(57)【要約】  コイルアンテナ（１０１）は、巻回軸（ＡＸ）の周りに複数回巻回されるコイル導体（２１）、磁性体部材（３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ）を備える。磁性体部材（３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ）は、巻回軸（ＡＸ）方向（Ｚ軸方向）から視て、少なくとも一部がコイル導体（２１）の形成領域に重なる。磁性体部材（３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ）は、Ｚ軸方向から視て、コイル導体（２１）の周方向における曲率半径の極小部分（ＰＳ）に磁性体部材（３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ）が重ならない抜き部（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）を有する。
2017170073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス電力供給システムに用いられるコイルアンテナであって、
巻回軸の周りに複数回巻回されるコイル導体と、
前記巻回軸方向から視て、少なくとも一部が前記コイル導体の形成領域に重なる磁性体部材と、
を備え、
前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記コイル導体の周方向における曲率半径の極小部分に前記磁性体部材が重ならない抜き部を有する、コイルアンテナ。
【請求項２】
前記コイル導体は、径方向において前記巻回軸からの距離が近い第１コイル導体部と、前記径方向において前記巻回軸からの距離が前記第１コイル導体部よりも遠い第２コイル導体部と、を有し、
前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記第２コイル導体部に重なり、且つ、前記巻回軸方向から視て、前記第１コイル導体部に重ならない、請求項１に記載のコイルアンテナ。
【請求項３】
前記磁性体部材の数は複数であり、
複数の前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記周方向に沿って配列される、請求項１または２に記載のコイルアンテナ。
【請求項４】
前記磁性体部材の数は複数であり、
複数の前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記コイル導体の前記周方向および径方向に沿って配列され、
前記径方向における前記磁性体部材同士の間隙は、前記周方向における前記磁性体部材同士の間隙よりも小さい、請求項１または２に記載のコイルアンテナ。
【請求項５】
前記コイル導体は、１ターンのうちに前記曲率半径の極小部分を４つ有する、矩形スパイラル状である、請求項１から４のいずれかに記載のコイルアンテナ。
【請求項６】
給電装置から受電装置へワイヤレスで電力を供給するワイヤレス電力供給システムにおける給電装置であって、
前記受電装置との結合に用いられる給電用コイルアンテナと、
前記給電用コイルアンテナに接続される給電回路と、
を備え、
前記給電用コイルアンテナは、
巻回軸の周りに複数回巻回されるコイル導体と、
前記巻回軸方向から視て、少なくとも一部が前記コイル導体に重なる磁性体部材と、
を備え、
前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記コイル導体の周方向における曲率半径の極小部分に前記磁性体部材が重ならない抜き部を有する、給電装置。
【請求項７】
前記給電回路は前記給電用コイルアンテナにＨＦ帯の交番電圧を印加する、請求項６に記載の給電装置。
【請求項８】
給電装置から受電装置へワイヤレスで電力を供給するワイヤレス電力供給システムにおける受電装置であって、
前記給電装置との結合に用いられる受電用コイルアンテナと、
前記受電用コイルアンテナに接続される受電回路と、
を備え、
前記受電用コイルアンテナは、
巻回軸の周りに複数回巻回されるコイル導体と、
前記巻回軸方向から視て、少なくとも一部が前記コイル導体に重なる磁性体部材と、
を備え、
前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記コイル導体の周方向における曲率半径の極小部分に前記磁性体部材が重ならない抜き部を有する、受電装置。
【請求項９】
前記受電回路が有する容量成分と、前記受電用コイルアンテナのインダクタンス成分とで共振回路が構成され、
前記共振回路の共振周波数はＨＦ帯の周波数である、請求項８に記載の受電装置。
【請求項１０】
給電装置および受電装置で構成されるワイヤレス電力供給システムにおいて、
前記給電装置は、
前記受電装置が備える受電用コイルアンテナとの結合に用いられる給電用コイルアンテナと、
前記給電用コイルアンテナに接続される給電回路と、
を有し、
前記給電用コイルアンテナは、
巻回軸の周りに複数回巻回されるコイル導体と、
前記巻回軸方向から視て、少なくとも一部が前記コイル導体に重なる磁性体部材と、
を備え、
前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記コイル導体の周方向における曲率半径の極小部分に前記磁性体部材が重ならない抜き部を有し、
前記給電用コイルアンテナの形成領域の面積は、前記受電用コイルアンテナの形成領域の面積よりも大きい、ワイヤレス電力供給システム。
【請求項１１】
前記磁性体部材は、前記コイル導体に対して前記受電用コイルアンテナと反対側に配置される、請求項１０に記載のワイヤレス電力供給システム。
【請求項１２】
前記給電回路は前記給電用コイルアンテナにＨＦ帯の交番電圧を印加する、請求項１０または１１に記載のワイヤレス電力供給システム。
【請求項１３】
給電装置および受電装置で構成されるワイヤレス電力供給システムにおいて、
前記受電装置は、
前記給電装置が備える給電用コイルアンテナとの結合に用いられる受電用コイルアンテナと、
前記受電用コイルアンテナに接続される受電回路と、
を有し、
前記受電用コイルアンテナは、
巻回軸の周りに複数回巻回されるコイル導体と、
前記巻回軸方向から視て、少なくとも一部が前記コイル導体に重なる磁性体部材と、
を備え、
前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記コイル導体の周方向における曲率半径の極小部分に前記磁性体部材が重ならない抜き部を有し、
前記給電用コイルアンテナの形成領域の面積は、前記受電用コイルアンテナの形成領域の面積よりも大きい、ワイヤレス電力供給システム。
【請求項１４】
前記磁性体部材は、前記コイル導体に対し前記給電用コイルアンテナと反対側に配置される、請求項１３に記載のワイヤレス電力供給システム。
【請求項１５】
前記受電回路が有する容量成分と、前記受電用コイルアンテナのインダクタンス成分とで共振回路が構成され、
前記共振回路の共振周波数はＨＦ帯の周波数である、請求項１３または１４に記載のワイヤレス電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル導体と磁性体とを備えるコイルアンテナ、それを備える給電装置、受電装置およびワイヤレス電力供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、給電用コイルアンテナと受電用コイルアンテナとを磁界結合させることにより、ワイヤレス電力供給を可能とした磁界共鳴電力供給システムが知られている（特許文献１）。【０００３】
