(57)【要約】  アンテナ装置（１０）は、第１非接触伝送システムのコイルアンテナ（１１）および第２非接触伝送システムのコイルアンテナ（１２）を備える。コイルアンテナ（１１）はコイル（１３）を有する。コイルアンテナ（１２）は、コイル（１３）に結合するコイル（１４）と、コイル（１４）と互いのインダクタンスを高める方向に結合するコイル（１５）とを有する。コイル（１５）は、コイル（１３）とコイル（１４）との結合を正方向の結合と定義したときに、コイル（１３）と負方向に結合し、かつ、コイル（１４）と非対称な形状を有する。
2017094466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１コイルを有する第１非接触伝送システムの第１アンテナと、
前記第１コイルに結合する第２コイルと、前記第２コイルと互いのインダクタンスを高める方向に結合する第３コイルとを有する第２非接触伝送システムの第２アンテナとを備え、
前記第３コイルは、前記第１コイルと前記第２コイルとの結合を正方向の結合と定義したときに、前記第１コイルと負方向に結合し、かつ、前記第２コイルと非対称な形状を有するアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１コイルは第１コイル開口を有し、
前記第１コイル開口を平面視したとき、前記第２コイルは前記第１コイル開口と重なる第２コイル開口を有する、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１コイル開口を平面視したとき、前記第３コイルは前記第２コイル開口よりも面積が小さい第３コイル開口を有する、請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第２コイルと前記第３コイルとは直列接続されている、請求項２または３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１コイル開口を平面視したとき、前記第２コイルの形成領域は前記第１コイルの形成領域の内側に位置する、請求項２から４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１コイル開口を平面視したとき、前記第３コイルの形成領域は前記第１コイルの形成領域の内側に位置する、請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記第１コイル開口を平面視したとき、前記第３コイルの形成領域は前記第２コイルの形成領域の外側に位置し、前記第２コイルと前記第３コイルとは前記第２コイルと前記第３コイルとに流れる電流の周回方向が逆向きとなるように接続されている、請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記第２コイル開口を平面視したとき、前記第１コイルの形成領域は前記第２コイルの形成領域の内側に位置する、請求項２から４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記第２コイル開口を平面視したとき、前記第３コイルの形成領域は前記第２コイルの形成領域の内側に位置する、請求項８に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記第２コイル開口を平面視したとき、前記第３コイルの形成領域は前記第１コイルの形成領域の外側に位置し、前記第２コイルと前記第３コイルとは第２コイルと第３コイルとに流れる電流の周回方向が同じ向きとなるように接続されている、請求項９に記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記第１コイル開口を平面視したとき、前記第３コイルと重なる磁性体を備えた、請求項２から１０のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
前記第１コイル開口を平面視したとき、前記磁性体は前記第１コイルと重なる、請求項１１に記載のアンテナ装置。
【請求項１３】
巻回軸が互いに異なる前記第３コイルを複数備える、請求項１から１２のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項１４】
前記第１非接触伝送システムは電力伝送システムであり、前記第２非接触伝送システムは通信システムである、請求項１から１３のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項１５】
