(57)【要約】【課題】設置場所に応じて切断可能な無線電力伝送シートを提供する。【解決手段】第１段給電ポイントから等長の配線により接続したＮ個の送電コイルを有するものとして第１段送電コイルユニットを構成する。そして、Ｍ個の第１段送電コイルユニットの各第１段給電ポイントに、第２段給電ポイントから等長の配線により接続して第２段送電コイルユニットを構成する。この無線電力伝送シートでは、一部の送電コイルを切り取っても、第２段給電ポイントからの配線が切断されていない送電コイルは第２段給電ポイントへの給電により機能する。従って、設置場所に応じて切断しても、機能する送電コイルを有するものとなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送電コイルをフレキシブル基板に配置した無線電力伝送シートであって、
第１段給電ポイントから等長の配線により接続したＮ個の送電コイルを有する、Ｍ個の第１段送電コイルユニットの各第１段給電ポイントに、第２段給電ポイントから等長の配線により接続して第２段送電コイルユニットとした、
ことを特徴とする無線電力伝送シート。
【請求項２】
請求項１記載の無線電力伝送シートであって、
Ｍ個の第２段送電コイルユニットの各第２段給電ポイントに、第３段給電ポイントから等長の配線により接続して第３段送電コイルユニットとした、
無線電力伝送シート。
【請求項３】
請求項２記載の無線電力伝送シートであって、
Ｍ個の前記第２段送電コイルユニットと前記第３段送電コイルユニットとの関係を段階的に繰り返してなる、
無線電力伝送シート。
【請求項４】
請求項１ないし３のうちのいずれか１つの請求項に記載の無線電力伝送シートであって、
前記Ｎおよび前記Ｍは４である、
無線電力伝送シート。
【請求項５】
請求項４記載の無線電力伝送シートであって、
前記第２段給電ポイントから前記４個の第１段送電コイルユニットの第１給電ポイントまでの配線は、線対称性または回転対称性を有する配線である、
無線電力伝送シート。
【請求項６】
請求項５記載の無線電力伝送シートであって、
前記第２段給電ポイントから前記４個の第１段送電コイルユニットの第１給電ポイントまでの配線はＨ字形状の配線である、
無線電力伝送シート。
【請求項７】
請求項６記載の無線電力伝送シートであって、
前記第１給電ポイントから前記４個の送電コイルまでの配線は、Ｉ字形状の配線であり、
前記第２段給電ポイントから前記４個の第１段送電コイルユニットの第１給電ポイントまでの配線は前記第１給電ポイントから前記４個の送電コイルまでの配線が形成されていない経路に形成されている、
無線電力伝送シート。
【請求項８】
請求項１ないし７のうちのいずれか１つの請求項に記載の無線電力伝送シートであって、
前記第１段送電コイルユニットを形成するＮ個の送電コイルのうちの一部の送電コイルが切断された状態である、
無線電力伝送シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線電力伝送シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の無線電力伝送シートとしては、複数の送電コイルと複数の位置検出コイルとを重ねてマトリックス状に配置したものが提案されている（例えば、非特許文献１，２参照）。このシートでは、位置検出コイルにより受電機器の位置を検出し、検出した位置の送電コイルに給電することにより、受電機器をシート上の何処においても給電可能としている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】T. Sekitani, M. Takamiya, Y. Noguchi, S. Nakano, Y. Kato, T. Sakurai, and T. Someya, "A large-area wireless power-transmission sheet using printed organic transistors and plastic memsswitches," Nature materials, vol.6, no.6, pp.413-417, 2007.