例えば、特許文献１には、磁束密度が高い内周部はコイル導体が疎に巻回され、磁束密度が低い外周部はコイル導体が密に巻回される構造の平面スパイラル状の給電用コイルアンテナが開示されている。上記の構造により、給電用コイルアンテナ上に生じる磁束が一定となり、結合相手のコイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度のばらつきが抑制され、結合相手のコイルアンテナとの相対的な位置関係による電力供給効率の変化が小さくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５２２１１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記構造をコイルアンテナに採用するのみでは、コイル導体が密に巻回される部分においてコイル導体間の寄生容量が発生する等して、実際に結合相手のコイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度のばらつきを抑制することは難しい。【０００６】
本発明の目的は、簡素な構造により、結合相手のコイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度の変化が小さいコイルアンテナを提供することにある。また、それを備える給電装置、受電装置およびワイヤレス電力供給システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明のコイルアンテナは、ワイヤレス電力供給システムに用いられるものであって、
巻回軸の周りに複数回巻回されるコイル導体と、
前記巻回軸方向から視て、少なくとも一部が前記コイル導体の形成領域に重なる磁性体部材と、
を備え、
前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記コイル導体の周方向における曲率半径の極小部分に前記磁性体部材が重ならない抜き部を有することを特徴とする。【０００８】
一般に、コイル導体の周方向における曲率半径の極小部分の内側は磁束が集中しやすく、コイル導体の他の部分に比べて相対的に磁束密度が高くなりやすい。これに対して、この構成では、巻回軸方向から視て、相対的に磁束密度が高くなりやすいコイル導体の極小部分には磁性体部材が重ならず、相対的に磁束密度の低くなりやすいコイル導体の極小部分以外に磁性体部材の少なくとも一部が重なる。したがって、結合相手のコイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度のばらつきが抑制されるため、簡素な構造により、広い範囲の相対的な位置関係において、結合相手のコイルアンテナとの結合係数が安定化したコイルアンテナを実現できる。【０００９】
（２）上記（１）において、前記コイル導体は、径方向において前記巻回軸からの距離が近い第１コイル導体部と、前記径方向において前記巻回軸からの距離が前記第１コイル導体部よりも遠い第２コイル導体部と、を有し、前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記第２コイル導体部に重なり、且つ、前記巻回軸方向から視て、前記第１コイル導体部に重ならないことが好ましい。この構成では、巻回軸方向から視て、磁束密度が低いコイル導体の外周に磁性体部材が重なり、磁束密度が高いコイル導体の内周には磁性体部材が重ならない。したがって、この構成により、結合相手のコイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度のばらつきがさらに抑制される。【００１０】
（３）上記（１）または（２）において、前記磁性体部材の数は複数であり、複数の前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記周方向に沿って配列されることが好ましい。この構成では、コイル導体の径方向に複数の磁性体部材が配列される構造に比べて、複数の磁性体部材を備えることによるコイルアンテナの磁束密度の変化は小さい。また、この構成では、少なくともコイルアンテナよりも小さな複数の磁性体部材を備えるため、一つの大きな磁性体部材を備える構造に比べて、磁性体部材が割れ難くなり、磁性体部材が割れることによるアンテナ特性の変化が抑制される。【００１１】
（４）上記（１）または（２）において、前記磁性体部材の数は複数であり、複数の前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記コイル導体の前記周方向および径方向に沿って配列され、前記径方向における前記磁性体部材同士の間隙は、前記周方向における前記磁性体部材同士の間隙よりも小さいことが好ましい。この構成では、複数の磁性体部材がコイル導体の径方向よりも周方向に密に配列されるため、複数の磁性体部材がコイル導体の周方向よりも径方向に密に配列される構造に比べて、複数の磁性体部材を備えることによるコイルアンテナの磁束密度の変化は小さい。【００１２】
（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、前記コイル導体は、１ターンのうちに前記曲率半径の極小部分を４つ有する、矩形スパイラル状であってもよい。【００１３】
（６）本発明の給電装置は、
給電装置から受電装置へワイヤレスで電力を供給するワイヤレス電力供給システムにおける給電装置であって、
前記受電装置との結合に用いられる給電用コイルアンテナと、
前記給電用コイルアンテナに接続される給電回路と、
を備え、
前記給電用コイルアンテナは、
巻回軸の周りに複数回巻回されるコイル導体と、
前記巻回軸方向から視て、少なくとも一部が前記コイル導体に重なる磁性体部材と、
を備え、
前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記コイル導体の周方向における曲率半径の極小部分に前記磁性体部材が重ならない抜き部を有することを特徴とする。【００１４】
この構成により、結合相手側コイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度の変化が小さい給電用コイルアンテナを備えるワイヤレス電力供給システムの給電装置を実現できる。【００１５】
（７）上記（６）において、前記給電回路は前記給電用コイルアンテナにＨＦ帯の交番電圧を印加してもよい。【００１６】
（８）本発明の受電装置は、
給電装置から受電装置へワイヤレスで電力を供給するワイヤレス電力供給システムにおける受電装置であって、
前記給電装置との結合に用いられる受電用コイルアンテナと、
前記受電用コイルアンテナに接続される受電回路と、
を備え、
前記受電用コイルアンテナは、
巻回軸の周りに複数回巻回されるコイル導体と、
前記巻回軸方向から視て、少なくとも一部が前記コイル導体に重なる磁性体部材と、
を備え、
前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記コイル導体の周方向における曲率半径の極小部分に前記磁性体部材が重ならない抜き部を有することを特徴とする。【００１７】
この構成により、結合相手側コイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度の変化が小さい受電用コイルアンテナを備えるワイヤレス電力供給システムの受電装置を実現できる。【００１８】
（９）上記（８）において、前記受電回路が有する容量成分と、前記受電用コイルアンテナのインダクタンス成分とで共振回路が構成され、前記共振回路の共振周波数はＨＦ帯の周波数であってもよい。【００１９】
（１０）本発明の給電装置および受電装置で構成されるワイヤレス電力供給システムは、  前記給電装置は、
前記受電装置が備える受電用コイルアンテナとの結合に用いられる給電用コイルアンテナと、
前記給電用コイルアンテナに接続される給電回路と、
を有し、
前記給電用コイルアンテナは、
巻回軸の周りに複数回巻回されるコイル導体と、
前記巻回軸方向から視て、少なくとも一部が前記コイル導体に重なる磁性体部材と、
を備え、
前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記コイル導体の周方向における曲率半径の極小部分に前記磁性体部材が重ならない抜き部を有し、
前記給電用コイルアンテナの形成領域の面積は、前記受電用コイルアンテナの形成領域の面積よりも大きいことを特徴とする。【００２０】
