无线电力传输装置的制作方法

本发明涉及一种在供电模块与受电模块之间进行无线电力供给的无线电力传输装置。

背景技术：

近年来，笔记型PC(Personal Computer：个人计算机)、平板型PC、数字照相机、移动电话、便携式游戏机、耳机型音乐播放器、无线式头戴型耳机、助听器、记录器等人可携带使用的便携式的电子设备正快速普及。而且，这些便携式的电子设备的大部分中搭载有二次电池，需要定期充电。为了简化对该电子设备的二次电池的充电作业，通过在供电模块与搭载于电子设备的受电模块之间利用基于无线方式的电力传输的供电技术(使磁场变化来进行电力传输的无线电力传输技术)来对二次电池等供给电力的设备正不断增加。

作为无线电力传输技术，能够列举通过利用供电装置(供电模块)与受电装置(受电模块)所具备的谐振器(线圈)之间的谐振现象(磁场共振状态)使磁场耦合来进行电力传输的技术(例如参照专利文献1)。

在使用这样的无线电力传输技术来设计供电装置和受电装置时，为了减少进行无线电力传输时的电力损耗，要求提高由受电装置接受到的电力相对于向供电装置供给的电力的比率、即电力传输效率。

而且，也如专利文献2的背景技术(参照[0008]段～[0010]段)、专利文献3的无线电力传输系统的说明书中所记载的那样，一般来说，能够通过使供电装置和受电装置中具备的谐振器所具有的谐振频率与向供电装置供给的电力的电源频率(驱动频率)一致(或者使电源频率(驱动频率)与供电装置和受电装置中具备的谐振器所具有的谐振频率一致)，来使无线供电时的电力传输效率最大，这是已知的(参照专利文献3的[0013]段)，一般要求电力传输效率最大化而进行这样的设定。

另外，在通过利用供电模块与受电模块中具备的谐振器(线圈)之间的谐振现象(磁场共振状态)使磁场耦合来进行无线电力传输时，需要将受电模块接近供电模块且配置在能够从供电模块对受电模块进行供电的距离内(可供电区域)来进行使用。在这样的使用过程中，存在以下问题：在供电模块和受电模块不位于可供电区域内的情况下(待机状态)，在供电模块中始终持续供给电力以备受电模块接近配置于可供电区域，从而导致无意义地消耗电力(待机电力变大)。

特别地，存在以下危险：若待机状态下的供电模块的输入阻抗低于供电状态下的供电模块的输入阻抗，则在固定电压下流动的电流值比供电状态下的电流值高(参照式子：I＝V/Z_in)，待机状态下的待机电力(消耗电力)升高，并且供电模块所产生的热过量。

因此，本发明的发明者们发现，通过以如下方式设计无线电力传输装置，能够使未进行无线电力供给时的固定电压下流动的电流值比进行无线电力供给时的电流值低(参照式子：I＝V/Z_in)，来抑制待机状态下的待机电力(消耗电力)并且抑制发热或涡电流，上述方式为：使供电模块所具有的供电谐振器与受电模块所具有的受电谐振器的相对于电力的电源频率的传输特性的值具有两个峰值频带，且使将电源频率设定于与传输特性的两个峰值频带中的形成于高频侧的峰值频带相对应的频带时的、在供电模块与受电模块之间进行无线电力供给时的传输时输入阻抗(供电状态下的供电模块的输入阻抗)同未进行无线电力供给时的非传输时输入阻抗(待机状态下的供电模块的输入阻抗)的关系满足非传输时输入阻抗＞传输时输入阻抗的条件。

专利文献1：日本特开2013-239692号公报

专利文献2：日本特开2011-050140号公报

专利文献3：日本特开2012-182975号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

在上述条件下，为了进一步抑制待机状态下的待机电力(消耗电力)，考虑在供电模块或受电模块中设置若干检测部(电流检测等)，该检测部对将供电模块和受电模块配置于可供电区域内/外所引起的变化(电流的变化)进行检测，以该检测的结果为触发条件(trigger)来使供电模块进行电力供给的开始/切断。

另外，即使在设置有检测部的情况下，也存在需要每隔规定的时间间隔地(间歇地)使检测部动作的情况，存在该检测部的动作需要电力的情况。

因此，本发明的目的在于提供一种能够抑制消耗电力且能够顺畅地在利用无线电力进行的供电的切断与利用无线电力进行的供电之间转变的无线电力传输装置。

用于解决问题的方案

用于解决上述问题的一个发明是一种无线电力传输装置，其特征在于，在该无线电力传输装置中，供电模块所具有的供电谐振器与受电模块所具有的受电谐振器的、相对于电力的电源频率的传输特性的值具有两个峰值频带，且使将所述电源频率设定于与所述传输特性的两个峰值频带中的形成于高频侧的峰值频带相对应的频带时的、在所述供电模块与所述受电模块之间进行无线电力供给时的传输时输入阻抗同未进行无线电力供给时的非传输时输入阻抗的关系满足非传输时输入阻抗＞传输时输入阻抗的条件，该无线电力传输装置具备：振荡输出器，其能够进行对所述供电模块的电力供给的接通和断开的切换；电流检测器，其检测从所述振荡输出器向所述供电模块输入的电流值；比较电路，其将由所述电流检测器检测出的电流值与阈值进行比较，在判断为由所述电流检测器检测出的电流值为所述阈值以上的情况下，该比较电路输出第一信号，在判断为由所述电流检测器检测出的电流值为小于所述阈值的值的情况下，该比较电路输出第二信号，所述阈值被设定于在所述供电模块与所述受电模块之间进行无线电力供给时向所述供电模块输入的电流值同未在所述供电模块与所述受电模块之间进行无线电力供给时向所述供电模块输入的电流值之间；信号振荡器，其执行以规定周期交替重复输出振荡信号和暂停信号的间歇动作；以及逻辑电路，其基于从所述比较电路输出的信号与从所述信号振荡器输出的信号来进行逻辑运算，在该逻辑运算的结果满足从所述比较电路输出的信号为所述第二信号且从所述信号振荡器输出的信号为所述暂停信号这样的电力切断条件的情况下，该逻辑电路向所述振荡输出器输出使所述振荡输出器对所述供电模块的电力供给断开的断开控制信号，另一方面，在该逻辑运算的结果不满足所述电力切断条件的情况下，该逻辑电路向所述振荡输出器输出使所述振荡输出器对所述供电模块的电力供给接通的接通控制信号。