前記第１非接触伝送システムは通信システムであり、前記第２非接触伝送システムは電力伝送システムである、請求項１から１３のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項１６】
前記電力伝送システムは磁界共鳴電力伝送システムである、請求項１４または１５に記載のアンテナ装置。
【請求項１７】
前記通信システムは近距離無線通信システムである、請求項１４から１６のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項１８】
第１コイルを有する第１非接触伝送システムのアンテナと、
前記第１コイルに結合する第２コイルと、前記第２コイルと互いのインダクタンスを高める方向に結合する第３コイルとを有する第２非接触伝送システムのアンテナとを有し、
前記第３コイルは、前記第１コイルと前記第２コイルとの結合を正方向の結合と定義したときに、前記第１コイルと負方向に結合し、かつ、前記第２コイルと非対称な形状を有するアンテナ装置を備えた、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の非接触伝送システムに使用されるアンテナ装置およびそれを備えた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のアンテナ装置として特許文献１に記載のものがある。このアンテナ装置は、近接通信用コイル、電力伝送用コイルおよび金属板を備える。金属板の主面を平面視して、金属板の長手方向の第１端に近接通信用コイルが配置され、金属板の長手方向の第２端に電力伝送用コイルが配置されている。近接通信用コイルおよび電力伝送用コイルは金属板に磁界結合している。金属板は、近接通信システムおよび電力伝送システムの放射素子として機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１６７８８１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のアンテナ装置では、近接通信用コイルと電力伝送用コイルとの距離が離れている。このため、近接通信用コイルと電力伝送用コイルとが磁界結合しにくい一方、アンテナ装置のサイズが大きくなる。【０００５】
本発明の目的は、各非接触伝送に使用されるアンテナ間の相互作用が抑制された小型および薄型のアンテナ装置ならびにそれを備える電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明のアンテナ装置は、第１非接触伝送システムの第１アンテナおよび第２非接触伝送システムの第２アンテナを備える。第１アンテナは第１コイルを有する。第２アンテナは、第１コイルに結合する第２コイルと、第２コイルと互いのインダクタンスを高める方向に結合する第３コイルとを有する。第３コイルは、第１コイルと第２コイルとの結合を正方向の結合と定義したときに、第１コイルと負方向に結合し、かつ、第２コイルと非対称な形状を有する。【０００７】
この構成では、第１コイルと第２コイルとの結合が第１コイルと第３コイルとの結合で打ち消されるので、第１アンテナと第２アンテナとが近接配置されても、第１アンテナのコイルと第２アンテナのコイルとの結合が抑制される。このため、第１アンテナと第２アンテナとの相互作用（干渉）を抑制しつつ、アンテナ装置を小型化および薄型化できる。また、第２コイルの形状と第３コイルの形状とを非対称にすることで、第２アンテナのコイルと相手側のコイルとの結合を調整できる。【０００８】
（２）第１コイルは第１コイル開口を有し、第１コイル開口を平面視したとき、第２コイルは第１コイル開口と重なる第２コイル開口を有することが好ましい。この構成では、第１アンテナと第２アンテナとの相互作用を抑制しつつ、アンテナ装置を効果的に小型化できる。【０００９】
（３）第１コイル開口を平面視したとき、第３コイルは第２コイル開口よりも面積が小さい第３コイル開口を有することが好ましい。この構成によれば、第３コイルは第２非接触伝送の相手側のコイルと結合しにくい。このため、第３コイルは第２アンテナのコイルと相手側のコイルとの結合を妨げないので、第２アンテナのコイルと相手側のコイルとを強く結合させることができる。【００１０】
（４）第２コイルと第３コイルとは直列接続されていることが好ましい。この構成では、電流の分散による第２非接触伝送の相手側との結合の変化を抑制できる。【００１１】
（５）第１コイル開口を平面視したとき、第２コイルの形成領域は第１コイルの形成領域の内側に位置してもよい。この構成では、アンテナ装置を効果的に小型化できる。【００１２】