この構成により、結合相手側コイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度の変化が少ない給電用コイルアンテナを備える給電装置を有した、ワイヤレス電力供給システムを実現できる。【００２１】
（１１）上記（１０）において、前記磁性体部材は、前記コイル導体に対して前記受電用コイルアンテナと反対側に配置されることが好ましい。この構成により、給電用コイルアンテナが備えるコイル導体の開口部を通る磁束の集磁効果を高めることができる。また、磁性体部材の磁気シールド効果により、磁性体部材を挟んで給電用コイルアンテナとは反対側に、給電用コイルアンテナからの磁界が放射されることを抑制できる。【００２２】
（１２）上記（１０）または（１１）において、前記給電回路は前記給電用コイルアンテナにＨＦ帯の交番電圧を印加してもよい。【００２３】
（１３）本発明の給電装置および受電装置で構成されるワイヤレス電力供給システムは、
前記受電装置は、
前記給電装置が備える給電用コイルアンテナとの結合に用いられる受電用コイルアンテナと、
前記受電用コイルアンテナに接続される受電回路と、
を有し、
前記受電用コイルアンテナは、
巻回軸の周りに複数回巻回されるコイル導体と、
前記巻回軸方向から視て、少なくとも一部が前記コイル導体に重なる磁性体部材と、
を備え、
前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記コイル導体の周方向における曲率半径の極小部分に前記磁性体部材が重ならない抜き部を有し、
前記給電用コイルアンテナの形成領域の面積は、前記受電用コイルアンテナの形成領域の面積よりも大きいことを特徴とする。【００２４】
この構成により、結合相手側コイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度の変化が小さい受電用コイルアンテナを備える受電装置を有した、ワイヤレス電力供給システムを実現できる。【００２５】
（１４）上記（１３）において、前記磁性体部材は、前記コイル導体に対して前記給電用コイルアンテナと反対側に配置されることが好ましい。この構成により、受電用コイルアンテナが備えるコイル導体の開口部を通る磁束の集磁効果を高めることができる。また、磁性体部材の磁気シールド効果により、磁性体部材を挟んで受電用コイルアンテナとは反対側に、給電用コイルアンテナからの磁界が放射されることを抑制できる。【００２６】
（１５）上記（１３）または（１４）において、前記受電回路が有する容量成分と、前記受電用コイルアンテナのインダクタンス成分とで共振回路が構成され、前記共振回路の共振周波数はＨＦ帯の周波数であってもよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、簡素な構造により、結合相手のコイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度の変化が小さいコイルアンテナを実現できる。また、それを備える給電装置、受電装置およびワイヤレス電力供給システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１（Ａ）は第１の実施形態に係るコイルアンテナ１０１の平面図であり、図１（Ｂ）はコイル導体２１の周方向における曲率半径の極小部分ＰＳを示すコイルアンテナ１０１の平面図である。
【図２】図２は、コイル導体２１の形成領域ＣＥを示す平面図である。
【図３】図３は、コイルアンテナ１０１と結合相手のコイルアンテナ２０１との結合関係を示す断面図である。
【図４】図４（Ａ）は磁束密度を求めるための、本発明のコイルアンテナ１０１Ａの平面図であり、図４（Ｂ）はコイルアンテナ１０１Ａにより形成される磁束密度を示す平面図である。
【図５】図５（Ａ）は磁束密度を求めるための、比較例のコイルアンテナ１００Ａの平面図であり、図５（Ｂ）はコイルアンテナ１００Ａにより形成される磁束密度を示す平面図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係るコイルアンテナ１０１を備える給電装置３０１の断面図である。
【図７】図７（Ａ）は第２の実施形態に係るコイルアンテナ１０２の平面図であり、図７（Ｂ）は、第１コイル導体部ＣＰ１と第２コイル導体部ＣＰ２を示すコイル導体２１の平面図である。
【図８】図８（Ａ）は第３の実施形態に係るコイルアンテナ１０３の平面図であり、図８（Ｂ）はコイル導体２２の周方向における曲率半径の極小部分を示すコイルアンテナ１０３の平面図である。
【図９】図９（Ａ）は第４の実施形態に係るコイルアンテナ１０４の平面図であり、図９（Ｂ）は、コイル導体２１の構造を示すコイルアンテナ１０４の平面図である。
【図１０】図１０は、コイル導体２１の形成領域ＣＥを示す平面図である。
【図１１】図１１（Ａ）は第５の実施形態に係るコイルアンテナ１０５の平面図であり、図１１（Ｂ）は、コイル導体２１の構造を示すコイルアンテナ１０５の平面図である。
【図１２】図１２（Ａ）はコイル導体２１の形成領域ＣＥを示す平面図であり、図１２（Ｂ）は磁性体部材同士の間隙を示す、コイルアンテナ１０５の平面図である。
【図１３】図１３は第６の実施形態に係るワイヤレス電力供給システム５０１の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
本発明は、例えばマウスとマウスパッド等のように、平面上で位置自由度が求められるシステムに好適である。以降に示す各実施形態において、マウスにワイヤレス電力供給を行う場合、本発明における「コイルアンテナ」は例えばマウスパッド等に設けられ、受電側コイルアンテナはマウスに設けられる。
【００３１】
《第１の実施形態》
図１（Ａ）は第１の実施形態に係るコイルアンテナ１０１の平面図であり、図１（Ｂ）はコイル導体２１の周方向における曲率半径の極小部分ＰＳを示すコイルアンテナ１０１の平面図である。図２は、コイル導体２１の形成領域ＣＥを示す平面図である。なお、図１（Ａ）では、構造を分かりやすくするために、基材１の図示を省略し、磁性体部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄにはテクスチャーパターンを付与している。さらに、図１（Ｂ）では、構造を分かりやすくするため、磁性体部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄの図示を省略している。また、図２では、構造を分かりやすくするために、コイル導体２１の形成領域ＣＥにはテクスチャーパターンを付与している。
【００３２】
コイルアンテナ１０１は基材１、コイル導体２１および複数の磁性体部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄを備える。
【００３３】
基材１は絶縁性材料で構成される矩形状の平板である。コイル導体２１は、基材１の表面等に形成され、巻回軸ＡＸの周りに約４回巻回される矩形スパイラル状の導体パターンであり、第１端Ｅ１および第２端Ｅ２を有する。なお、本実施形態では、コイル導体３１が１ターンのうちに曲率半径の極小部分ＰＳを４つ有している。基材１は例えばポリイミド（ＰＩ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の樹脂製シートであり、コイル導体２１は例えばＣｕ箔パターンである。
【００３４】
複数の磁性体部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄは矩形状の平板である。複数の磁性体部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄの一部は、Ｚ軸方向（本発明における「巻回軸方向」に相当する）から視て、コイル導体２１の形成領域ＣＥに重なる。磁性体部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄは例えば焼結された磁性フェライト板であるが、フェライト粉等の磁性体粉がエポキシ樹脂等の樹脂中に分散された樹脂シート等を基材１に貼付したものであってもよい。
【００３５】