根据上述结构，能够通过满足非传输时输入阻抗＞传输时输入阻抗的条件，来使在供电模块与受电模块之间进行无线电力供给时的输入电流值高于未在供电模块与受电模块之间进行无线电力供给时的输入电流值。而且，在进行无线电力供给时的输入电流值与未进行无线电力供给时的输入电流值之间设置阈值。

而且，在由电流检测器检测出的从振荡输出器向供电模块输入的电流值为阈值以上的情况下，比较电路输出第一信号。在该情况下，从信号振荡器输出的信号无论是振荡信号还是暂停信号，逻辑电路均向振荡输出器输出使振荡输出器对供电模块的电力供给接通的接通控制信号，来使对供电模块的电力供给接通(供给)。

另一方面，在由电流检测器检测出的从振荡输出器向供电模块输入的电流值小于阈值的情况下，比较电路输出第二信号。

在该情况下，如果从信号振荡器输出的信号为振荡信号，则逻辑电路向振荡输出器输出使振荡输出器对供电模块的电力供给接通的接通控制信号，来使对供电模块的电力供给接通(供给)。另外，如果从信号振荡器输出的信号为暂停信号(满足从比较电路输出的信号为所述第二信号且从所述信号振荡器输出的信号为所述暂停信号这样的电力切断条件的情况下)，则逻辑电路向振荡输出器输出使振荡输出器对供电模块的电力供给断开的断开控制信号，来使对供电模块的电力供给断开(切断)。

由此，在无线电力传输装置中，在从进行无线电力供电的状态转变为未进行无线电力供电的状态时，能够通过使对供电模块的电力供给断开(切断)来抑制消耗电力。

另外，为了从未进行供电的状态向进行无线电力供电的状态转变，能够在未进行供电的状态下以规定周期重复进行电力供给的接通和断开(间歇动作)。由此，在成为能够在供电模块与受电模块之间进行供电的状态的情况下，能够通过间歇动作来使对供电模块的电力供给接通。由此，能够利用间歇动作来抑制消耗电力，并能够顺畅地从未进行供电的状态向进行无线电力供电的状态转变。

另外，用于解决上述问题的一个发明是如下的无线电力传输装置，其特征在于：使将所述电源频率设定在与所述传输特性的两个峰值频带中的形成于高频侧的峰值频带相对应的频带时的、所述供电谐振器与所述受电谐振器相对配置的状态下的无线电力传输装置的传输时输入阻抗、所述供电谐振器的附近配置有金属异物的状态下的无线电力传输装置的金属异物配置时输入阻抗以及所述供电模块的待机时输入阻抗的关系满足待机时输入阻抗＞传输时输入阻抗的条件且满足金属异物配置时输入阻抗＞传输时输入阻抗的条件，在金属异物配置时输入阻抗≥待机时输入阻抗的情况下，将所述阈值设置于在供电模块与受电模块之间进行无线电力供给时的传输时输入电流值同未在供电模块与受电模块之间进行无线电力供给而供电模块相对于电力传输处于待机状态时的待机时输入电流值之间，在待机时输入阻抗＞金属异物配置时输入阻抗的情况下，将所述阈值设置于在供电模块与受电模块之间进行无线电力供给时的传输时输入电流值同在供电模块所具有的供电谐振器的附近配置有金属异物时的金属异物配置时输入电流值之间。

根据上述结构，待机时输入电流值和金属异物配置时输入电流值被检测为小于阈值的值，因此在无线电力传输装置中，在从进行无线电力供电的状态转变为在供电模块所具有的供电谐振器的附近配置有金属异物的状态时，使对供电模块的电力供给断开(切断)，由此能够预先防止在供电谐振器的附近配置有金属异物的状态下由电力供给引起的不良情况(发热、涡电流)。

另外，为了在从供电模块所具有的供电谐振器的附近配置有金属异物的状态转变为进行无线电力供电的状态的情况下能够进行无线电力供电，能够在供电模块所具有的供电谐振器的附近配置有金属异物的状态下也以规定周期重复进行电力供给的接通和断开(间歇动作)。由此，在成为能够在供电模块与受电模块之间进行供电的状态的情况下，能够通过间歇动作来使对供电模块的电力供给接通。由此，能够顺畅地从配置有金属异物的状态向进行无线电力供电的状态转变。另外，在配置有金属异物的状态时，通过间歇动作暂时地允许对供电模块的电力供给，因而也能够抑制在供电谐振器的附近配置有金属异物的状态下由电力供给引起的发热、涡电流。

发明的效果

能够提供一种能够抑制消耗电力且能够顺畅地在利用无线电力进行的供电的切断与利用无线电力进行的供电之间转变的无线电力传输装置。

附图说明

图1是本实施方式所涉及的无线电力传输装置的结构图。

图2是利用等效电路来示出本实施方式所涉及的无线电力传输装置的说明图。

图3是连接于网络分析器的无线电力传输装置的说明图。

图4是谐振器之间的传输特性“S21”具有两个峰值时的说明图。

图5是反相谐振模式下的磁场矢量图。

图6是同相谐振模式下的磁场矢量图。

图7是对单峰性的传输特性“S21”进行说明的说明图。

图8是示出正常充电状态下的无线电力传输装置的等效电路的说明图。

图9是示出待机状态下的供电模块的等效电路的说明图。

图10是示出异常状态下的包含金属异物的供电模块的等效电路的说明图。

图11是示出测定实验的测定结果的图。

图12是电力供给接通和断开控制的流程图。

图13是电力供给接通和断开控制时的逻辑与表。

具体实施方式

下面对作为本发明的无线电力传输所使用的无线电力传输装置1进行说明。

(实施方式)

在本实施方式中，如图1所示，以搭载有供电模块2的充电器101和搭载有受电模块3的无线式头戴型耳机102为例来对无线电力传输装置1进行说明，该无线电力传输装置1将能够形成具有比周边的磁场强度小的磁场强度的磁场空间G1的(详细内容后述)、具备供电谐振器22的供电模块2和具备受电谐振器32的受电模块3作为主要结构要素。

(充电器101和无线式头戴型耳机102的结构)