（６）第１コイル開口を平面視したとき、第３コイルの形成領域は第１コイルの形成領域の内側に位置してもよい。この構成では、アンテナ装置を効果的に小型化できる。また、第１コイルの第１コイル開口を大きくすることで、第１非接触伝送において相手側との結合範囲や結合度を高めることができる。【００１３】
（７）第１コイル開口を平面視したとき、第３コイルの形成領域は第２コイルの形成領域の外側に位置し、第２コイルと第３コイルとは第２コイルと第３コイルとに流れる電流の周回方向が逆向きとなるように接続されてもよい。この構成では、アンテナ装置を効果的に小型化できる。また、第１コイル開口を平面視したとき、第１コイル、第２コイルおよび第３コイルの導体が互いに重ならないので、アンテナ装置を効果的に薄型化できる。【００１４】
（８）第２コイル開口を平面視したとき、第１コイルの形成領域は第２コイルの形成領域の内側に位置してもよい。この構成では、アンテナ装置を効果的に小型化できる。【００１５】
（９）第２コイル開口を平面視したとき、第３コイルの形成領域は、第２コイルの形成領域の内側に位置してもよい。この構成では、アンテナ装置を効果的に小型化できる。また、第２コイルの第２コイル開口を大きくすることで、第２非接触伝送において相手側との結合範囲や結合度を高めることができる。【００１６】
（１０）第２コイル開口を平面視したとき、第３コイルの形成領域は第１コイルの形成領域の外側に位置し、第２コイルと第３コイルとは第２コイルと第３コイルとに流れる電流の周回方向が同じ向きとなるように接続されてもよい。この構成では、アンテナ装置を効果的に小型化できる。また、第１コイル、第２コイルおよび第３コイルの導体が互いに重ならないので、アンテナ装置を効果的に薄型化できる。【００１７】
（１１）本発明のアンテナ装置は、第１コイル開口を平面視したとき、第３コイルと重なる磁性体を備えてもよい。この構成では、第２アンテナのインダクタンスを調整できる。また、第１コイルと第３コイルとの結合を高めることで、第１アンテナと第２アンテナとの相互作用を調整できる。【００１８】
（１２）第１コイル開口を平面視したとき、磁性体は第１コイルと重なってもよい。この構成では、第２アンテナのインダクタンスを調整できる。また、第１コイルと第３コイルとの結合をさらに高めることで、第１アンテナと第２アンテナとの相互作用を調整できる。【００１９】
（１３）本発明のアンテナ装置は、巻回軸が互いに異なる第３コイルを複数備えてもよい。この構成では、第２アンテナのインダクタンスを調整できる。また、第１コイルと第３コイルとの結合を高めることで、第１アンテナと第２アンテナとの相互作用を調整できる。【００２０】
（１４）例えば、第１非接触伝送システムは電力伝送システムであり、第２非接触伝送システムは通信システムである。この構成では、例えば、非接触充電およびＮＦＣ（Near field Communication、近傍界通信）を行うことができる。【００２１】
（１５）例えば、第１非接触伝送システムは通信システムであり、第２非接触伝送システムは電力伝送システムである。【００２２】
（１６）電力伝送システムは、例えば、磁界共鳴電力伝送システムである。【００２３】
（１７）通信システムは、例えば、近距離無線通信システムである。【００２４】
（１８）本発明の電子機器はアンテナ装置を備える。アンテナ装置は、第１非接触伝送システムの第１アンテナおよび第２非接触伝送システムの第２アンテナを備える。第１アンテナは第１コイルを有する。第２アンテナは、第１コイルに結合する第２コイルと、第２コイルと互いのインダクタンスを高める方向に結合する第３コイルとを有する。第３コイルは、第１コイルと第２コイルとの結合を正方向の結合と定義したときに、第１コイルと負方向に結合し、かつ、第２コイルと非対称な形状を有する。この構成により、上述と同様の効果を有する電子機器を実現できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、各非接触伝送に使用されるアンテナ間の相互作用を抑制しつつ、アンテナ装置を小型化および薄型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１の実施形態に係るアンテナ装置の模式的平面図である。
【図２】コイルアンテナ１１とコイルアンテナ１２との磁界結合を説明する模式的平面図である。
【図３】第２の実施形態に係るアンテナ装置の模式的平面図である。
【図４】第３の実施形態に係るアンテナ装置の模式的平面図である。
【図５】第４の実施形態に係るアンテナ装置の模式的平面図である。
【図６】コイルアンテナ４１とコイルアンテナ４２との磁界結合を説明する模式的平面図である。