また、磁性体部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄは、Ｚ軸方向から視て、コイル導体２１の周方向における曲率半径の極小部分ＰＳに重ならない抜き部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を有する。本実施形態に係る抜き部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、コイル導体２１の径方向に沿って隣接する４つの曲率半径の極小部分ＰＳに磁性体部材が重ならない箇所である。
【００３６】
ここで、本発明におけるコイル導体の「周方向」とは、例えばコイル導体の巻回軸の周りに延伸する方向をいい、本発明におけるコイル導体の「径方向」とは、例えばコイル導体の延伸する方向と直交する方向をいう。言い換えると、コイル導体によって囲まれるコイル開口ＣＭに沿った方向がコイル導体の「周方向」であり、その周方向に直交する方向がコイル導体の「径方向」である。
【００３７】
また、本発明における「コイル導体の周方向における曲率半径の極小部分」とは、Ｚ軸方向から視て、巻回軸ＡＸの周りに巻回されるコイル導体の途中に設けられる箇所である。つまり、図１（Ｂ）に示す引き出し部ＸＰのように、コイル導体を内周から外周に引き出す場合等で曲率半径が極小となる部分については、本発明における「コイル導体の周方向における曲率半径の極小部分」から除外される。このことは、以降の各実施形態でも同様である。なお、本発明における「コイル導体の周方向における曲率半径の極小部分」には、Ｚ軸方向から視たコイル導体の曲率半径を周方向で微分したときに、単に微分係数がゼロとなる極小部分（本実施形態に係るコイル導体２１のように、直線状に延伸する部分と屈曲する部分とが連続した構造）だけでなく、屈曲し続けるコイル導体の極小部分も含む。つまり、本発明では、コイル導体の曲率半径が他の箇所よりも相対的に小さい箇所に磁性体を配置しないことを特徴としており、差分的に（任意の２点間で相対的に）極小部分となる屈曲部分も本発明における「コイル導体の周方向における曲率半径の極小部分」に含まれる。
【００３８】
図３は、コイルアンテナ１０１と結合相手のコイルアンテナ２０１との結合関係を示す断面図である。図３では、コイルアンテナ１０１が給電用コイルアンテナであり、結合相手のコイルアンテナ２０１が受電用コイルアンテナである。
【００３９】
図３に示すように、給電用コイルアンテナであるコイルアンテナ１０１の形成領域の面積（コイル導体の形成領域の面積）は、受電用コイルアンテナである結合相手のコイルアンテナ２０１の形成領域の面積（コイル導体の形成領域の面積）よりも大きい。また、図３に示すように、磁性体部材３１Ｂ，３１Ｄ等は、Ｚ軸方向に対しコイル導体２１を挟んで結合相手のコイルアンテナ２０１とは反対側に配置される。言い換えると、磁性体部材３１Ｂ，３１Ｄ等は、コイル導体２１に対し結合相手のコイルアンテナ２０１と反対側に配置されている。
【００４０】
一般に、コイル導体の周方向における曲率半径の小さな部分の内側は磁束が強くなりやすい。特にコイル導体の曲率半径の極小部分ＰＳの内側は磁束が集中しやすく、コイル導体の他の部分に比べて相対的に磁束密度が高くなりやすい。これに対して、本実施形態に係るコイルアンテナ１０１では、磁性体部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄが、Ｚ軸方向から視て、相対的に磁束密度が高くなりやすいコイル導体２１の曲率半径の極小部分ＰＳに重ならない。また、磁性体部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄの一部は、Ｚ軸方向から視て、コイル導体２１の曲率半径の極小部分ＰＳ以外に重なる。そのため、コイル導体２１により形成される磁束密度のばらつきが抑制される。コイル導体により形成される磁束密度が一様となることで、結合相手のコイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度のばらつきが抑制される。したがって、簡素な構造により、広い範囲の相対的な位置関係において、結合相手のコイルアンテナとの結合係数が安定化したコイルアンテナを実現できる。
【００４１】
次に、本発明の磁性体部材を備えることにより、コイルアンテナにより形成される磁束密度がどのように変化するかを示す。図４（Ａ）は磁束密度を求めるための、本発明のコイルアンテナ１０１Ａの平面図であり、図４（Ｂ）はコイルアンテナ１０１Ａにより形成される磁束密度を示す平面図である。図５（Ａ）は磁束密度を求めるための、比較例のコイルアンテナ１００Ａの平面図であり、図５（Ｂ）はコイルアンテナ１００Ａにより形成される磁束密度を示す平面図である。
【００４２】
図４（Ｂ）および図５（Ｂ）は、ともにコイルアンテナにより形成される磁束密度をシミュレーションによって求めた図である。なお、シミュレーションを簡潔にするため、シミュレーションモデルに用いるコイル導体は、図４（Ａ）および図５（Ａ）に示すように、大きさの異なる１ターンのコイル導体２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄを同心円状に４個配置したものである。図４（Ａ）に示すコイルアンテナ１０１Ａは、コイル導体２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの曲率半径の極小部分以外に、磁性体部材３０Ａ，３０Ｂを配置したモデルである。図５（Ａ）に示すコイルアンテナ１００Ａは、磁性体部材を備えていないモデルである。磁性体部材３０Ａ，３０Ｂは、効果が明確となるよう、コイルアンテナ１０１Ａ，１００Ａの長手方向の曲率半径の極小部に重ならない位置に配置した。
【００４３】
磁性体部材を備えていない場合、図５（Ｂ）に示すように、コイル導体の曲率半径の極小部分での磁束密度は相対的に高く、曲率半径の極小部分以外での磁束密度は相対的に低いことがわかる（図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示す部分ＺＰ２を参照）。一方、曲率半径の極小部分以外に磁性体部材を配置した場合には、図４（Ｂ）に示すように、曲率半径の極小部分以外の部分での磁束密度が高まり、コイル導体により形成される磁束密度のばらつきは抑制される（図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示す部分ＺＰ１を参照）。
【００４４】
本実施形態では、コイルアンテナ１０１の形成領域の面積が、結合相手のコイルアンテナ２０１の形成領域の面積よりも大きいため、コイルアンテナ１０１に対して結合相手のコイルアンテナ２０１の平面上での位置自由度を高めることができる。
【００４５】
また、本実施形態では、磁性体部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄが、コイル導体２１に対し結合相手のコイルアンテナ２０１と反対側に配置されている。この構成により、コイル導体２１と結合相手のコイルアンテナ２０１との間に配置した場合に比べて、コイルアンテナ１０１が結合相手のコイルアンテナ２０１と磁界結合しやすくなる。
【００４６】
なお、本実施形態では、磁性体部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄの一部が、Ｚ軸方向から視て、コイル導体２１の形成領域ＣＥに重なる構成について示したが、これに限定されるものではない。磁性体部材全体が、Ｚ軸方向から視て、コイル導体２１の形成領域ＣＥに重なっていてもよい。
【００４７】
また、本実施形態では、矩形状の平板である４つの磁性体部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄを備えるコイルアンテナの例を示したが、この構成に限定されるものではない。磁性体部材の個数、配置等は、後に詳述するように、本発明の作用・効果を奏する範囲において適宜変更可能である。また、磁性体部材の形状についても、矩形状の平板に限定されるものではなく、本発明の作用・効果を奏する範囲において適宜変更可能である。磁性体部材の平面形状は、例えば円形、楕円形、多角形、Ｌ字形等であってもよい。また、磁性体部材は平板に限定されず、曲面を有していてもよく、立体構造等とすることも可能である。