如图1所示，充电器101具备供电模块2，该供电模块2具有供电线圈21和供电谐振器22。另外，无线式头戴型耳机102具备受电模块3，该受电模块3具有受电线圈31和受电谐振器32。而且，供电模块2的供电线圈21上经由电源电路5而连接有AC(alternating current：交流)/DC(DirectCurrent：直流)电源6。另外，在受电模块3的受电线圈31上经由对接收到的电力进行整流化的稳定电路7和用于防止过充电的充电电路8而连接有二次电池9。而且，稳定电路7、充电电路8以及二次电池9被配置为位于受电谐振器32的内周侧的位置处。在配置有这些稳定电路7、充电电路8以及二次电池9的受电谐振器32的内周侧，在充电时形成具有比周边的磁场强度小的磁场强度的磁场空间G1，详细内容在后面记述。此外，如图1所示，本实施方式的稳定电路7、充电电路8以及二次电池9是成为最终的电力的供电对象的被供电设备10，被供电设备10是连接于受电模块3的作为电力的供电对象的所有设备的总称。

供电线圈21发挥利用电磁感应将经由电源电路5从AC/DC电源6获得的电力向供电谐振器22供给的作用。如图2所示，该供电线圈21构成以电阻器R₁、线圈L₁以及电容器C₁为要素的RLC电路。此外，线圈L₁部分使用螺线管线圈。另外，将构成供电线圈21的电路元件所具有的合计的阻抗设为Z₁，在本实施方式中，将构成供电线圈21的以电阻器R₁、线圈L₁以及电容器C₁为要素的RLC电路(电路元件)所具有的合计的阻抗设为Z₁。另外，将供电线圈21中流通的电流设为I₁。此外，在本实施方式中，列举RLC电路为例对供电线圈21进行了说明，但是也可以设为RL电路的结构。

受电线圈31发挥如下作用：利用电磁感应来接收以磁场能量从供电谐振器22传输至受电谐振器32的电力，并经由稳定电路7和充电电路8向二次电池9供给该电力。如图2所示，该受电线圈31与供电线圈21同样地构成以电阻器R₄、线圈L₄以及电容器C₄为要素的RLC电路。此外，线圈L₄部分使用螺线管线圈。另外，将构成受电线圈31的电路元件所具有的合计的阻抗设为Z₄，在本实施方式中，将构成受电线圈31的以电阻器R₄、线圈L₄以及电容器C₄为要素的RLC电路(电路元件)所具有的合计的阻抗设为Z₄。另外，将连接于受电线圈31的被供电设备10(稳定电路7、充电电路8以及二次电池9)的合计的阻抗设为Z_L。另外，将受电线圈31中流通的电流设为I₄。此外，如图2所示，为方便起见，将连接于受电线圈31的被供电设备10(稳定电路7、充电电路8以及二次电池9)的各负载阻抗合起来设为电阻器R_L(相当于Z_L)来进行说明。另外，在本实施方式中，列举RLC电路为例对受电线圈31进行了说明，但是也可以设为RL电路的结构。

如图2所示，供电谐振器22构成以电阻器R₂、线圈L₂以及电容器C₂为要素的RLC电路。另外，如图2所示，受电谐振器32构成以电阻器R₃、线圈L₃以及电容器C₃为要素的RLC电路。而且，供电谐振器22和受电谐振器32均为谐振电路，发挥产生磁场共振状态的作用。在此，磁场共振状态(谐振现象)是指两个以上的线圈在谐振频带进行谐振。另外，将构成供电谐振器22的电路元件所具有的合计的阻抗设为Z₂，在本实施方式中，将构成供电谐振器22的以电阻器R₂、线圈L₂以及电容器C₂为要素的RLC电路(电路元件)所具有的合计的阻抗设为Z₂。另外，将构成受电谐振器32的电路元件所具有的合计的阻抗设为Z₃，在本实施方式中，将构成受电谐振器32的以电阻器R₃、线圈L₃以及电容器C₃为要素的RLC电路(电路元件)所具有的合计的阻抗设为Z₃。另外，将供电谐振器22中流通的电流设为I₂，将受电谐振器32中流通的电流设为I₃。

另外，对于供电谐振器22和受电谐振器32中的作为谐振电路的RLC电路，当将阻抗设为L、将电容器容量设为C时，利用(式1)确定的频率成为谐振频率。

[式1]

另外，供电谐振器22和受电谐振器32使用螺线管线圈。另外，使供电谐振器22与受电谐振器32的谐振频率一致。此外，供电谐振器22和受电谐振器32只要是使用了线圈的谐振器即可，也可以是螺旋型、螺线管型等的线圈。

另外，将供电线圈21与供电谐振器22之间的距离设为d12，将供电谐振器22与受电谐振器32之间的距离设为d23，将受电谐振器32与受电线圈31之间的距离设为d34(参照图4)。

另外，如图2所示，将供电线圈21的线圈L₁与供电谐振器22的线圈L₂之间的互感设为M₁₂，将供电谐振器22的线圈L₂与受电谐振器32的线圈L₃之间的互感设为M₂₃，将受电谐振器32的线圈L₃与受电线圈31的线圈L₄之间的互感设为M₃₄。另外，在供电模块2和受电模块3中，将线圈L₁与线圈L₂之间的耦合系数表述为k₁₂，将线圈L₂与线圈L₃之间的耦合系数表述为k₂₃，将线圈L₃与线圈L₄之间的耦合系数表述为k₃₄。

通过上述无线电力传输装置1(供电模块2和受电模块3)，能够在供电谐振器22与受电谐振器32之间产生磁场共振状态(谐振现象)。当在供电谐振器22与受电谐振器32谐振的状态下产生磁场共振状态时，能够将电力以磁场能量从供电谐振器22向受电谐振器32传输，从而将电力从具备供电模块2的充电器101向具备受电模块3的无线式头戴型耳机102传输，来对设置在无线式头戴型耳机102内的二次电池9进行充电。

(磁场空间的形成)