【図７】第５の実施形態に係る電子機器のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能である。第２の実施形態以降では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
【００２８】
《第１の実施形態》
図１は、第１の実施形態に係るアンテナ装置１０の模式的平面図である。アンテナ装置１０はスマートフォン等の電子機器に実装される。アンテナ装置１０はコイルアンテナ１１，１２を備える。コイルアンテナ１１は、受電アンテナであり、電磁誘導電力伝送システムや磁界共鳴電力伝送システム等の磁界型非接触電力伝送システムに使用される。例えば、磁界共鳴電力伝送システムは、ＨＦ帯、特に６．７８ＭＨｚ付近の周波数で用いられる。また、磁界型非接触電力伝送システムは磁界結合により電力伝送相手と電力伝送を行う。電力伝送システムは、例えば、スマートフォン等の電子機器を充電するために使用される。コイルアンテナ１２は近距離無線通信システム等の通信システムに使用される。近距離無線通信システムは、例えば、ＮＦＣ（Near field Communication、近傍界通信）を用いたシステム等である。例えば、近距離無線通信システムは、ＨＦ帯、特に１３．５６ＭＨｚ付近の周波数で用いられる。また、近距離無線通信システムは磁界結合により通信相手と通信を行う。コイルアンテナ１１は本発明の「第１アンテナ」の一例である。コイルアンテナ１２は本発明の「第２アンテナ」の一例である。ＮＦＣを用いたシステムは本発明の「第１非接触伝送システム」の一例である。電力伝送システムは本発明の「第２非接触伝送システム」の一例である。
【００２９】
なお、アンテナ装置１０が実装される電子機器は、例えば、フィーチャーフォン等の携帯電話やPDA、スマートグラスやスマートウォッチ等のウェアラブル端末、ノートPC、タブレット端末、カメラ、ゲーム機、玩具等でもよい。また、コイルアンテナ１１は送電アンテナでもよい。コイルアンテナ１１は通信システムに使用され、コイルアンテナ１２は電力伝送システムに使用されてもよい。コイルアンテナ１１とコイルアンテナ１２がともに互いに異なる通信システムに使用されてもよいし、ともに互いに異なる電力伝送システムに使用されてもよい。また、コイルアンテナ１１，１２は通信システムおよび電力伝送システム以外のシステムに使用されてもよい。
【００３０】
コイルアンテナ１１はコイル１３を有する。コイルアンテナ１２はコイル１４，１５を有する。コイル１３は本発明の「第１コイル」の一例である。コイル１４は本発明の「第２コイル」の一例である。コイル１５は本発明の「第３コイル」の一例である。コイル１５はコイル１４と非対称な形状を有する。コイル１４はコイル１３に磁界結合する。コイル１５はコイル１３およびコイル１４に磁界結合する。コイル１５は、後述するように、コイル１３とコイル１４との結合を正方向の結合と定義したときに、コイル１３と負方向に結合し、かつ、コイル１４と互いのインダクタンスを高める方向に結合する。
【００３１】
コイルアンテナ１１，１２は、コイル基板に形成された導体パターンおよび層間接続導体で構成される。コイル基板は面状のフレキシブル基板である。コイル１３〜１５はコイル基板の同じ主面上に形成される。コイル１３〜１５の巻回軸は互いに平行である。コイルアンテナ１１，１２は、コイルアンテナ１１，１２を収納する電子機器の筐体と、電子機器の制御回路部品等が実装された回路基板やバッテリーパック等との間に配置される。電力伝送時または通信時において、相手側のアンテナ装置は、筐体に対してコイルアンテナ１１，１２側とは反対側に配置される。なお、コイルアンテナ１１，１２と回路基板やバッテリーパック等との間に磁性体シートが配置されてもよい。これにより、コイルアンテナ１１，１２と回路基板やバッテリーパック等の近接によるコイルアンテナ１１，１２のインダクタンス低下、及び回路基板が有する導体での不要損失を低減することができる。また、回路基板から放射される不要電磁界による電力伝送または通信への影響を抑制できる。
【００３２】
コイル１３〜１５のコイル開口はそれぞれ矩形状である。コイル１３のコイル開口は本発明の「第１コイル開口」の一例である。コイル１４のコイル開口は本発明の「第２コイル開口」の一例である。コイル１５のコイル開口は本発明の「第３コイル開口」の一例である。コイル１４のコイル開口面の面積はコイル１５のコイル開口面の面積より大きい。コイル１５のコイル開口の形状または大きさはコイル１４のものと異なる。コイル１３のコイル開口面の面積は、送電側のコイルアンテナのコイル開口面の面積とほぼ同じ大きさである。コイル１４のコイル開口面の面積は、通信相手側のコイルアンテナのコイル開口面の面積とほぼ同じ大きさである。コイル１５のコイル開口面の面積は、通信相手側のコイルアンテナのコイル開口面の面積より十分小さい。