【００４８】
また、上述の例では、コイルアンテナ１０１が給電用コイルアンテナである場合についての作用を説明したが、送受が反転しても同様に成り立つ。すなわち、コイルアンテナ１０１が受電用コイルアンテナである場合にも同様に作用する。このことは、以降の各実施形態に係るコイルアンテナについても同様である。なお、コイルアンテナ１０１が受電用コイルアンテナである場合には、磁性体部材は、コイル導体２１に対し結合相手のコイルアンテナ２０１（給電用コイルアンテナ）と反対側に配置される。
【００４９】
次に、本実施形態に係るコイルアンテナ１０１を利用したワイヤレス電力供給システムの給電装置について、図を参照して説明する。図６は、第１の実施形態に係るコイルアンテナ１０１を備える給電装置３０１の断面図である。
【００５０】
給電装置３０１は、樹脂製カバー２、コイルアンテナ１０１、回路基板４、給電回路（図示省略）等を備える。給電装置３０１はケーブル等により他の電子機器に接続される。
【００５１】
樹脂製カバー２は直方体状である。図６に示すように、樹脂製カバー２の内部には、コイルアンテナ１０１、回路基板４、給電回路等が収納されている。回路基板４は内部にグランド導体５が形成された基板であり、例えばプリント配線板である。
【００５２】
回路基板４の主面には給電回路等が実装され、給電回路は、図示しない導体パターン等を介してコイル導体２１の第１端および第２端に接続される。給電回路は、例えば磁界共鳴電力伝送システム等の電力供給システム用の給電回路、受電回路、または送受電回路のうちの少なくとも一つである。
【００５３】
この構成により、結合相手側コイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度の変化が小さい給電用コイルアンテナを備えるワイヤレス電力供給システムの給電装置を実現できる。
【００５４】
また、図６に示す給電装置では、磁性体部材３１Ｂ，３１Ｄ等が、コイル導体２１と回路基板４との間に配置されている。この構成により、磁性体部材３１Ｂ，３１Ｄ等の裏面側（図６における磁性体部材３１Ｂ，３１Ｄ等の下面側）の磁気シールド効果が得られ、回路基板４に配線パターンとコイルアンテナとの不要結合が抑制される。また、この構成により、コイル導体から生じる磁界が回路基板４に放射されることを抑制できる。
【００５５】
なお、本実施形態では、コイルアンテナ１０１が給電用コイルアンテナとしてマウスパッド等に設けられ、結合相手のコイルアンテナが受電用コイルアンテナとしてマウスに設けられる例を示したが、この構成に限定されるものではない。後に詳述するように、本発明のコイルアンテナは、ワイヤレス電力供給システムを構成する給電装置と受電装置との結合に用いられるコイルアンテナであり、給電装置または受電装置のいずれか、または両方に設けられる。
【００５６】
《第２の実施形態》
第２の実施形態では、磁性体部材の配置が第１の実施形態に係るコイルアンテナ１０１とは異なる例を示す。
【００５７】
図７（Ａ）は第２の実施形態に係るコイルアンテナ１０２の平面図であり、図７（Ｂ）は、第１コイル導体部ＣＰ１と第２コイル導体部ＣＰ２を示すコイル導体２１の平面図である。なお、図７（Ａ）では、構造を分かりやすくするために、基材１の図示を省略し、磁性体部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄにはテクスチャーパターンを付与している。また、図７（Ｂ）では、構造を分かりやすくするために、第１コイル導体部ＣＰ１を破線で示している。
【００５８】
本実施形態に係るコイルアンテナ１０２は、磁性体部材の配置が第１の実施形態に係るコイルアンテナ１０１と異なり、その他の構成についてはコイルアンテナ１０１と実質的に同じである。
【００５９】
本実施形態に係るコイル導体２１は、径方向における巻回軸ＡＸからの距離が近い第１コイル導体部ＣＰ１と、径方向において巻回軸ＡＸからの距離が第１コイル導体部ＣＰ１よりも遠い第２コイル導体部ＣＰ２とを有する。第２コイル導体部ＣＰ２の径方向における巻回軸ＡＸからの距離Ｒ２は、第１コイル導体部ＣＰ１の径方向における巻回軸ＡＸからの距離Ｒ１よりも長い（Ｒ２＞Ｒ１）。本実施形態では、第１コイル導体部ＣＰ１がコイル導体２１の最も内周に位置し、巻回軸ＡＸの周りに巻回する約１ターンの導体である。また、本実施形態では、第２コイル導体部ＣＰ２が第１コイル導体部ＣＰ１よりも外周に位置し、巻回軸ＡＸの周りに巻回する約３ターンの導体である。
【００６０】
図７（Ａ）に示すように、磁性体部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄは、Ｚ軸方向から視て、第２コイル導体部ＣＰ２に重なり、且つ、第１コイル導体部ＣＰ１には重ならない。
【００６１】
本実施形態に係るコイルアンテナ１０２は、Ｚ軸方向から視て、磁束密度が低くなりやすいコイル導体２１の外周に磁性体部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄが重なり、磁束密度が高くなりやすいコイル導体２１の内周には磁性体部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄが重ならない。そのため、結合相手のコイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度のばらつきがさらに抑制される。
【００６２】
なお、本実施形態では、第１コイル導体部ＣＰ１がコイル導体２１の最も内周に位置する約１ターンの導体であり、第２コイル導体部ＣＰ２が第１コイル導体部ＣＰ１よりも外周に位置する第１コイル導体部ＣＰ１以外の約３ターンの導体である例を示したが、この構成に限定されるものではない。第１コイル導体部ＣＰ１はコイル導体２１の最も内周に位置する導体でなくてもよく、第２コイル導体部ＣＰ２は第１コイル導体部ＣＰ１よりも外周に位置する導体であればよい。すなわち、Ｚ軸方向から視て、コイル開口ＣＭからできるだけ離れた位置に磁性体部材を配置することで、本発明の作用・効果を奏することができる。また、第１コイル導体部ＣＰ１の巻回数および第２コイル導体部ＣＰ２の巻回数についても、本発明の作用・効果を奏する範囲において適宜変更可能である。
【００６３】
《第３の実施形態》
第３の実施形態では、コイル導体の構造が第１または第２の実施形態に係るコイルアンテナとは異なる例を示す。
【００６４】
図８（Ａ）は第３の実施形態に係るコイルアンテナ１０３の平面図であり、図８（Ｂ）はコイル導体２２の周方向における曲率半径の極小部分を示すコイルアンテナ１０３の平面図である。なお、図８（Ａ）では、構造を分かりやすくするため、基材１の図示を省略し、磁性体部材３３Ａ，３３Ｂにはテクスチャーパターンを付与している。さらに、図８（Ｂ）では、構造を分かりやすくするため、磁性体部材３３Ａ，３３Ｂの図示を省略している。
【００６５】
本実施形態に係るコイルアンテナ１０３は、コイル導体２２を備える点で、第１の実施形態に係るコイルアンテナ１０１と異なる。また、本実施形態に係るコイルアンテナ１０３は、磁性体部材３３Ａ，３３Ｂを備える点でコイルアンテナ１０１と異なる。その他の構成についてはコイルアンテナ１０１と実質的に同じである。
【００６６】
図８（Ａ）に示すように、本実施形態に係るコイル導体２２は、基材１の表面等に形成され、巻回軸ＡＸの周りに巻回される約４ターンの楕円形スパイラル状の導体パターンであり、第１端部Ｅ１および第２端部Ｅ２を有する。このように、楕円形状のコイル導体の「曲率半径の極小部分」は、Ｚ軸方向から視て、両端の半円部（図８（Ｂ）のコイル導体２２におけるＹ軸方向の両端部分）となる。本実施形態では、コイル導体２２が１ターンのうちに曲率半径の極小部分ＰＳを２つ有している。
【００６７】