在本实施方式的无线电力传输装置1中，为了抑制在供电模块2和受电模块3的内部/周边产生的磁场的强度，能够形成使磁场强度减弱了的磁场空间G1或磁场空间G2。具体地说，如图1～图6所示，在利用谐振现象从供电模块2的供电谐振器22向受电模块3的受电谐振器32进行电力供给时，能够在供电谐振器22和受电谐振器32附近形成具有比周边的磁场强度小的磁场强度的磁场空间G1或磁场空间G2。如果将电子设备等配置于所形成的磁场空间G1或磁场空间G2，则能够减轻磁场的影响。

为了形成磁场空间G1/G2，通过设定(设计)使得示出供电谐振器22与受电谐振器32的相对于电源频率的传输特性“S21”的曲线图具有两个波峰频带、并将向供电模块供给的电力的电源频率设定为与两个波峰频带中的任一波峰频带对应的电源频率来实现。在本实施方式中，如图1～图6所示，为了在供电谐振器22与受电谐振器32之间形成磁场空间G1，而将电源频率设定为与两个波峰频带中的形成于高频侧的波峰频带对应的电源频率。此外，在想要在供电谐振器22和受电谐振器32的外侧形成磁场空间G2的情况下(参照图3)，将电源频率设定为与两个波峰频带中的形成于低频侧的波峰频带对应的电源频率。

在此，传输特性“S21”表示将无线电力传输装置1(供电模块2和受电模块3)连接于网络分析器110(例如安捷伦科技股份有限公司制造的E5061B等，参照图3)而测量出的信号，以分贝表示，数值越大则意味着电力传输效率越高。另外，电力传输效率是指在将无线电力传输装置1连接于网络分析器110的状态下输出至输入端子112的电力相对于从输出端子111向供电模块2供给的电力的比率。

具体地说，使用网络分析器110，一边改变向供电谐振器22供给的交流电力的电源频率，一边对供电谐振器22与受电谐振器32的相对于电源频率的传输特性“S21”进行分析。此时，如图4的曲线图所示，将横轴设为从输出端子111输出的交流电力的电源频率并将纵轴设为传输特性“S21”来进行分析。在此，在对供电谐振器22与受电谐振器32的传输特性“S21”进行测定时，如果供电线圈21与供电谐振器22之间的耦合强，则会对供电谐振器22与受电谐振器32之间的耦合状态造成影响，从而无法准确地测定供电谐振器22与受电谐振器32的传输特性“S21”，因此供电线圈21与供电谐振器22之间的距离d12需要保持为能够充分激励供电谐振器22来通过供电谐振器22生成磁场且使供电线圈21与供电谐振器22尽可能不耦合的距离。另外，基于相同的理由，受电谐振器32与受电线圈31之间的距离d34也需要保持为能够充分激励受电谐振器32来通过受电谐振器32生成磁场且使受电谐振器32与受电线圈31尽可能不耦合的距离。而且，进行设计使得分析出的供电谐振器22与受电谐振器32的传输特性“S21”的分析波形如图4所示那样具有形成于低频侧的波峰频带(f(Low P))和形成于高频侧的波峰频带(f(High P))这两个波峰频带(参照实线150)。

此外，为了如上述那样使供电谐振器22与受电谐振器32的传输特性“S21”的分析波形以波峰在低频侧和高频侧分开的方式具有两个波峰频带，通过调整供电谐振器22与受电谐振器32之间的距离d23、或调整供电谐振器22的RLC电路的R₂、L₂、C₂、受电谐振器32的RLC电路的R₃、L₃、C₃的电阻值、电感、电容器容量、耦合系数k₂₃等构成供电谐振器22和受电谐振器32的可变更的参数来实现。

而且，在供电谐振器22与受电谐振器32的传输特性“S21”的分析波形具有两个波峰频带的情况下，在将供给的交流电力的电源频率设定在形成于高频侧的波峰频带(f(High P))时，供电谐振器22与受电谐振器32以相反的相位成为谐振状态，如图5所示，供电谐振器22中流通的电流的方向(22A)与受电谐振器32中流通的电流的方向(32A)为相反的方向。其结果，如图5的磁场矢量图所示，产生于供电谐振器22的内周侧的磁场与产生于受电谐振器32的内周侧的磁场相互抵消，由此在供电谐振器22和受电谐振器32的内周侧由磁场产生的影响减少，从而能够形成具有比供电谐振器22和受电谐振器32的内周侧以外的磁场强度(例如供电谐振器22和受电谐振器32的外周侧的磁场强度)小的磁场强度的磁场空间G1。在此，将供电谐振器22中流通的电流的方向与受电谐振器32中流通的电流的方向为相反的方向的谐振状态称为反相谐振模式。

另一方面，在供电谐振器22与受电谐振器32的传输特性“S21”的分析波形具有两个波峰频带的情况下，在将供给的交流电力的电源频率设定在形成于低频侧的波峰频带(f(Low P))时，供电谐振器22与受电谐振器32以相同的相位成为谐振状态，如图6所示，供电谐振器22中流通的电流的方向(22A)与受电谐振器32中流通的电流的方向(32A)为相同的方向。其结果，如图6的磁场矢量图所示，产生于供电谐振器22的外周侧的磁场与产生于受电谐振器32的外周侧的磁场相互抵消，由此在供电谐振器22和受电谐振器32的外周侧由磁场产生的影响减少，从而能够形成具有比供电谐振器22和受电谐振器32的外周侧以外的磁场强度(例如供电谐振器22和受电谐振器32的内周侧的磁场强度)小的磁场强度的磁场空间G2。在此，将供电谐振器22中流通的电流的方向与受电谐振器32中流通的电流的方向为相同的方向的谐振状态称为同相谐振模式。

此外，一般来说，关于无线电力传输装置1，示出包括供电线圈21和供电谐振器22的供电模块2与包括受电谐振器32和受电线圈31的受电模块3的相对于电源频率的传输特性“S21”的曲线图如图7所示那样设定为具有单峰性的性质。所谓单峰性是指相对于电源频率的传输特性“S21”的峰值为一个，并且该峰值出现在谐振频带(f0)(参照图7的实线151)。

当设定为具有单峰性的性质时，关于供电模块2与受电模块3的传输特性“S21”，如图7的虚线151所示，在电源频率处于谐振频率f0的频带的情况下最大化(电力传输效率最大化)。因此，一般来说，为了使无线传输技术中的电力传输效率最大化，而设定为供电模块2与受电模块3的传输特性“S21”具有单峰性的性质，并将电源频率设定为谐振频率f0来进行使用。