【００３３】
コイル１４とコイル１５とは直列接続されている。コイル１４とコイル１５とは平面視で（コイルのコイル開口を平面視して）８の字型に接続されている。コイル１４とコイル１５に流れる電流の周回方向は逆向きである。平面視で配線が互いに交差する個所では、コイル基板の主面の法線方向に一方の配線が他方の配線を迂回するように、層間接続導体を用いて配線が形成される。コイル１５のターン数はコイル１４のターン数より多い。なお、図１では、コイル１３〜１５の巻回構造を省略して図示している。コイル１３の端部は整合回路を介して受電回路に接続される。コイル１４およびコイル１５から構成される８の字型コイルの端部は整合回路を介して送受信回路に接続される。
【００３４】
コイル１４，１５の形成領域は平面視でコイル１３の形成領域の内側に位置する。コイル１４，１５のコイル開口は平面視でコイル１３のコイル開口に重なる。コイル１４，１５は平面視でコイル１３のコイル開口内に形成されている。コイル１３の導体とコイル１４，１５の導体とは平面視で重ならない。コイル１５はコイル１３の導体の一部に近接して配置される。コイル１５はコイル１３のコイル開口の縁に配置される。コイル１３とコイル１５とが最も近接する個所の距離は、コイル１３とコイル１４とが最も近接する個所の距離より短い。コイル１５の形成領域は平面視でコイル１４の形成領域の外側に位置する。コイル１５のコイル開口は平面視でコイル１４のコイル開口に重ならない。
【００３５】
図２は、コイルアンテナ１１とコイルアンテナ１２との磁界結合を説明する模式的平面図である。コイル１３を第１周回方向に流れる電流をｉ1とし、コイル１４を第１周回方向に流れる電流をｉ2とし、コイル１５を第２周回方向（第１周回方向とは逆方向）に流れる電流をｉ3とする。また、図６には、電流ｉ2により生成される磁界が図示されている。
【００３６】
電流ｉ2が流れると、電流ｉ2と同じ大きさの電流ｉ3が流れる。電流ｉ1および電流ｉ2による磁束が互いに加わり合うようにコイル１３とコイル１４が結合している場合には、電流ｉ1および電流ｉ3による磁束は互いに打ち消し合う。このため、コイル１３とコイル１４との間の相互インダクタンスＭ12と、コイル１３とコイル１５との間の相互インダクタンスＭ13とは、互いに逆の符号を有する。また、電流ｉ2および電流ｉ3による磁束は互いに加わり合う。このため、コイル１４とコイル１５との間の相互インダクタンスＭ23が正であるとし、コイル１４の自己インダクタンスをＬ2、コイル１５の自己インダクタンスをＬ3とすると、コイル１４とコイル１５との合成インダクタンスはＬ2＋Ｌ3＋２Ｍ23となる。よって、コイル１４とコイル１５とは、コイルアンテナ１２のインダクタンスを高めるように磁界結合する。
【００３７】
コイルアンテナ１１とコイルアンテナ１２との間の相互インダクタンスＭは、相互インダクタンスＭ12と相互インダクタンスＭ13との和である。相互インダクタンスＭ12と相互インダクタンスＭ13とは、上述のように、互いに逆の符号を有する。このため、相互インダクタンスＭの大きさは、相互インダクタンスＭ12が相互インダクタンスＭ13で打ち消されることで小さくなる。従って、コイルアンテナ１１とコイルアンテナ１２との間の磁界結合度が低くなる。
【００３８】
この結果は、コイルアンテナ１２によりコイル１３〜１５に生成される磁界を考えても説明できる。即ち、コイルアンテナ１２により生成される磁界に関して、コイル１４のコイル開口に生成されるＺ軸方向（コイルのコイル開口面の法線方向）の磁界と、コイル１５のコイル開口に生成されるＺ軸方向の磁界とは逆向きになる。このため、コイル１４のコイル開口に生成される磁界のＺ軸成分とコイル１５のコイル開口に生成される磁界のＺ軸成分とが打ち消し合うので、コイル１３のコイル開口面を通る磁束の大きさは小さくなる。この結果、コイルアンテナ１１とコイルアンテナ１２との間の磁界結合度が低くなる。
【００３９】
第１の実施形態では、平面視でコイルアンテナ１２がコイルアンテナ１１の内側に配置されるので、アンテナ装置を小型化できる。また、コイル１３の導体とコイル１４，１５の導体とは平面視で重ならない。このため、コイルアンテナ１１とコイルアンテナ１２とを互いに別の層に配置する必要がないので、アンテナ装置を薄型化できる。また、上述のように、コイルアンテナ１１とコイルアンテナ１２との間の磁界結合度が低くなるので、電力伝送システムと通信システムとの間の相互作用を抑制できる。
【００４０】