２つの磁性体部材３３Ａ，３３Ｂは矩形状の平板である。２つの磁性体部材３３Ａ，３３Ｂは、Ｚ軸方向から視て、コイル導体２２の周方向における曲率半径の極小部分ＰＳに重ならない抜き部Ｃ１，Ｃ２を有する。図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る曲率半径の極小部分ＰＳは、抜き部Ｃ１，Ｃ２と一致している。
【００６８】
このような構成でも、コイルアンテナ１０３の基本的な構成は、第１の実施形態に係るコイルアンテナ１０１と同様であり、コイルアンテナ１０１と同様の作用・効果を奏する。
【００６９】
《第４の実施形態》
第４の実施形態では、複数の磁性体部材がコイル導体の周方向に沿って配列されるコイルアンテナについて示す。
【００７０】
図９（Ａ）は第４の実施形態に係るコイルアンテナ１０４の平面図であり、図９（Ｂ）は、コイル導体２１の構造を示すコイルアンテナ１０４の平面図である。図１０は、第１コイル導体部ＣＰ１と第２コイル導体部ＣＰ２を示すコイル導体２１の平面図である。なお、図９（Ａ）では、構造を分かりやすくするために、基材１の図示を省略し、磁性体部材３３にはテクスチャーパターンを付与している。また、図９（Ａ）、図９（Ｂ）および図１０では、構造を分かりやすくするために、第１コイル導体部ＣＰ１を破線で示している。また、図１０では、構造を分かりやすくするために、コイル導体２１の形成領域ＣＥにはテクスチャーパターンを付与している。
【００７１】
本実施形態に係るコイルアンテナ１０４は、Ｚ軸方向から視て、コイル導体２１の周方向ＣＤに沿って配列される複数の磁性体部材３４を備える点で、第２の実施形態に係るコイルアンテナ１０２と異なる。その他の構成についてはコイルアンテナ１０２と実質的に同じである。
【００７２】
本実施形態に係るコイル導体２１は、第１コイル導体部ＣＰ１および第２コイル導体部ＣＰ２を有する。本実施形態では、第２コイル導体部ＣＰ２がコイル導体２１の最も外周に位置し、巻回軸ＡＸの周りに巻回する約１ターンの導体である。また、本実施形態では、第１コイル導体部ＣＰ１が第２コイル導体部ＣＰ２よりも内周に位置し、巻回軸ＡＸの周りに巻回する約３ターンの導体である。
【００７３】
複数の磁性体部材３４の一部は、Ｚ軸方向から視て、コイル導体２１の形成領域ＣＥに重なる。また、複数の磁性体部材３４は、図９（Ａ）に示すように、Ｚ軸方向から視て、コイル導体２１の最も外周に位置する第２コイル導体部ＣＰ２に重なり、且つ、第１コイル導体部ＣＰ１には重ならない。本実施形態に係る複数の磁性体部材３４は、第１・２の実施形態に係る磁性体部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄよりも小さな、矩形状の平板である。Ｚ軸方向から視て、コイル導体２１の周方向に沿って配列される複数の磁性体部材３４は、例えば複数の磁性体部材の小片を樹脂フィルムでラミネートしてシート状に形成したり、複数の磁性体部材の小片を樹脂でモールドしてシート状に形成してもよい。
【００７４】
このような構成であっても、第２の実施形態に係るコイルアンテナ１０２と同様の作用・効果を奏する。
【００７５】
また、コイルアンテナが単一の大きな磁性体部材を備える場合、その磁性体部材が外力等によって割れると、アンテナ特性が大きく変化する虞がある。一方、本実施形態に係るコイルアンテナ１０４は、少なくともコイルアンテナ（コイル導体２１の形成領域）よりも小さな複数の磁性体部材３４を備える。そのため、一つの大きな磁性体部材を備える構造に比べて、磁性体部材が割れ難くなり、磁性体部材が割れることによるアンテナ特性の変化が抑制される。
【００７６】
《第５の実施形態》
第５の実施形態では、複数の磁性体部材がコイル導体の周方向および径方向に沿って配列されるコイルアンテナについて示す。
【００７７】
図１１（Ａ）は第５の実施形態に係るコイルアンテナ１０５の平面図であり、図１１（Ｂ）は、コイル導体２１の構造を示すコイルアンテナ１０５の平面図である。図１２（Ａ）はコイル導体２１の形成領域ＣＥを示す平面図であり、図１２（Ｂ）は磁性体部材同士の間隙を示す、コイルアンテナ１０５の平面図である。なお、図１１（Ａ）および図１２（Ｂ）では、構造を分かりやすくするために、基材１の図示を省略し、磁性体部材３４Ａ，３４Ｂにはテクスチャーパターンを付与している。また、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）および図１２（Ａ）では、構造を分かりやすくするため、第１コイル導体部ＣＰ１を破線で示しており、図１２（Ｂ）では、構造を分かりやすくするため、コイル導体２１を破線で示している。また、図１２（Ａ）では、構造を分かりやすくするために、コイル導体２１の形成領域ＣＥにはテクスチャーパターンを付与している。
【００７８】
本実施形態に係るコイルアンテナ１０５は、Ｚ軸方向から視て、コイル導体２１の周方向ＣＤおよび径方向ＲＤに沿って配列される複数の磁性体部材３５Ａ，３５Ｂを備える点で、第４の実施形態に係るコイルアンテナ１０４と異なる。その他の構成についてはコイルアンテナ１０４と実質的に同じである。
【００７９】
複数の磁性体部材３５Ａ，３５Ｂは、第１・２の実施形態に係る磁性体部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄよりも小さな、矩形状の平板である。図１１（Ａ）に示すように、複数の磁性体部材３５Ａは、Ｚ軸方向から視て、コイル導体２１の最も外周に位置する第２コイル導体部ＣＰ２の外側に配置され、且つ、コイル導体２１の周方向ＣＤに沿って配列されている。また、複数の磁性体部材３５Ｂは、Ｚ軸方向から視て、コイル導体２１の最も外周に位置する第２コイル導体部ＣＰ２の内側に配置され、且つ、コイル導体２１の周方向ＣＤに沿って配列されている。また、複数の磁性体部材３５Ａ，３５Ｂは、Ｚ軸方向から視て、コイル導体２１の径方向ＲＤに沿って配列されている。
【００８０】
また、コイル導体２１の径方向ＲＤにおける磁性体部材同士の間隙Ｇ１（図１２（Ｂ）における磁性体部材３５Ａと磁性体部材３５Ｂとの間隙）は、コイル導体２１の周方向ＣＤにおける磁性体部材同士の間隙Ｇ２（図１２（Ｂ）における磁性体部材３５Ａ同士の間隙、または磁性体部材３５Ｂ同士の間隙）よりも小さい（Ｇ１＜Ｇ２）。
【００８１】
なお、複数の磁性体部材３５Ａは、Ｚ軸方向から視て、コイル導体２１の形成領域ＣＥに重なっておらず、複数の磁性体部材３５Ｂは、Ｚ軸方向から視て、コイル導体２１の形成領域ＣＥに重なる。また、本実施形態に係る複数の磁性体部材３５Ａ，３５Ｂは、Ｚ軸方向から視て、コイル導体２１には重なっていない。磁性体部材３５Ａ，３５Ｂをコイル導体２１に重ならないように配置することにより、コイル導体２１および磁性体部材３５Ａ，３５ＢをＸＹ平面上の同じ高さに配置することができる。また、この構成により、磁性体部材３５Ａ，３５Ｂを基材１に埋め込んでもよい。磁性体部材３５Ａ，３５Ｂを基材１に埋め込んだ場合には、コイルアンテナ自体を薄型化できる。
【００８２】
このような構成であっても、第４の実施形態に係るコイルアンテナ１０４と同様の作用・効果を奏する。
【００８３】
また、本実施形態では、コイル導体２１の径方向ＲＤにおける磁性体部材同士の間隙Ｇ１が、コイル導体２１の周方向ＣＤにおける磁性体部材同士の間隙Ｇ２よりも小さい（Ｇ１＜Ｇ２）。すなわち、複数の磁性体部材３５Ａ，３５Ｂが、コイル導体２１の周方向ＣＤよりも径方向ＲＤ（磁束が放射される方向）に密に配列される。
【００８４】
なお、本実施形態では、複数の磁性体部材３５Ａが、Ｚ軸方向から視て、コイル導体２１の形成領域ＣＥに重なっていない例を示したが、この構成に限定されるものではない。複数の磁性体部材３５Ａ，３５Ｂ全体が、Ｚ軸方向から視て、コイル導体２１の形成領域ＣＥに重なる構成であってもよい。
【００８５】
《第６の実施形態》
第６の実施形態では、本発明のコイルアンテナを利用したワイヤレス電力供給システムの例を示す。
【００８６】
本発明における「給電装置」は、上記コイルアンテナおよび給電回路（後に詳述する）等を備える装置であり、例えば磁気共鳴電力供給システム等のワイヤレス電力供給システムに対応した上記マウスパッド等である。本発明における「受電装置」は、上記コイルアンテナおよび受電回路（後に詳述する）等を備える装置であり、例えば磁気共鳴電力供給システム等のワイヤレス電力供給システムに対応した受電側機器（ワイヤレスマウス、携帯電話端末、いわゆるスマートフォン、タブレット端末、ノートＰＣやＰＤＡ、ウェアラブル端末、カメラ、ビデオ、ゲーム機および玩具等）にワイヤレス給電する充電器等である。
