結合係数

Philips ResearchのEberhard Waffenschmidtによる

受電側コイルが伝送側コイルから一定の距離で離れると、伝送側コイルから発生する磁束が受電側コイルを通過して電力伝送を担うのはほんの一部しかありません。受電側コイルに届く磁束が多いほどコイル間の結合はよくなります。この結合の程度は結合係数kで表します。

結合係数は0から1までの値になります。係数が1のときは、発生した磁束の全量が受電側コイルを通過して、完全結合になります。係数が0のときは、システムの伝送側コイルと受電側コイルが互いに何ら作用しあわない状態にあります。
結合係数はインダクタ間の距離とインダクタの相対サイズによって決まります。また、コイルの形状とコイル間の角度も結合係数に影響します。軸方向に整合したコイルをその位置からずらすとk値が小さくなります。30 mm径の平板コイルの代表的配置を例に軸方向のずれによるk値への影響を図6に示します。平行状態にあるコイルを水平軸（X軸）に沿ってずらしたときの距離に応じた測定と計算による結合係数を示しています。0.3から0.6の範囲にある結合係数が代表的です。結合係数が負の数値のときは、受電側コイルが磁束を「裏側」から捕捉していることを表します。
結合係数は次式で定義されます：

上式は結合インダクタに関する一般の方程式系から導いたものです：

上式において、U₁およびU₂はコイルに印加された電圧；I₁およびI₂はコイルを流れる電流；L₁およびL₂は自己インダクタンス；L₁₂は結合インダクタンス；ω = 2πfは角周波数です。
既存システムの結合係数はオープンループ相対電圧uで測定できます：

2つのコイルのインダクタンスが同じ値であれば、オープンループ電圧uの測定値はkと等しいことになります。