また、一般的に、互いに磁界結合する各コイルのコイル開口面の面積が大きいほど、相互インダクタンスは大きくなる。互いに磁界結合する各コイルのターン数が多いほど、相互インダクタンスは大きくなる。互いに磁界結合するコイル間の距離が短いほど、相互インダクタンスは大きくなる。第１の実施形態では、上述のように、コイル１４のコイル開口面の面積はコイル１５のコイル開口面の面積より大きい。一方、コイル１５のターン数はコイル１４のターン数より多い。コイル１３とコイル１５とが最も近接する個所の距離は、コイル１３とコイル１４とが最も近接する個所の距離より短い。これにより、相互インダクタンスＭ12と相互インダクタンスＭ13とは、互いの大きさが略等しくなるように定められる。このため、コイルアンテナ１１とコイルアンテナ１２との間の相互インダクタンスの大きさを効果的に小さくできる。なお、各コイルのターン数や配置は、上記に限定されず、相互インダクタンスＭ12，Ｍ13の大きさが互いに釣り合うように適宜定められる。
【００４１】
また、コイル１４のコイル開口面の面積は、上述のように、通信相手側のコイルアンテナのコイル開口面の面積とほぼ同じ大きさである。このため、通信時において、コイル１４のコイル開口と通信相手側のコイルアンテナのコイル開口との対向面積が大きくなるので、コイル１４と通信相手側のコイルアンテナとは強く磁界結合する。一方、コイル１５のコイル開口面の面積は、上述のように、相手側のコイルアンテナのコイル開口面の面積より十分小さい。このため、通信時において、コイル１５のコイル開口と通信相手側のコイルアンテナのコイル開口との対向面積が小さいので、コイル１５と通信相手側のコイルアンテナとは殆ど磁界結合しない。この結果、第３コイルはコイルアンテナ１２と通信相手側のコイルアンテナとの磁界結合を殆ど妨げない。従って、アンテナ装置の受信範囲が低下することを抑制できる。
【００４２】
《第２の実施形態》
第２の実施形態では、平面視で第１コイルおよび第３コイルに重なるように磁性体シートが設けられる。図３は、第２の実施形態に係るアンテナ装置の模式的平面図である。磁性体シート２６は、平面視で、コイル１５のコイル開口と、コイル１５に近接するコイル１３の導体とを覆うように配置される。磁性体シート２６は、平面視で、コイル１５とコイル１３の導体とが近接する領域を覆うように配置される。磁性体シート２６は平面視でコイル１４のコイル開口に重ならない。磁性体シート２６は、通信時にコイルアンテナ１１，１２と通信相手側のコイルアンテナとの間に位置するように配置される。コイルアンテナ１１，１２は、コイルアンテナ１１，１２を収納する電子機器の筐体と、電子機器の制御回路部品等が実装された回路基板やバッテリーパック等との間に配置される。なお、磁性体シートを配置する代わりに、導体シート等のコイル１３とコイル１５との磁界結合を制御できる別の部材（磁性部材、導電性部材）を用いてもよい。筐体とコイル１５との間に導体シートが配置されることで、コイル１５が相手側のアンテナ装置と直接結合することを抑制する。
【００４３】
第２の実施形態において、磁性体シート２６は、コイル１５により生成される磁界をコイル１５の周辺領域に閉じ込める。このため、コイル１３とコイル１５との磁界結合度が強まる。このことを利用して、コイルアンテナ１１とコイルアンテナ１２との磁界結合度を調整できる。
【００４４】
また、磁性体シート２６は、通信時に通信相手側のコイルアンテナが配置される方向に、コイル１５により生成される磁界が広がることを抑制する。このため、コイル１５と通信相手側のコイルアンテナとの磁界結合度が低くなるので、通信に対するコイル１５の影響を低減できる。
【００４５】
また、磁性体シート２６を配置することで、コイル１３とコイル１５との磁界結合度を維持しつつ、コイル１５の形状を小さくできる。このことを利用して、コイル１５と通信相手側のコイルアンテナとの磁界結合度をさらに低くできる。また、同一の領域内で、コイル１５の形状を小さくできる分、コイル１４の形状を大きくすることができ、コイル１４と通信相手側のコイルアンテナとの磁界結合度をさらに高くできる。これにより、コイルアンテナ１２と通信相手側のコイルアンテナとの磁界結合度をさらに高くすることができる。
【００４６】
《第３の実施形態》
第３の実施形態では、巻回軸が互いに異なる第３コイルが複数設けられる。図４は、第３の実施形態に係るアンテナ装置の模式的平面図である。コイルアンテナ３２はコイル１５，３５（第３コイル）および磁性体シート２６，３６を有する。コイル３５はコイル１５と同様に構成される。磁性体シート３６は磁性体シート２６と同様に構成される。コイル３５は、コイル１５と同様に、コイル１４に直列接続される。コイル３５の巻回軸はコイル１５の巻回軸と異なる。コイル３５および磁性体シート３６は、平面視で、コイル１４の重心の周りにコイル１５および磁性体シート２６を１８０°回転させたものに一致するように配置されている。コイルアンテナ３２のコイル開口は、平面視で、その重心の周りの回転に対して２回対称である。また、平面視で、コイル１４の重心を通る軸に関して線対称となるように配置されている。コイルアンテナ３２のコイル開口は、平面視で線対称である。なお、ここでいう重心とは、幾何学における重心である。