(待机状态和金属异物接近时的问题)

在供电模块2和受电模块3不位于可供电区域内的情况下(待机状态)，存在以下问题：在供电模块2中始终持续供给电力以备受电模块3接近配置于可供电区域，从而导致无意义地消耗电力(待机电力变大)。

并且，当在供电模块2与受电模块3之间或供电模块2的周边放置金属异物(例如硬币、钉、夹具、钥匙等)时，金属异物会受到磁场的影响而引起涡电流。而且，当引起涡电流时，金属异物或供电模块2有时会产生过量的热。

因此，在本实施方式中，着眼于如下情况：如果使供电模块2相对于电力传输而待机时的供电模块2的输入阻抗Z_in(W)(待机状态：Waiting，相当于待机时输入阻抗)示出比正常充电时的无线电力传输装置1的输入阻抗Z_in(T)(正常充电状态：Transmission，相当于传输时输入阻抗)高的值，则在固定电压下，待机状态下的电流值低于正常充电状态下的电流值，从而能够抑制待机状态下的待机电力(消耗电力)。

另外，着眼于如下情况：如果使在供电模块2的附近存在金属异物的状态下的包含金属异物的供电模块2的输入阻抗Z_in(A)(异常状态：Abnormality，相当于金属异物配置时输入阻抗)示出比正常充电时的无线电力传输装置1的输入阻抗Z_in(T)(正常充电状态：Transmission，相当于传输时输入阻抗)高的值，则在固定电压下，异常状态下的电流值低于正常充电状态下的电流值，从而能够降低异常状态下的消耗电力并且能够抑制包含金属异物的供电模块2产生过量的热。

此外，广义而言，输入阻抗Z_in(W)(待机状态：Waiting，待机时输入阻抗)和输入阻抗Z_in(A)(异常状态：Abnormality，金属异物配置时输入阻抗)是未进行无线电力供给时的非传输时输入阻抗。

下面，使用无线电力传输装置1，来对供电模块2的附近存在金属异物的状态下的包含金属异物的供电模块2的输入阻抗Z_in(A)、正常充电时的无线电力传输装置1的输入阻抗Z_in(T)、以及供电模块2相对于电力传输而待机时的供电模块2的输入阻抗Z_in(W)进行测定并进行考察。

(测定实验)

在测定实验中使用的无线电力传输装置1中，供电线圈21构成以电阻器R₁、线圈L₁、电容器C₁为要素的RLC电路，线圈L₁部分使用线径为0.14mm的铜线材，将线圈直径设定为另外，供电谐振器22构成以电阻器R₂、线圈L₂以及电容器C₂为要素的RLC电路，线圈L₂部分使用线径为0.2mm的铜线材，且使用线圈直径为的螺线管型的线圈。另外，受电谐振器32构成以电阻器R₃、线圈L₃以及电容器C₃为要素的RLC电路，线圈L₃部分使用线径为0.1mm的铜线材，且使用线圈直径为的螺线管型的线圈。另外，受电线圈31构成以电阻器R₄、线圈L₄、电容器C₄为要素的RLC电路，线圈L₄部分使用线径为0.1mm的铜线材，将线圈直径设定为另外，在供电线圈21和供电谐振器22的内周侧配置厚度为300μm的圆筒状的磁性材料，以进一步减小所形成的磁场空间G1的磁场强度。同样地，也在受电谐振器32和受电线圈31的内周侧配置厚度为300μm的圆筒状的磁性材料。而且，将测定实验1～4中使用的无线电力传输装置1中的R₁、R₂、R₃、R₄的值分别设定为1.5Ω、2.6Ω、2.1Ω、0.6Ω。另外，将L₁、L₂、L₃、L₄的值分别设定为13μH、18μH、7μH、2.5μH。另外，将C₁、C₂、C₃、C₄的值分别设定为2nF、1.4nF、3.6nF、10nF。另外，供电谐振器22和受电谐振器32的谐振频率为1MHz。另外，耦合系数k₁₂为0.32，耦合系数k₂₃为0.15，耦合系数k₃₄为0.93。

在测定实验中，通过阻抗分析器(在本实施方式中使用安捷伦科技股份有限公司制造的E5061B)对如图8所示那样正常地进行无线传输时的无线电力传输装置1的输入阻抗Z_in(T)、如图9所示那样供电模块2相对于无线电力传输而待机时的供电模块2的输入阻抗Z_in(W)、以及如图10所示那样供电模块2的附近存在金属异物的状态下的包含金属异物的供电模块2的输入阻抗Z_in(A)进行测定。另外，在测定实验中，将铝用作金属异物来进行测定。此外，在测定实验中，使用100Ω的电阻器(R_L)来代替稳定电路7、充电电路8以及二次电池9。另外，在对包含金属异物的供电模块2的输入阻抗Z_in(A)进行测定时，对图10所示的供电谐振器22与金属异物60之间的距离d23为3mm的情况和该距离d23为2mm的情况进行测定。另外，谐振频率f0为1MHz，同相谐振模式下的峰值频带的频率(f(Low P))为0.94MHz，反相谐振模式下的峰值频带的频率(f(High P))为1.05MHz。

(测定实验)

在测定实验中，对输入阻抗Z_in(T)和输入阻抗Z_in(W)、以及设金属异物60是直径为且厚度为0.5mm的圆柱形状的铝片A并且供电谐振器22与金属异物60之间的距离d23为3mm的情况下的输入阻抗Z_in(A)进行测定。图11中示出该测定的结果。

观察图11的测定结果(铝片A，d23＝3mm)可知如下情况：满足输入阻抗Z_in(W)＞输入阻抗Z_in(T)的关系和输入阻抗Z_in(A)(铝片A)＞输入阻抗Z_in(T)的关系的条件频带形成于0.955MHz～1.06MHz的范围。根据上述情况，通过将电源频率设定于条件频带(0.955MHz～1.06MHz)的范围，在固定电压下，待机状态下的电流值低于正常充电状态下的电流值，能够抑制待机状态下的待机电力(消耗电力)，另外，在固定电压下，异常状态下的电流值低于正常充电状态下的电流值，从而能够降低异常状态下的消耗电力并且能够抑制包含金属异物的供电模块2产生过量的热。