【非特許文献２】M. Takamiya, T. Sekitani, Y. Miyamoto, Y. Noguchi, H. Kawaguchi, T. Someya, and T. Sakurai, "Wireless power transmission sheet with organic fets and plastic mems switches," Interna-tional Display Workshop (IDW), Sapporo, Japan, pp.95-98, 2007.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の無線電力伝送シートでは、マトリックス状に配置した送電コイルにマトリックス状の配線により給電するから、１つの送電コイルが切断されると、この送電コイルに縦横に接続された送電コイルの一部が機能しなくなる。このため、無線電力伝送シートの設置に応じて切断することが困難となる。
【０００５】
本発明の無線電力伝送シートは、設置場所に応じて切断可能な無線電力伝送シートを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の無線電力伝送シートは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の無線電力伝送シートは、
複数の送電コイルをフレキシブル基板に配置した無線電力伝送シートであって、
第１段給電ポイントから等長の配線により接続したＮ個の送電コイルを有する、Ｍ個の第１段送電コイルユニットの各第１段給電ポイントに、第２段給電ポイントから等長の配線により接続して第２段送電コイルユニットとした、
ことを特徴とする。
【０００８】
この本発明の無線電力伝送シートでは、第１段給電ポイントから等長の配線により接続したＮ個の送電コイルを有するものとして第１段送電コイルユニットを構成する。そして、Ｍ個の第１段送電コイルユニットの各第１段給電ポイントに、第２段給電ポイントから等長の配線により接続して第２段送電コイルユニットを構成する。従って、第２段送電コイルユニットには、第２段給電ポイントから等長の配線により接続されたＮ×Ｍ個の送電コイルがフレキシブル基板に配置されることになる。このため、第２段送電コイルユニットの第２段給電ポイントに給電することにより、すべての送電コイルに電力を供給可能となる。こうした本発明の無線電力伝送シートでは、一部の送電コイルを切り取っても、第２段給電ポイントからの配線が切断されていない送電コイルは第２段給電ポイントへの給電により機能する。従って、設置場所に応じて切断しても、機能する送電コイルを有するものとなる。この結果、設置場所に応じて切断可能な無線電力伝送シートとすることができる。また、各送電コイルは第２段給電ポイントから等長の配線により接続されているから、各送電コイルの配線による電磁気的特性のバラツキを抑制することができる。
【０００９】
こうした本発明の無線電力伝送シートにおいて、Ｍ個の第２段送電コイルユニットの各第２段給電ポイントに、第３段給電ポイントから等長の配線により接続して第３段送電コイルユニットとしたものとしてもよい。即ち、Ｍ個の第２段送電コイルユニットの各第２段給電ポイントに、第３段給電ポイントから等長の配線により接続して第３段送電コイルユニットを構成するのである。こうすれば、Ｎ×Ｍ×Ｍ個の送電コイルをフレキシブル基板に配置したものとすることができる。この場合も、各送電コイルは第３段給電ポイントから等長の配線により接続されているから、各送電コイルの配線による電磁気的特性のバラツキを抑制することができる。
【００１０】
この場合、Ｍ個の前記第２段送電コイルユニットと前記第３段送電コイルユニットとの関係を段階的に繰り返してなるものとしてもよい。即ち、Ｍ個の第３段送電コイルユニットの各第３段給電ポイントに、第４段給電ポイントから等長の配線により接続して第４段送電コイルユニットを構成したり、さらに、Ｍ個の第４段送電コイルユニットの各第４段給電ポイントに、第５段給電ポイントから等長の配線により接続して第５段送電コイルユニットを構成したりしてもよいのである。こうすれば、切断して用いることにより、任意の大きさ及び形状の無線電力伝送シートとすることができる。
【００１１】