【００４７】
第３の実施形態では、コイル３５を設けることにより、相互インダクタンスＭ13（図２参照）の大きさを等価的に大きくすることができる。これを利用して、コイルアンテナ１１とコイルアンテナ１２との磁界結合度を調整できる。また、コイルアンテナ３２のコイル開口は平面視で対称性良く設けられている。このため、コイルアンテナ３２により生成される磁界は対称性良く広がる。
【００４８】
《第４の実施形態》
第４の実施形態では、平面視で、第１コイルおよび第３コイルの形成領域が第２コイルの形成領域の内側に位置する。また、第３コイルの形成領域は第１コイルの形成領域の外側に位置し、第２コイルと第３コイルに流れる電流の周回方向は同じ向きである。図５は、第４の実施形態に係るアンテナ装置の模式的平面図である。コイルアンテナ４１はコイル４３（第１コイル）を有する。コイルアンテナ４２はコイル４４（第２コイル）およびコイル４５（第３コイル）を有する。コイル４３，４５の形成領域は平面視でコイル４４の形成領域の内側に位置する。コイル４５の形成領域はコイル４３の形成領域の外側に位置する。コイル４４とコイル４５とは直列接続されている。コイル４４とコイル４５とに流れる電流の周回方向は同じ向きである。なお、第４の実施形態でも、第２の実施形態と同様に、磁性体シートが設けられてもよい。
【００４９】
図６は、コイルアンテナ４１とコイルアンテナ４２との磁界結合を説明する模式的平面図である。コイル４３を第１周回方向に流れる電流をｉ1とし、コイル４４を第１周回方向に流れる電流をｉ2とし、コイル４５を第１周回方向に流れる電流をｉ3とする。また、図６には、電流ｉ1により生成される磁界が図示されている。
【００５０】
電流ｉ2が流れると、電流ｉ2と同じ大きさの電流ｉ3が流れる。電流ｉ1および電流ｉ2による磁束が互いに加わり合うようにコイル４３とコイル４４が結合している場合には、電流ｉ1および電流ｉ3による磁束は互いに打ち消し合う。このため、コイル４３とコイル４４との間の相互インダクタンスＭ12と、コイル４３とコイル４５との間の相互インダクタンスＭ13とは、互いに逆の符号を有する。また、電流ｉ2および電流ｉ3による磁束は互いに加わり合う。このため、コイル４４とコイル４５との間の相互インダクタンスＭ23が正であるとし、コイル４４の自己インダクタンスをＬ2、コイル４５の自己インダクタンスをＬ3とすると、コイル４４とコイル４５との合成インダクタンスはＬ2＋Ｌ3＋２Ｍ23となる。よって、コイル４４とコイル４５とは、コイルアンテナ４２のインダクタンスを高めるように磁界結合する。コイルアンテナ４１とコイルアンテナ４２との間の相互インダクタンスの大きさは、相互インダクタンスＭ12と相互インダクタンスＭ13とが互いに打ち消し合うことで小さくなる。この結果、コイルアンテナ４１とコイルアンテナ４２との間の磁界結合度が低くなる。
【００５１】
この結果は、コイルアンテナ４１によりコイル４３〜４５に生成される磁界を考えても説明できる。即ち、コイルアンテナ４１により生成される磁界に関して、コイル４３のコイル開口に生成されるＺ軸方向（コイルのコイル開口面の法線方向）の磁界と、コイル４５のコイル開口に生成されるＺ軸方向の磁界とは逆向きになる。このため、コイル４３のコイル開口に生成される磁界のＺ軸成分とコイル４５のコイル開口に生成される磁界のＺ軸成分とが打ち消し合うので、コイル４４，４５のコイル開口面を通る全磁束の大きさは小さくなる。この結果、コイルアンテナ４１とコイルアンテナ４２との間の磁界結合度が低くなる。
【００５２】
《第５の実施形態》
図７は第５の実施形態に係る電子機器のブロック図である。電子機器５０は受電装置Rxpおよび通信装置Comm1を備える。受電装置Rxpは、送電装置Txpとともに磁気共鳴電力伝送システムを構成する。通信装置Comm1は、通信装置Comm2とともにＮＦＣを用いた近距離無線通信システムを構成する。
【００５３】