另外，在本实施方式中，能够如上所述那样形成磁场空间G1/G2。在该情况下，可知能够形成磁场空间的频率处于上述条件频带(0.955MHz～1.06MHz)的范围内且处于反相谐振模式下的频带(f(High P))(同相谐振模式下的频带(f(Low P))在上述条件频带的范围外)。

(各输入阻抗Z_in(A)、Z_in(W)、Z_in(T)的设计式)

根据上述情况，在本发明中，设计为在将电源频率设定在反相谐振模式下的频带(f(High P))时，满足输入阻抗Z_in(W)＞输入阻抗Z_in(T)的关系和输入阻抗Z_in(A)(铝片A)＞输入阻抗Z_in(T)的关系。

具体地说，若为了求出正常充电状态下的输入阻抗Z_in(T)而利用等效电路示出包含被供电设备10的无线电力传输装置1的结构，则如图8所示。而且，根据图9的等效电路，输入阻抗Z_in(T)能够如(式2)那样表述。

[式2]

(k_ij是L_i与L_j之间的耦合系数)

…(式2)

而且，本实施方式中的无线电力传送装置1的供电线圈21、供电谐振器22、受电谐振器32以及受电线圈31的阻抗Z₁、Z₂、Z₃、Z₄、Z_L能够分别如(式3)那样表述。

[式3]

Z_L＝R_L

…(式3)

接着，若将(式3)导入至(式2)，则成为(式4)那样。

[式4]

另外，若为了求出待机状态下的输入阻抗Z_in(W)而利用等效电路示出供电模块2的结构，则如图9所示。而且，根据图9的等效电路，输入阻抗Z_in(W)能够如(式5)那样表述。

[式5]

另外，若为了求出供电模块2的附近存在金属异物60的状态下的包含金属异物60的供电模块2的输入阻抗Z_in(A)而利用等效电路示出包含金属异物60的供电模块2的结构，则如图10所示。在此，将金属异物60视为以电阻器R_m和线圈L_m为要素的RL电路(将供电谐振器22的线圈L₂与金属异物60的线圈L_m之间的互感设为M_2m、将线圈L₂与线圈L_m之间的耦合系数设为k_2m)。而且，根据图10的等效电路，输入阻抗Z_in(A)能够如(式6)那样表述。

[式6]

根据上述情况，在将电源频率设定在反相谐振模式下的频带(f(High P))时，基于利用上述等效电路示出的关系式(式4)～(式6)，将针对所设定的电源频率的各输入阻抗Z_in的关系设计为满足输入阻抗Z_in(W)＞输入阻抗Z_in(T)的关系和输入阻抗Z_in(A)(铝片A)＞输入阻抗Z_in(T)的关系。

此外，为了基于利用上述等效电路示出的关系式(式4)～(式6)设计为满足输入阻抗Z_in(W)＞输入阻抗Z_in(T)的关系和输入阻抗Z_in(A)(铝片A)＞输入阻抗Z_in(T)的关系，将供电线圈21的RLC电路的R₁、L₁、C₁、供电谐振器22的RLC电路的R₂、L₂、C₂、受电谐振器32的RLC电路的R₃、L₃、C₃、受电线圈31的RLC电路的R₄、L₄、C₄的电阻值、电感、电容器容量、互感以及耦合系数k₁₂、k₂₃、k₃₄等用作在设计/制造阶段等中可变更的参数。

(电源电路5)

在本实施方式中，如图2所示，在AC/DC电源6与供电模块2之间连接有电源电路5。将电源电路5设为包含振荡输出器11、电流检测器12、比较电路13、信号振荡器14以及逻辑电路15的结构。

振荡输出器11由振荡器(逆变器电路等)、开关电路等构成，其中，该振荡器(逆变器电路等)将电力的电源频率设定为规定的值，该开关电路能够通过来自外部的控制信号(后述的接通控制信号、断开控制信号)来进行对供电模块2的电力供给的接通和断开的切换。

电流检测器12是能够对从振荡输出器11向供电模块2输出的电流值进行检测的电流计。此外，在本实施方式中，通过测定电压来测定电流值。

比较电路13是如下的比较器：将预先设定的阈值与由电流检测器12检测出的电流值进行比较，在判断为由电流检测器12检测出的电流值为阈值以上的情况下，该比较电路13输出低[0](第一信号)，在判断为由电流检测器12检测出的电流值为小于阈值的值的情况下，该比较电路13输出高[1](第二信号)。

在此，阈值被设置于在从供电模块2对受电模块3进行无线电力供给时向供电模块2输入的电流值与未从供电模块2对受电模块3进行无线电力供给时向供电模块2输入的电流值之间。

具体地说，在输入阻抗Z_in(A)≥输入阻抗Z_in(W)的情况下，将阈值设置于在供电模块2与受电模块3之间进行无线电力供给时(正常充电状态)的电流值(传输时输入电流值)同处于待机状态时的电流值(待机时输入电流值)之间。另外，在输入阻抗Z_in(W)＞输入阻抗Z_in(A)的情况下，将阈值设置于在供电模块2与受电模块3之间进行无线电力供给时(正常充电状态)的电流值(传输时输入电流值)同在供电模块2所具有的供电谐振器22的附近配置有金属异物60时(异常状态)的电流值(金属异物配置时输入电流值)之间。此外，如果是满足左述条件的范围，则能够自由地设定阈值。

信号振荡器14执行以规定周期交替重复输出低[0](振荡信号)与高[1](暂停信号)的间歇动作。作为规定周期的占空比，能够任意设定。

逻辑电路15基于从比较电路13输出的低[0](第一信号)或高[1](第二信号)与从信号振荡器14输出的低[0](振荡信号)或高[1](暂停信号)来进行逻辑与运算，在其结果是逻辑与为高[1]的情况下(满足电力切断条件的情况下)，向振荡输出器11输出使对供电模块2的电力供给断开的断开控制信号。另一方面，在逻辑与运算的结果是逻辑与为低[0]的情况下(不满足电力切断条件的情况下)，向振荡输出器11输出使对供电模块2的电力供给接通的接通控制信号。