【００８７】
磁界共鳴電力供給システムは、ＨＦ帯、特に６．７８ＭＨｚ付近の周波数で用いられる。また、磁界型ワイヤレス電力供給システムは、磁界結合により電力供給相手と結合して電力の供給を行う。
【００８８】
図１３は第６の実施形態に係るワイヤレス電力供給システム５０１の回路図である。ワイヤレス電力供給システム５０１は、給電装置３０１および受電装置４０１で構成され、給電装置３０１から受電装置４０１へワイヤレスで電力を供給する。
【００８９】
給電装置３０１は、給電回路３１０と、給電回路３１０に接続される給電用コイルアンテナＬｔと、この給電用コイルアンテナＬｔに直列接続された共振キャパシタＣｔとを含む。給電用コイルアンテナＬｔは、受電装置４０１が備える受電回路４１０との結合に用いられ、この給電用コイルアンテナＬｔと共振キャパシタＣｔとで共振回路３２０が構成される。
【００９０】
また、給電回路３１０は、直流入力電圧Ｖｉを交流電圧に変換して上記共振回路３２０に印加するインバータ回路３１１を備える。インバータ回路３１１は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、キャパシタＣ１１、ダイオードＤ１および駆動回路３１２を含む。駆動回路３１２は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をＨＦ帯の動作周波数（例えば６．７８ＭＨｚ）で交互にオン／オフ駆動する。共振回路３２０の共振周波数はこの動作周波数またはその近傍の周波数である。このように、給電回路３１０は給電用コイルアンテナＬｔにＨＦ帯の交番電圧を印加する。
【００９１】
受電装置４０１は、受電回路４１０と、受電回路４１０に接続される受電用コイルアンテナＬｒとを含む。受電用コイルアンテナＬｒは、給電装置３０１が備える給電回路３１０との結合に用いられ、この受電用コイルアンテナＬｒのインダクタンス成分と受電回路４１０が有する容量成分とで共振回路４２０が構成される。受電用コイルアンテナＬｒと給電用コイルアンテナＬｔとは主に磁界結合する。なお、本実施形態では、第１の実施形態で示した構造と同様、給電用コイルアンテナＬｔの形成領域の面積は、受電用コイルアンテナＬｒの形成領域の面積よりも大きい。
【００９２】
また、受電回路４１０は、受電用コイルアンテナＬｒに生じる交流電圧を直流電圧に変換する整流平滑回路４１１と、整流平滑回路４１１によって変換された直流出力電圧によって駆動される負荷Ｒｏとを備える。整流平滑回路４１１はダイオードブリッジ回路による整流回路４１２、平滑キャパシタＣ２１，Ｃ２２、および電圧レギュレータ回路４１３を含む。
【００９３】
共振回路４２０はＨＦ帯の上記動作周波数またはその近傍の周波数で共振する。共振回路４２０の共振電圧は整流回路４１２で全波整流され、平滑キャパシタＣ２１，Ｃ２２、および電圧レギュレータ回路３１３で平滑および安定化され、負荷Ｒｏへ所定の一定電圧Ｖｏが供給される。
【００９４】
本実施形態では、給電用コイルアンテナＬｔは、第１の実施形態で示した構造のコイルアンテナ１０１であり、受電用コイルアンテナＬｒは通常のコイルアンテナである。なお、「通常のコイルアンテナ」とは、コイル導体が単純なループ状またはスパイラル状を成しているものである。
【００９５】
なお、給電用コイルアンテナが通常のコイルアンテナであり、受電用コイルアンテナが第１の実施形態で示したコイルアンテナ１０１であってもよい。また、給電用コイルアンテナおよび受電用コイルアンテナの双方が第１の実施形態で示した構造のコイルアンテナ１０１であってもよい。いずれも構造でも、給電用コイルアンテナと受電用コイルアンテナは主に磁界結合し、主に磁界を介して電力が伝送される。
【００９６】
このように、本発明のコイルアンテナは、給電用コイルアンテナ、受電用コイルアンテナのいずれにも利用できる。
【００９７】
この構成により、相手側コイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度の変化が小さなコイルアンテナを備える給電装置、受電装置およびワイヤレス電力供給システムを実現できる。
【００９８】
なお、本実施形態では、受電回路４１０が有する容量成分と、受電用コイルアンテナＬｒのインダクタンス成分とで共振回路が構成される例を示したが、共振用のキャパシタを受電用コイルアンテナＬｒに並列に接続してもよい。
【００９９】
《その他の実施形態》
以上に示した各実施形態では、基材１が矩形状の平板である例を示したが、この構成に限定されるものではない。基材１の平面形状は、円形、楕円形、正方形、多角形等、適宜変更可能である。また、基材１は平板に限定されず、曲面を有していてもよく、立体構造等とすることも可能である。
【０１００】
以上に示した各実施形態では、コイル導体が、基材１の表面に形成され、約４回巻回される矩形スパイラル状または楕円形スパイラル状の導体パターンである例を示したが、この構成に限定されるものではない。コイル導体の外形は、Ｚ軸方向から視て、円形、多角形、Ｌ字形、Ｔ字形等、適宜変更可能である。また、コイル導体２１は基材１の裏面や内部に形成されていてもよい。また、コイル導体は、スパイラル状の導体パターンが形成された基材を積層してヘリカル状にした構成であってもよい。また、コイル導体は巻線コイルであってもよい。すなわち、本発明のコイルアンテナにおいて基材は必須ではない。なお、コイル導体の巻回数についても、本発明の作用・効果を奏する範囲において適宜変更可能である。
【０１０１】
最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。
【符号の説明】
【０１０２】
ＡＸ…巻回軸
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４…抜き部
Ｃ１１…キャパシタ
Ｃ２１，Ｃ２２…平滑キャパシタ
Ｃｔ…共振キャパシタ
Ｄ１…ダイオード
Ｑ１，Ｑ２…スイッチング素子
Ｒｏ…負荷
Ｖｉ…直流入力電圧
Ｖｏ…一定電圧
Ｌｒ…受電用コイルアンテナ
Ｌｔ…給電用コイルアンテナ
２１，２２…コイル導体
ＰＳ…コイル導体の周方向における曲率半径の極小部分
ＣＤ…コイル導体の周方向
ＲＤ…コイル導体の径方向
ＣＥ…コイル導体の形成領域
Ｅ１…コイル導体の第１端
Ｅ２…コイル導体の第２端
ＣＰ１…第１コイル導体部
ＣＰ２…第２コイル導体部
ＣＰ…コイル導体のコイル開口
Ｒ１，Ｒ２…径方向において巻回軸からの距離
Ｇ１，Ｇ２…径方向における磁性体部材同士の間隙
１…基材
２…樹脂製カバー
４…回路基板
５…グランド導体
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ，３３Ａ，３３Ｂ，３４，３５Ａ，３５Ｂ…磁性体部材
１０１，１０２，１０３，１０４，１０５…コイルアンテナ（給電用コイルアンテナ、受電用コイルアンテナ）
２０１…結合相手のコイルアンテナ（給電用コイルアンテナ、受電用コイルアンテナ）
３０１…給電装置
３１０…給電回路
３１１…インバータ回路
３１２…駆動回路
３１３…電圧レギュレータ回路
３２０…共振回路
４０１…受電装置
４１０…受電回路
４１１…整流平滑回路
４１２…整流回路
４１３…電圧レギュレータ回路
４２０…共振回路
５０１…ワイヤレス電力供給システム
【図１】
2017170073.tif 000003
【図２】
2017170073.tif 000004
【図３】
2017170073.tif 000005
【図４】
2017170073.tif 000006
【図５】
2017170073.tif 000007
【図６】
2017170073.tif 000008
【図７】
2017170073.tif 000009
【図８】
2017170073.tif 000010
【図９】
2017170073.tif 000011
【図１０】
2017170073.tif 000012