本発明の無線電力伝送シートにおいて、前記Ｎおよび前記Ｍは４であるものとしてもよい。この場合、前記第２段給電ポイントから前記４個の第１段送電コイルユニットの第１給電ポイントまでの配線は、線対称性または回転対称性を有する配線であるものとしてもよい。また、第３段給電ポイントから４個の第２段送電コイルユニットの第２給電ポイントまでの配線を線対称性または回転対称性を有する配線としてもよいし、更に、第４段給電ポイントから４個の第３段送電コイルユニットの第３給電ポイントまでの配線を線対称性または回転対称性を有する配線としてもよい。線対称性を有する配線としては、第２段給電ポイントから４個の第１段送電コイルユニットの第１給電ポイントまでを「Ｈ」形状の配線を用いることができる。高段の給電ポイントから下段の給電ポイントへの配線についても同様である。この場合、第１給電ポイントから前記４個の送電コイルまでの配線はＩ字形状の配線であり、前記第２段給電ポイントから前記４個の第１段送電コイルユニットの第１給電ポイントまでの配線は前記第１給電ポイントから前記４個の送電コイルまでの配線が形成されていない経路に形成されているものとしてもよい。こうすれば、送電コイル間の隙間部における過剰な配線を抑制することができる。また、回転対称性を有する配線としては、第２段給電ポイントから４個の第１段送電コイルユニットの第１給電ポイントまでを「卍」形状の配線を用いることができる。高段の給電ポイントから下段の給電ポイントへの配線についても同様である。
【００１２】
本発明の無線電力伝送シートであって、前記第１段送電コイルユニットを形成するＮ個の送電コイルのうちの一部の送電コイルが切断された状態であるものとしてもよい。即ち、上述したように、第２段送電コイルユニットや第３段送電コイルユニットなどとして構成した無線電力伝送シートの一部の送電コイルを切り取った形状としてもよいのである。さらに、前記第１段送電コイルユニットを形成するＮ個の送電コイルのうちの一部の送電コイルが切断された状態と等値の状態であるものとしてもよい。即ち、第２段送電コイルユニットや第３段送電コイルユニットなどとして構成した無線電力伝送シートの一部の送電コイルを切り取った際に、機能していない送電コイルに関連する構成を予め形成しなかったものとしてもよいのである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の無線電力伝送シート２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】第１段送電コイルユニット３０の構成の概略を示す構成図である。
【図３】第１実施形態の無線電力伝送シート２０を円形状に切り取った無線電力伝送シート２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。
【図４】変形例の無線電力伝送シート２０Ｃの構成の概略を示す構成図である。
【図５】第２実施形態の無線電力伝送シート１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図６】変形例の無線電力伝送シート２２０の構成の概略を示す構成図である。
【図７】変形例の無線電力伝送シート３２０の構成の概略を示す構成図である。
【図８】変形例の無線電力伝送シート４２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための形態について説明する。図１は、第１実施形態の無線電力伝送シート２０の構成の概略を示す構成図である。第１実施形態の無線電力伝送シート２０は、図示するように、ポリイミドやポリエステルにより可撓性のあるシート状に形成されたフレキシブル基板にマトリックス状に形成した４つの第１段送電コイルユニット３０を備える第２段送電コイルユニットとして構成されている。４つの第１段送電コイルユニット３０は、その中央に各々第１段給電ポイント３６を有し、この各第１段給電ポイント３６は４つの第１段送電コイルユニット３０の中央に配置された第２段給電ポイント４０と等長で線対称性を有する「Ｈ」形状の第２段給電配線４２によって接続されている。第２段給電ポイント４０は、外部電源に接続する給電ライン４４により接続されている。
【００１５】
図２は、第１段送電コイルユニット３０の構成の概略を示す構成図である。図示するように、第１段送電コイルユニット３０は、左右上下対称に配置された４つの送電コイルユニット３１と、４つの送電コイルユニット３１の中央に配置された第１段給電ポイント３６と、を備える。送電コイルユニット３１は、スイッチ３４と、送電コイル３２と、共振用のコンデンサ３３とを有し、これらが直列に接続されており、その両端のスイッチ３４およびコンデンサ３３は「Ｉ」形状の給電配線３７および給電配線３８によって第１段給電ポイント３６に接続されている。送電コイル３２やコンデンサ３３、第１段給電ポイント３６、給電配線３７，３８は導電性材料（例えば銅）によりフレキシブル基板に形成されている。スイッチ３４はオンオフができればよいから、リレーを用いたり半導体スイッチを用いたりすることができる。
【００１６】
第１実施形態の無線電力伝送シート２０は、図１に示すように、各送電コイル３２が等間隔にマトリックス状に配置されており、「Ｈ」形状の第２段給電配線４２は「Ｉ」形状の給電配線３７，３８が形成されていない経路に形成されており、給電ライン４４は第２段給電配線４２や給電配線３７，３８が形成されていない経路に形成されている。各送電コイル３２は、第２段給電ポイント４０から見て等長の配線により接続されている。これにより、各送電コイル３２の給電配線の長さが異なることによる電磁気的特性のバラツキを抑制することができる。