此外，在本实施方式中，将逻辑与电路用作逻辑电路15，但也可以将逻辑或电路用作逻辑电路15。在该情况下，将从比较电路13输出的第一信号设为高[1]，将第二信号设为低[0]，将从信号振荡器14输出的振荡信号设为高[1]，将暂停信号设为低[0]。而且，基于从比较电路13输出的低[0](第二信号)或高[1](第一信号)与从信号振荡器14输出的低[0](暂停信号)或高[1](振荡信号)进行逻辑或运算，在其结果是逻辑或为高[1]的情况下，向振荡输出器11输出使对供电模块2的电力供给接通的接通控制信号。另一方面，在逻辑或运算的结果是逻辑或为低[0]的情况下(满足电力切断条件的情况下)，向振荡输出器11输出使对供电模块2的电力供给断开的断开控制信号。

(电力供给接通和断开控制流程)

接着，根据图12的流程图和图13的逻辑与表来对由电源电路5执行的电力供给接通和断开控制进行说明。

首先，利用电流检测器12进行电流值的检测(S11)。然后，比较电路13判断检测出的电流值是否为上述的阈值(预先设定)以上(S12)。

然后，在检测出的电流值为阈值以上的情况下(S12：是)，比较电路13对逻辑电路15输出低[0](第一信号)(S13)。另一方面，在检测出的电流值不为阈值以上的情况下(S12：否)，比较电路13对逻辑电路15输出高[1](第二信号)(S14)。

另外，信号振荡器14执行间歇动作(S15)。具体地说，信号振荡器14向逻辑电路15以规定周期交替重复输出低[0](振荡信号)与高[1](暂停信号)(S16)。

接着，逻辑电路15基于从比较电路13输出的低[0](第一信号)或高[1](第二信号)与从信号振荡器14输出的低[0](振荡信号)或高[1](暂停信号)来进行逻辑与运算(参照图13)，判断其结果是否是逻辑与为低[0](S17)。

然后，在逻辑与为低[0]的情况下(S17：是)，向振荡输出器11输出使对供电模块2的电力供给接通的接通控制信号(S18)。其结果，振荡输出器11对供电模块2进行电力供给(接通开关电路)。

另一方面，在逻辑与不为低[0]的情况下(即，逻辑与为高[1]的情况下)(S17：否)，向振荡输出器11输出使对供电模块2的电力供给断开的断开控制信号(S19)。其结果，振荡输出器11切断对供电模块2的电力供给(断开开关电路)。

通过重复进行上述过程，来进行电力供给接通和断开控制。

(效果)

根据上述结构，通过满足输入阻抗Z_in(A)和输入阻抗Z_in(W)(非传输时输入阻抗)＞输入阻抗Z_in(T)(传输时输入阻抗)的条件，能够使在供电模块2与受电模块3之间进行无线电力供给时(正常充电状态)的输入电流值高于未在供电模块2与受电模块3之间进行无线电力供给时(待机状态、异常状态)的输入电流值。而且，在进行无线电力供给时的输入电流值与未进行无线电力供给时的输入电流值之间设置阈值。

而且，在由电流检测器12检测出的从振荡输出器11向供电模块2输入的电流值为阈值以上的情况下，比较电路13输出第一信号。在该情况下，在从信号振荡器14输出的信号为振荡信号和暂停信号中的任一信号的情况下，逻辑电路15均向振荡输出器11输出使对供电模块2的电力供给接通的接通控制信号，来使对供电模块2的电力供给接通(供给)。

另一方面，在由电流检测器12检测出的从振荡输出器11向供电模块2输入的电流值小于阈值的情况下，比较电路13输出第二信号。

在该情况下，在从信号振荡器14输出的信号为振荡信号的情况下，逻辑电路15向振荡输出器11输出使对供电模块2的电力供给接通的接通控制信号，来使对供电模块2的电力供给接通(供给)。另外，在从信号振荡器14输出的信号为暂停信号的情况下(满足从比较电路13输出的信号为第二信号且从信号振荡器14输出的信号为暂停信号这样的电力切断条件的情况下)，逻辑电路15向振荡输出器11输出使对供电模块2的电力供给断开的断开控制信号，来使对供电模块2的电力供给断开(切断)。

由此，在无线电力传输装置1中，在从进行无线电力供电的状态转变为未进行无线电力供电的状态时，使对供电模块2的电力供给断开(切断)，由此能够抑制消耗电力。

另外，为了从未进行供电的状态向进行无线电力供电的状态转变，能够在未进行供电的状态下以规定周期重复进行电力供给的接通和断开(间歇动作)。由此，在成为能够在供电模块2与受电模块3之间进行供电的状态的情况下，能够通过间歇动作来使对供电模块2的电力供给接通。由此，能够利用间歇动作抑制消耗电力，并能够顺畅地从未进行供电的状态向进行无线电力供电的状态转变。

另外，根据上述结构，通过使处于待机状态时的电流值和配置有金属异物60时(异常状态)的电流值被检测为小于阈值的值，从而在无线电力传输装置1中，在从进行无线电力供电的状态转变为在供电模块2所具有的供电谐振器22的附近配置有金属异物60的状态时，通过使对供电模块2的电力供给断开(切断)，能够预先防止在供电谐振器22的附近配置有金属异物60的状态下产生由电力供给引起的不良情况(发热、涡电流)。

另外，为了在从供电模块2所具有的供电谐振器22的附近配置有金属异物60的状态转变为能够进行无线电力供电的状态的情况下能够进行无线电力供电，能够在供电模块2所具有的供电谐振器22的附近配置有金属异物60的状态下也以规定周期重复进行电力供给的接通和断开(间歇动作)。由此，在成为能够在供电模块2与受电模块3之间进行供电的状态的情况下，能够通过间歇动作来使对供电模块2的电力供给接通。由此，能够顺畅地从配置有金属异物60的状态向进行无线电力供电的状态转变。另外，在配置有金属异物60的状态时，只是通过间歇动作暂时地允许对供电模块2的电力供给，因此也能够抑制在供电谐振器22的附近配置有金属异物60的状态下由电力供给引起的发热、涡电流。

(变形例)

在上述实施方式中，针对将电源频率设定在与传输特性的两个峰值频带中的形成于“高频侧”的峰值频带相对应的频带的情况下的无线电力传输装置1说明了由电源电路5执行的电力供给接通和断开控制，但在将电源频率设定在与所述传输特性的两个峰值频带中的形成于“低频侧”的峰值频带相对应的频带的情况下也能够执行电力供给接通和断开控制。

