、前記第３スイッチと前記第４スイッチの接続点との間の設けられることを特徴とする請求項１に記載の電磁界抑制器。
5. 共鳴型のワイヤレス送電システムに使用され、漏洩磁場を低減させる電磁界抑制器であって、
   コイルを含むアンテナと、
   前記アンテナとカップリングされる自動チューニング補助回路と、
   を備え、
   前記自動チューニング補助回路は、
   Ｎ個（Ｎは自然数）の補助キャパシタと、
   前記アンテナに流れる電流によって前記Ｎ個の補助キャパシタそれぞれを充電および放電するために設けられた複数のスイッチと、
   前記複数のスイッチをスイッチングすることにより、前記Ｎ個の補助キャパシタそれぞれの両端間にキャパシタ電圧を発生させるとともに、前記Ｎ個の補助キャパシタそれぞれのキャパシタ電圧に応じた補正電圧を、前記アンテナに印加せしめるコントローラと、
   を備えることを特徴とする電磁界抑制器。
6. 前記アンテナは、前記コイルと直列に設けられた共振用キャパシタをさらに含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電磁界抑制器。
7. 前記アンテナおよび前記自動チューニング補助回路の両端間に交流電圧を印加する電源回路をさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の電磁界抑制器。
8. 前記アンテナからみたインピーダンスを調節するインピーダンス整合回路をさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の電磁界抑制器。
9. 共鳴型のワイヤレス送電システムに使用され、漏洩磁場を低減させる電磁界抑制器であって、
   コイルを含むアンテナと、
   前記アンテナとカップリングされ、前記アンテナに補正電流を注入し、または前記アンテナから補正電流を引き抜く自動チューニング補助回路と、
   を備え、
   前記自動チューニング補助回路は、
   前記アンテナとカップリングされる第１端子および第２端子と、
   Ｎ個（Ｎは自然数）の補助コイルと、
   それぞれが、前記第１端子、前記第２端子、前記Ｎ個の補助コイルの端子のうち２つの間に設けられた複数のスイッチと、
   前記複数のスイッチそれぞれを、ワイヤレス送電器が送信する電力信号の周波数の整数倍のスイッチング周波数で、ワイヤレス送電器と同期してスイッチングするコントローラと、
   を含むことを特徴とする電磁界抑制器。
10. 前記複数のスイッチは、第１スイッチおよび第２スイッチを含み、
    前記Ｎ個の補助コイルは、第１補助コイルを含み、
    第１スイッチおよび第１補助コイルは、前記第１端子と前記第２端子の間に直列に設けられ、
    前記第２スイッチは、前記第１補助コイルに対して並列に設けられることを特徴とする請求項９に記載の電磁界抑制器。
11. 前記複数のスイッチは、第１スイッチ、第２スイッチ、第３スイッチ、第４スイッチを含み、
    前記Ｎ個の補助コイルは、第１補助コイルおよび第２補助コイルを含み、
    前記第１スイッチおよび前記第１補助コイルは、前記第１端子と前記第２端子の間に直列に設けられ、
    前記第２スイッチは、前記第１補助コイルに対して並列に設けられ、
    前記第３スイッチおよび前記第２補助コイルは、前記第１端子と前記第２端子の間に直列に設けられ、
    前記第４スイッチは、前記第２補助コイルに対して並列に設けられることを特徴とする請求項９に記載の電磁界抑制器。
12. 前記複数のスイッチは、第１スイッチ、第２スイッチ、第３スイッチ、第４スイッチを含み、
    前記Ｎ個の補助コイルは、第１補助コイルを含み、
    前記第１スイッチおよび前記第２スイッチは、前記第１端子と前記第２端子の間に直列に設けられ、
    前記第３スイッチおよび前記第４スイッチは、前記第１端子と前記第２端子の間に直列に、かつ前記第１スイッチおよび前記第２スイッチに対して並列に設けられ、
    前記第１補助コイルは、前記第１スイッチと前記第２スイッチの接続点と、前記第３スイッチと前記第４スイッチの接続点と、の間に設けられることを特徴とする請求項９に記載の電磁界抑制器。
13. 共鳴型のワイヤレス送電システムに使用され、漏洩磁場を低減させる電磁界抑制器であって、
    コイルを含むアンテナと、
    前記アンテナとカップリングされ、前記アンテナに補正電流を注入し、または前記アンテナから補正電流を引き抜く自動チューニング補助回路と、
    を備え、
    前記自動チューニング補助回路は、補助コイルを含み、（１）前記補助コイルが前記アンテナにカップリングされて、前記補助コイルに流れる電流に応じた補正電流を、前記アンテナに注入しもしくは前記アンテナから引き抜く第１状態と、（２）前記補助コイルが前記アンテナから切り離され、前記補助コイルに流れる電流が、前記アンテナとは独立した電流経路に流れる第２状態と、を交互に繰り返すよう構成されることを特徴とする電磁界抑制器。
14. 前記アンテナの両端間に交流電圧を印加する電源回路をさらに備えることを特徴とする請求項９から１３のいずれかに記載の電磁界抑制器。
15. 前記アンテナからみたインピーダンスを調節するインピーダンス整合回路をさらに備えることを特徴とする請求項９から１３のいずれかに記載の電磁界抑制器。
16. 電界、磁界、電磁界のいずれかを含む電力信号を送信するワイヤレス送電器と、
    前記ワイヤレス送電器からの電力信号を受信するワイヤレス受電器と、
    前記ワイヤレス送電器と前記ワイヤレス受電器の間に配置される請求項１から１５のいずれかに記載の電磁界抑制器と、
    を備えることを特徴とするワイヤレス送電システム。
17. 前記電磁界抑制器は、複数設けられ、各電磁界抑制器は、漏洩電磁界を低減する第１モードと、電力信号を中継する第２モードが切りかえ可能であることを特徴とする請求項１６に記載のワイヤレス送電システム。

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