【００１７】
第１実施形態の無線電力伝送シート２０では、第２段送電コイルユニットとして構成されているだけでなく、シートに載置された受電機器の載置位置を検出するためのセンサ（位置検出用コイルなど）も構成されているが、こうした受電機器の載置位置の検出等については本発明の中核をなさないから、その図示および説明は省略する。第２実施形態の無線電力伝送シート１２０やこれらの変形例でも同様である。
【００１８】
図３は、図１に示す正方形状の第１実施形態の無線電力伝送シート２０を円形状に切り取った無線電力伝送シート２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。無線電力伝送シート２０Ｂは、図示するように、四隅の送電コイル３２が半分程度切り取られて構成されている。この無線電力伝送シート２０Ｂでは、四隅の送電コイル３２以外の１２個の送電コイル３２に給電することができる。このように、第１実施形態の無線電力伝送シート２０は、設置場所に応じて切断して使用することができる。
【００１９】
以上説明した第１実施形態の無線電力伝送シート２０では、設置場所に応じて切断して使用することができる。しかも、各送電コイル３２は、第２段給電ポイント４０から見て等長の配線により接続されているから、各送電コイル３２の給電配線の長さが異なることによる電磁気的特性のバラツキを抑制することができる。
【００２０】
第１実施形態の無線電力伝送シート２０では、一部の送電コイル３２を切り取ったシート（例えば図３の無線電力伝送シート２０Ｂ）として用いるものとしたが、予め機能しない送電コイルを形成しないものとしてもよい。例えば、図４の変形例の無線電力伝送シート２０Ｃに示すように、円形状のフレキシブル基板に図１に示す第１実施形態の無線電力伝送シート２０の四隅の送電コイル３２を除いて形成して構成してもよい。この図４の無線電力伝送シート２０Ｃは、切り取りにより機能しない四隅の送電コイル３２の有する図３の無線電力伝送シート２０Ｂと等値の状態となるからである。
【００２１】
次に、第２実施形態の無線電力伝送シート１２０について説明する。図５は第２実施形態の無線電力伝送シート１２０の構成の概略を示す構成図である。図示するように、第２実施形態の無線電力伝送シート１２０は、第１実施形態の無線電力伝送シート２０から給電ライン４４を削除した４つの第２段送電コイルユニット２０Ｄをマトリックス状に配置し、その中央に第３段給電ポイント１４０を設け、第３段給電ポイント１４０と各第２段送電コイルユニット２０Ｄの各第２段給電ポイント４０とを等長で線対称性を有する「Ｈ」形状の第３段給電配線１４２により接続した第３段送電コイルユニットとして構成されている。なお、第３段給電ポイント１４０は、外部電源に接続する給電ライン１４４により接続されている。「Ｈ」形状の第３段給電配線１４２は、「Ｈ」形状の第２段給電配線４２や「Ｉ」形状の給電配線３７，３８が形成されていない経路に形成されており、給電ライン１４４は第２段給電配線４２や第３段給電配線１４２、給電配線３７，３８が形成されていない経路に形成されている。
【００２２】
以上説明した第２実施形態の無線電力伝送シート１２０でも第１実施形態の無線電力伝送シート２０と同様の効果、即ち、設置場所に応じて切断して使用することができるという効果や、各送電コイル３２の給電配線の長さが異なることによる電磁気的特性のバラツキを抑制することができるという効果を奏することができる。
【００２３】
第２実施形態の無線電力伝送シート１２０では、第１実施形態の無線電力伝送シート２０から給電ライン４４を削除した４つの第２段送電コイルユニット２０Ｄをマトリックス状に配置し、その中央に第３段給電ポイント１４０を設け、第３段給電ポイント１４０と各第２段送電コイルユニット２０Ｄの各第２段給電ポイント４０とを等長で線対称性を有する「Ｈ」形状の第３段給電配線１４２により接続して構成するものとした。さらに、図６の実施形態の無線電力伝送シート２２０に示すように、第２実施形態の無線電力伝送シート１２０から給電ライン１４４を削除した４つの第３段送電コイルユニット１２０Ｂをマトリックス状に配置し、その中央に第４段給電ポイント２４０を設け、第４段給電ポイント２４０と各第３段送電コイルユニット１２０Ｂの各第３段給電ポイント１４０とを等長で線対称性を有する「Ｈ」形状の第４段給電配線２４２により接続して構成してもよい。このように、第Ｐ（ｎ）段送電コイルユニットをマトリックス状に配置し、その中央に第Ｐ（ｎ＋１）段給電ポイントを設け、第Ｐ（ｎ＋１）段給電ポイントと各第Ｐ（ｎ）段送電コイルユニットの各第Ｐ（ｎ）段給電ポイントとを等長で線対称性を有する「Ｈ」形状の第Ｐ（ｎ＋１）段給電配線により接続して構成するように、段階的に繰り返して無線電力伝送シートを構成するものとしてもよい。