在该情况下，无线电力传输装置的特征在于，在无线电力传输装置中，供电模块所具有的供电谐振器与受电模块所具有的受电谐振器的、相对于电力的电源频率的传输特性的值具有两个峰值频带，且使将所述电源频率设定在与所述传输特性的两个峰值频带中的形成于低频侧的峰值频带相对应的频带时的、在所述供电模块与所述受电模块之间进行无线电力供给时的传输时输入阻抗同未进行无线电力供给时的非传输时输入阻抗的关系满足非传输时输入阻抗＜传输时输入阻抗的条件，该无线电力传输装置具备：振荡输出器，其能够进行对所述供电模块的电力供给的接通和断开的切换；电流检测器，其对从所述振荡输出器向所述供电模块输入的电流值进行检测；比较电路，其将由所述电流检测器检测出的电流值与阈值进行比较，在判断为由所述电流检测器检测出的电流值为所述阈值以下的情况下，该比较电路输出第一信号，在判断为由所述电流检测器检测出的电流值为大于所述阈值的值的情况下，该比较电路输出第二信号，所述阈值被设置于在所述供电模块与所述受电模块之间进行无线电力供给时向所述供电模块输入的电流值同未在所述供电模块与所述受电模块之间进行无线电力供给时向所述供电模块输入的电流值之间；信号振荡器，其执行以规定周期交替重复输出振荡信号和暂停信号的间歇动作；以及逻辑电路，其基于从所述比较电路输出的信号与从所述信号振荡器输出的信号来进行逻辑运算，在该逻辑运算的结果满足从所述比较电路输出的信号为所述第二信号且从所述信号振荡器输出的信号为所述暂停信号这样的电力切断条件的情况下，该逻辑电路向所述振荡输出器输出使所述振荡输出器对所述供电模块的电力供给断开的断开控制信号，另一方面，在该逻辑运算的结果不满足所述电力切断条件的情况下，该逻辑电路向所述振荡输出器输出使所述振荡输出器对所述供电模块的电力供给接通的接通控制信号。

根据上述结构，通过满足非传输时输入阻抗＜传输时输入阻抗的条件，在供电模块与受电模块之间进行无线电力供给时的输入电流值低于未在供电模块与受电模块之间进行无线电力供给时的输入电流值。而且，在进行无线电力供给时的输入电流值与未进行无线电力供给时的输入电流值之间设置阈值。

而且，在由电流检测器检测出的从振荡输出器向供电模块输入的电流值为阈值以下的情况下，比较电路输出第一信号。在该情况下，从信号振荡器输出的信号无论是振荡信号还是暂停信号，逻辑电路均向振荡输出器输出使振荡输出器对供电模块的电力供给接通的接通控制信号，来使对供电模块的电力供给接通(供给)。

另一方面，在由电流检测器检测出的从振荡输出器向供电模块输入的电流值大于阈值的情况下，比较电路输出第二信号。

在该情况下，如果从信号振荡器输出的信号为振荡信号，逻辑电路向振荡输出器输出使振荡输出器对供电模块的电力供给接通的接通控制信号，来使对供电模块的电力供给接通(供给)。另外，如果从信号振荡器输出的信号为暂停信号(满足从比较电路输出的信号为所述第二信号且从所述信号振荡器输出的信号为所述暂停信号这样的电力切断条件的情况下)，逻辑电路向振荡输出器输出使振荡输出器对供电模块的电力供给断开的断开控制信号，来使对供电模块的电力供给断开(切断)。

由此，在无线电力传输装置中，在从进行无线电力供电的状态转变为未进行无线电力供电的状态时，能够通过使对供电模块的电力供给断开(切断)来抑制消耗电力。

另外，为了从未进行供电的状态向进行无线电力供电的状态转变，能够在未进行供电的状态下以规定周期重复进行电力供给的接通和断开(间歇动作)。由此，在成为能够在供电模块与受电模块之间进行供电的状态的情况下，能够通过间歇动作使对供电模块的电力供给接通。由此，能够利用间歇动作抑制消耗电力，并能够顺畅地从未进行供电的状态向进行无线电力供电的状态转变。

(其它实施方式)

另外，在上述制造方法的说明中，例示无线式头戴型耳机102进行了说明，但只要是具备二次电池的设备即可，也能够使用于平板型PC、数字照相机、移动电话、耳机型音乐播放器、助听器、集音器等。

另外，在上述说明中，例示通过利用供电模块2和受电模块3所具备的谐振器(线圈)之间的谐振现象(磁场共振状态)使磁场耦合来进行电力传输的无线电力传输装置1进行了说明，但是也能够应用于利用供电装置和受电装置所具备的线圈之间的谐振和电磁感应来进行电力传输的无线电力传输装置。

另外，在上述说明中，假设将无线电力传输装置1搭载于携带式电子设备的情形进行了说明，但是其用途并不限定于这些小型设备，通过按照所需电量变更规格，例如也能够搭载于比较大型的电动汽车(EV)的无线充电系统、更小型的医疗用的无线式胃镜等。

在以上的详细说明中，为了能够更容易地理解本发明而以特征部分为中心进行了说明，但本发明并不限定于以上详细说明所记载的实施方式/实施例，也能够应用于其它实施方式/实施例，应尽可能广地解释其应用范围。另外，在本说明书中使用的用语和语法用于准确地对本发明进行说明，并非用于限制本发明的解释。另外，能够认为如果是本领域技术人员则能够根据本说明书所记载的发明的概念而容易地推想出本发明的概念所包含的其它结构、系统、方法等。因而，权利要求书的记载应视为在不脱离本发明的技术思想的范围内包含等同的结构。另外，为了充分地理解本发明的目的和本发明的效果，期望充分地参考已经公开的文献等。

附图标记翻译

1：无线电力传输装置；2：供电模块；3：受电模块；5：电源电路；6：AC/DC电源；7：稳定电路；8：充电电路；9：二次电池；10：被供电设备；11：振荡输出器；12：电流检测器；13：比较电路；14：信号振荡器；15：逻辑电路；21：供电线圈；22：供电谐振器；31：受电线圈；32：受电谐振器；60：金属异物；101：充电器；102：无线式头戴型耳机。