【図１１】
2017170073.tif 000013
【図１２】
2017170073.tif 000014
【図１３】
2017170073.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月2日(2018.8.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス電力供給システムに用いられるコイルアンテナであって、
巻回軸の周りに複数回巻回されるコイル導体と、
前記巻回軸方向から視て、少なくとも一部が前記コイル導体の形成領域に重なる磁性体部材と、
を備え、
前記コイル導体は、径方向において前記巻回軸からの距離が近い第１コイル導体部と、前記径方向において前記巻回軸からの距離が前記第１コイル導体部よりも遠い第２コイル導体部と、を有し、
前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記コイル導体の周方向における曲率半径の極小部分に前記磁性体部材が重ならない抜き部を有し、
前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記第２コイル導体部に重なり、且つ、前記巻回軸方向から視て、前記第１コイル導体部に重ならない、コイルアンテナ。
【請求項２】
前記磁性体部材の数は複数であり、
複数の前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記周方向に沿って配列される、請求項１に記載のコイルアンテナ。
【請求項３】
前記磁性体部材の数は複数であり、
複数の前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記コイル導体の前記周方向および径方向に沿って配列され、
前記径方向における前記磁性体部材同士の間隙は、前記周方向における前記磁性体部材同士の間隙よりも小さい、請求項１に記載のコイルアンテナ。
【請求項４】
前記コイル導体は、１ターンのうちに前記曲率半径の極小部分を４つ有する、矩形スパイラル状である、請求項１から３のいずれかに記載のコイルアンテナ。
【請求項５】
給電装置から受電装置へワイヤレスで電力を供給するワイヤレス電力供給システムにおける給電装置であって、
前記受電装置との結合に用いられる給電用コイルアンテナと、
前記給電用コイルアンテナに接続される給電回路と、
を備え、
前記給電用コイルアンテナは、
巻回軸の周りに複数回巻回されるコイル導体と、
前記巻回軸方向から視て、少なくとも一部が前記コイル導体に重なる磁性体部材と、
を備え、
前記コイル導体は、径方向において前記巻回軸からの距離が近い第１コイル導体部と、前記径方向において前記巻回軸からの距離が前記第１コイル導体部よりも遠い第２コイル導体部と、を有し、
前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記コイル導体の周方向における曲率半径の極小部分に前記磁性体部材が重ならない抜き部を有し、
前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記第２コイル導体部に重なり、且つ、前記巻回軸方向から視て、前記第１コイル導体部に重ならない、給電装置。
【請求項６】
前記給電回路は前記給電用コイルアンテナにＨＦ帯の交番電圧を印加する、請求項５に記載の給電装置。
【請求項７】
給電装置から受電装置へワイヤレスで電力を供給するワイヤレス電力供給システムにおける受電装置であって、
前記給電装置との結合に用いられる受電用コイルアンテナと、
前記受電用コイルアンテナに接続される受電回路と、
を備え、
前記受電用コイルアンテナは、
巻回軸の周りに複数回巻回されるコイル導体と、
前記巻回軸方向から視て、少なくとも一部が前記コイル導体に重なる磁性体部材と、
を備え、
前記コイル導体は、径方向において前記巻回軸からの距離が近い第１コイル導体部と、前記径方向において前記巻回軸からの距離が前記第１コイル導体部よりも遠い第２コイル導体部と、を有し、
前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記コイル導体の周方向における曲率半径の極小部分に前記磁性体部材が重ならない抜き部を有し、
前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記第２コイル導体部に重なり、且つ、前記巻回軸方向から視て、前記第１コイル導体部に重ならない、受電装置。
【請求項８】
前記受電回路が有する容量成分と、前記受電用コイルアンテナのインダクタンス成分とで共振回路が構成され、
前記共振回路の共振周波数はＨＦ帯の周波数である、請求項７に記載の受電装置。
【請求項９】
給電装置および受電装置で構成されるワイヤレス電力供給システムにおいて、
前記給電装置は、
前記受電装置が備える受電用コイルアンテナとの結合に用いられる給電用コイルアンテナと、
前記給電用コイルアンテナに接続される給電回路と、
を有し、
前記給電用コイルアンテナは、
巻回軸の周りに複数回巻回されるコイル導体と、
前記巻回軸方向から視て、少なくとも一部が前記コイル導体に重なる磁性体部材と、
を備え、
前記コイル導体は、径方向において前記巻回軸からの距離が近い第１コイル導体部と、前記径方向において前記巻回軸からの距離が前記第１コイル導体部よりも遠い第２コイル導体部と、を有し、
前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記コイル導体の周方向における曲率半径の極小部分に前記磁性体部材が重ならない抜き部を有し、
前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記第２コイル導体部に重なり、且つ、前記巻回軸方向から視て、前記第１コイル導体部に重ならず、
前記給電用コイルアンテナの形成領域の面積は、前記受電用コイルアンテナの形成領域の面積よりも大きい、ワイヤレス電力供給システム。
【請求項１０】
前記磁性体部材は、前記コイル導体に対して前記受電用コイルアンテナと反対側に配置される、請求項９に記載のワイヤレス電力供給システム。
【請求項１１】
前記給電回路は前記給電用コイルアンテナにＨＦ帯の交番電圧を印加する、請求項９または１０に記載のワイヤレス電力供給システム。
【請求項１２】
給電装置および受電装置で構成されるワイヤレス電力供給システムにおいて、
前記受電装置は、
前記給電装置が備える給電用コイルアンテナとの結合に用いられる受電用コイルアンテナと、
前記受電用コイルアンテナに接続される受電回路と、
を有し、
前記受電用コイルアンテナは、
巻回軸の周りに複数回巻回されるコイル導体と、
前記巻回軸方向から視て、少なくとも一部が前記コイル導体に重なる磁性体部材と、
を備え、
前記コイル導体は、径方向において前記巻回軸からの距離が近い第１コイル導体部と、前記径方向において前記巻回軸からの距離が前記第１コイル導体部よりも遠い第２コイル導体部と、を有し、
前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記コイル導体の周方向における曲率半径の極小部分に前記磁性体部材が重ならない抜き部を有し、
前記磁性体部材は、前記巻回軸方向から視て、前記第２コイル導体部に重なり、且つ、前記巻回軸方向から視て、前記第１コイル導体部に重ならず、
前記給電用コイルアンテナの形成領域の面積は、前記受電用コイルアンテナの形成領域の面積よりも大きい、ワイヤレス電力供給システム。
【請求項１３】
前記磁性体部材は、前記コイル導体に対し前記給電用コイルアンテナと反対側に配置される、請求項１２に記載のワイヤレス電力供給システム。
【請求項１４】
前記受電回路が有する容量成分と、前記受電用コイルアンテナのインダクタンス成分とで共振回路が構成され、
前記共振回路の共振周波数はＨＦ帯の周波数である、請求項１２または１３に記載のワイヤレス電力供給システム。
【国際調査報告】
2017170073.tif 000016
2017170073.tif 000017
2017170073.tif 000018