【００２４】
第１実施形態の無線電力伝送シート２０や第２実施形態の無線電力伝送シート１２０では、第Ｐ（ｎ＋１）段給電ポイントと各第Ｐ（ｎ）段送電コイルユニットの各第Ｐ（ｎ）段給電ポイントとを等長で線対称性を有する「Ｈ」形状の給電配線により接続するものとした。しかし、図７に例示する無線電力伝送シート３２０のように、第２段給電ポイント３４０と各第１段給電ポイント３６とを、等長で点対称な「卍」形状の第２段給電配線３４２により接続するものとしてもよい。この場合、第１段送電コイルユニット３０の「Ｉ」形状の給電配線３７，３８と第２段給電配線３４２とが同一経路とならないようにするため、図中左上の第１段送電コイルユニット３０と左下の第１段送電コイルユニット３０を９０度回転させている。この場合、外部電源に接続する給電ライン３４４は、その一部が第２段給電配線３４２と同一経路に形成されることになる。さらに、図８に例示する無線電力伝送シート４２０に示すように、図７の無線電力伝送シート３２０から給電ライン３４４を削除した４つの第２段送電コイルユニット３２０Ｂをマトリックス状に配置し、その中央に第３段給電ポイント４４０を設け、第３段給電ポイント３４０と各第２段送電コイルユニット３２０Ｂの各第２段給電ポイント３４０とを等長で点対称な「卍」形状の第３段給電配線４４２により接続して構成してもよい。このように、第Ｑ（ｎ）段送電コイルユニットをマトリックス状に配置し、その中央に第Ｑ（ｎ＋１）段給電ポイントを設け、第Ｑ（ｎ＋１）段給電ポイントと各第Ｑ（ｎ）段送電コイルユニットの各第Ｑ（ｎ）段給電ポイントとを等長で点対称な「卍」形状の第Ｑ（ｎ＋１）段給電配線により接続して構成するように、段階的に繰り返して無線電力伝送シートを構成するものとしてもよい。
【００２５】
第１実施形態の無線電力伝送シート２０では、「Ｈ」形状の第２段給電配線４２を「Ｉ」形状の給電配線３７，３８が形成されていない経路に形成した。また、第２実施形態の無線電力伝送シート１２０では、「Ｈ」形状の第３段給電配線１４２を、「Ｈ」形状の第２段給電配線４２や「Ｉ」形状の給電配線３７，３８が形成されていない経路に形成した。しかし、「Ｈ」形状の第２段給電配線４２を「Ｉ」形状の給電配線３７，３８が形成されている経路に形成してもよいし、「Ｈ」形状の第３段給電配線１４２を、「Ｈ」形状の第２段給電配線４２や「Ｉ」形状の給電配線３７，３８が形成されている経路に形成しても構わない。
【００２６】
第１実施形態の無線電力伝送シート２０や第２実施形態の無線電力伝送シート１２０では、４つの送電コイルユニット３１を上下左右に対称となるように配置し、「Ｉ」形状の給電配線３７，３８によって第１段給電ポイント３６に接続するものとした。しかし、４つの送電コイルユニット３１を上下にまたは左右に対称とならないように配置し、「Ｉ」形状ではない給電配線により第１段給電ポイントに接続するものとしてもよい。
【００２７】
第１実施形態の無線電力伝送シート２０や第２実施形態の無線電力伝送シート１２０では、第１段送電コイルユニット３０は４つの送電コイルユニット３１により構成されるものとした。しかし、第１段送電コイルユニットを２つ又は３つの送電コイルユニットや５以上の送電コイルユニットにより構成するものとしても構わない。また、第１実施形態の無線電力伝送シート２０や第２実施形態の無線電力伝送シート１２０では、第２段送電コイルユニット２０Ｄは４つの第１段送電コイルユニット３０により構成されるものとした。しかし、第２段送電コイルユニットを２つまたは３つの第１段送電コイルユニットや５以上の第２段送電コイルユニットにより構成するものとしても構わない。即ち、第Ｌ（ｎ＋１）段送電コイルユニットを複数の第Ｌ（ｎ）段送電コイルユニットにより構成するものとしてもよい。
【００２８】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、無線電力伝送シートの製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３０】
２０，２０Ｂ，２０Ｃ，１２０，２２０，３２０，４２０  無線電力伝送シート、２０Ｄ，３２０Ｂ  第２段送電コイルユニット、３０  第１段送電コイルユニット、３１  送電コイルユニット、３２  送電コイル、３３  コンデンサ、３４  スイッチ、３６  第１段給電ポイント、３７，３８  給電配線、４０，３４０  第２段給電ポイント、４２，３４２  第２段給電配線、４４，１４４，２４４  給電ライン、１４０，４４０  第３段給電ポイント、１４２，４４２  第３段給電配線、２４０  第４段給電ポイント、２４２  第４段給電配線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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