受電装置Rxpは、受電コイルＬ１と、受電コイルＬ１とともに受電共振機構５１を構成する受電共振キャパシタＣｒ１と、受電共振機構５１に電気的に接続されて、負荷に電力を供給する受電回路５２と、を備える。受電回路５２は、例えば、ＨＦ帯の６．７８ＭＨｚの電力を扱う。受電コイルＬ１はコイルとして電気的に機能する両端が受電回路５２に接続される。送電装置Txpは、送電コイルＬ３と、送電コイルＬ３とともに送電共振機構６１を構成する送電共振キャパシタＣｒ３と、送電共振機構６１に電気的に接続されて、直流入力電圧を送電共振機構６１に断続的に与え、送電コイルＬ３に交流電圧を発生させる送電回路６２と、を備える。送電回路６２は、例えば、ＨＦ帯の６．７８ＭＨｚの電力を扱う。送電コイルＬ３はコイルとして電気的に機能する両端が送電回路６２に接続される。送電装置Txpには入力電源６３が接続され、受電装置Rxpには負荷５３が接続されて、送電装置Txpから受電装置Rxpへ電力が供給される。受電回路５２は整流平滑回路５２１を備える。送電回路６２は入力電源電圧を交番電圧に変換する制御回路部６２１と、その交番電圧を電力変換する電力回路部６２２とを備える。
【００５４】
通信装置Comm1は、通信コイルＬ２と、通信コイルＬ２とともにＬＣ共振回路５４を構成するキャパシタＣｒ２と、ＬＣ共振回路５４に電気的に接続されて、少なくとも通信コイルＬ２に信号を出力または通信コイルＬ２から信号を入力する機能を有する送受信回路５５と、を備える。送受信回路５５は、例えば、ＨＦ帯の１３．５６ＭＨｚの信号を扱う。通信コイルＬ２はコイルとして電気的に機能する両端が送受信回路５５に接続される。通信装置Comm2は、通信コイルＬ４と、通信コイルＬ４とともにＬＣ共振回路６４を構成するキャパシタＣｒ４と、ＬＣ共振回路６４に電気的に接続されて、少なくとも通信コイルＬ４に信号を出力または通信コイルＬ４から信号を入力する機能を有する送受信回路６５と、を備える。送受信回路６５は、例えば、ＨＦ帯の１３．５６ＭＨｚの信号を扱う。通信コイルＬ４はコイルとして電気的に機能する両端が送受信回路６５に接続される。受電コイルＬ１は受電用のコイルアンテナである。通信コイルＬ２は通信用のコイルアンテナである。受電コイルＬ１および通信コイルＬ２は、例えば、上述の実施形態に従って設けられる。
【００５５】
なお、上記の実施形態では、第２コイルと第３コイルとが配線のみを介して接続される例を示したが、第２コイルと第３コイルとが所定の回路を介して接続されてもよい。
【００５６】
また、上記の実施形態では、第３コイルがコイル基板上の導体パターンで構成される例を示したが、第３コイルがチップ部品等の一体の部品で構成されてもよい。例えば、チップ部品内に形成されたトランスの一次コイルで第３コイルが構成され、トランスの二次コイルが第１コイルに接続されることで、第１コイルと第３コイルとが磁界結合しても良い。
【００５７】
また、上記の実施形態では、第１コイル、第２コイル、および第３コイルが略１ターンのループ形状である例を示したが、各コイルの周回数は１に限らず複数回でもよい。
【００５８】
また、上記の実施形態では、平面視で一方のコイルアンテナの全体が他方のコイルアンテナの内側に配置される例を示したが、平面視で一方のコイルアンテナの一部が他方のコイルアンテナの外側に配置されてもよい。
【００５９】
また、上記の実施形態では、コイルアンテナが導体パターンや層間接続導体で構成される例を示したが、コイルアンテナが導線で構成されてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
Comm1，Comm2…通信装置
Ｃｒ１…受電共振キャパシタ
Ｃｒ２，Ｃｒ４…キャパシタ
Ｃｒ３…送電共振キャパシタ
Ｌ１…受電コイル
Ｌ２，Ｌ４…通信コイル
Ｌ３…送電コイル
Rxp…受電装置
Txp…送電装置
１０…アンテナ装置
１１…コイルアンテナ（第１アンテナ）
１２…コイルアンテナ（第２アンテナ）
３２，４１，４２…コイルアンテナ
１３…コイル（第１コイル）
１４…コイル（第２コイル）
１５…コイル（第３コイル）
３５，４３，４４，４５…コイル
２６，３６…磁性体シート
５０…電子機器
５１…受電共振機構
５２…受電回路
５３…負荷
５４，６４…ＬＣ共振回路
５５，６５…送受信回路
６１…送電共振機構
６２…送電回路
６３…入力電源
５２１…整流平滑回路
６２１…制御回路部
６２２…電力回路部
【図１】
2017094466.tif 000003
【図２】
2017094466.tif 000004
【図３】
2017094466.tif 000005
【図４】
2017094466.tif 000006
【図５】
2017094466.tif 000007
【図６】
2017094466.tif 000008
【図７】
2017094466.tif 000009
【国際調査報告】
2017094466.tif 000010
2017094466.tif 000011
2017094466.tif 000012