(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電コイルを有しており、
受電コイルを有したワイヤレス受電装置に対して、前記給電コイルと前記受電コイルを用いた電磁誘導方式の電力伝送によって給電を行うワイヤレス給電装置であって、
前記給電コイルの形態は、線状信号経路となっており、
前記線状信号経路は、
導電性材質の単線によって、略同一平面上に複数個のコイル部が形成された形態であり、
前記単線の一方の端点から他方の端点へ電流が流れるときに、隣合う前記コイル部の各々には、互いに逆回りとなる方向へ電流が流れ、
複数個の前記コイル部はそれぞれ、前記単線が各々の前記コイル部が形成される箇所を順番に複数回行き来しながら巻かれたコイルであることを特徴とするワイヤレス給電装置。
【請求項２】
前記コイル部は２個であって、
２個の前記コイル部は、８の字状に巻かれたコイルであることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス給電装置。
【請求項３】
前記線状信号経路は、
前記複数個のコイル部の各々を構成する部分単線が、直列に接続されることによって形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のワイヤレス給電装置。
【請求項４】
前記部分単線の各々は、
所定の回路基板に半田付けされており、該回路基板の配線パターンを介して直列に接続されていることを特徴とする請求項３に記載のワイヤレス給電装置。
【請求項５】
前記線状信号経路において、
前記複数個のコイル部の各々は、略円形状に巻かれていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のワイヤレス給電装置。
【請求項６】
前記電力伝送に用いられる受電コイルを有しており、
請求項１から請求項５の何れかに記載のワイヤレス給電装置から、前記給電を受けるように形成され、
前記受電コイルは、導電性材質の単線によって、略同一平面上に複数個のコイル部が形成された形態の前記線状信号経路となっており、
複数個の前記コイル部はそれぞれ、前記単線が各々の前記コイル部が形成される箇所を順番に複数回行き来しながら巻かれたコイルであることを特徴とするワイヤレス受電装置。
【請求項７】
前記コイル部は２個であって、
２個の前記コイル部は、８の字状に巻かれたコイルであることを特徴とする請求項６に記載のワイヤレス受電装置。
【請求項８】
請求項１から請求項５の何れかに記載のワイヤレス給電装置と、
前記電力伝送に用いられる受電コイルを有しており、前記ワイヤレス給電装置から前記給電を受けるように形成されたワイヤレス受電装置と、
を有することを特徴とするワイヤレス給電システム。
【請求項９】
前記受電コイルの形態は、
前記線状信号経路となっていることを特徴とする請求項８に記載のワイヤレス給電システム。
【請求項１０】
請求項６または請求項７に記載のワイヤレス受電装置と、
前記ワイヤレス受電装置によって得られた電力が充電されるバッテリと、を備え、
前記バッテリに充電された電力を用いて駆動することを特徴とする電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレス給電装置、ワイヤレス受電装置、およびこれらを備えたワイヤレス給電システム、ならびに、当該ワイヤレス受電装置を備えた電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コイル状の放射器間の電磁場結合により非接触で電力を伝送する、いわゆるワイヤレス給電技術が普及しつつある。2011年8月に発売されたスマートフォン「AQUOS PHONE（登録商標）SH-13C」で採用された「おくだけ充電（登録商標）」に関する技術は、その代表的なものである。
【０００３】
図８は、従来のワイヤレス給電システムの模式的なブロック図の一例であり、WPC（Wireless Power Consortium）発行の規格書（非特許文献１）に則った構成の例である。本図において給電装置９１１の中では、ACアダプタ等の外部電源９１０から供給された直流電力を、内部のインバータ回路９１４が110kHz〜205kHzの交流電力に変換し、給電コイル９１２を通じて交流磁場として放射する。
【０００４】
受電装置９２１の中では、受電コイル９２２が交流磁場を拾い、整流回路９２４がそれを直流電力に変換し、電圧安定化回路９２５を介してバッテリ９２６等に電力供給する。バッテリ９２６等への最終的な出力は、WPCのver.1.0〜1.1規格の場合は、最大５Ｗである。給電コイル９１２や受電コイル９２２の裏面には、通常、電磁シールドの目的で磁性体板（９１３、９２３）が貼り付けられている。
【０００５】
図９は、電磁場の放射器となるコイル（９１２、９２２）の構造の模式図である。例えば現在最も標準的なコイルと考えられるWPC規格A1コイルでは、非特許文献１で開示されている通り、外形が43mmの円形コイルと定められている。本図において、その円形コイル５１１は線状信号経路を巻いて形成され、前述のように磁性体板５０４の表面に貼り付けられている。電子回路とコイル５１１との電気的接続は、コイル５１１を形成する線状信号経路の２つの端点を、回路基板５０３に半田付けすることで実現されるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１８７４９５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】System Description Wireless Power Transfer  Volume I: Low Power   Part 1: Interface Definition  Version 1.0.2 April 2011
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら従来技術のワイヤレス給電装置では、給電コイルから放射されたＷ級電力の交流磁場が、受電コイルへ向かうだけではなく、周囲へ不必要に広がってしまう問題があった。図１０は、図９に示すコイル周囲の磁場の様子を表した模式図である。本図において、給電コイル９１２と受電コイル９２２は近接して対向している。交流磁場の磁力線は２つのコイル（９１２、９２２）を包むループ形状になるが、そのループ径は、何ら制約が無いために広範囲に伸びてしまう。
【０００９】
大電力の交流磁場を受けると、周囲の電子機器の場合は、誤動作を起こしたり、ラジオなどの無線機器の場合は感度劣化を起こしたりする危険がある。また人体の場合は、強い磁界によって刺激作用等を受けることが知られており、健康への悪影響が懸念される。そのため、国際非電離放射線防護委員会（ICNIRP）では健康へ悪影響を及ぼさない磁界強度のガイドラインを定めており、これを遵守することが必須である。
【００１０】
このような不要電磁場放射の問題は、当然ながらワイヤレス給電装置の出力電力を大きくするほど深刻になる。既に市場に流通している携帯電話向け充電台は５Ｗ程度の小電力機器だが、今後もしパソコン・テレビ・冷蔵庫・掃除機・洗濯機等の一般家電製品にもワイヤレス給電技術が採用され始めると10Ｗ〜100Ｗへの高出力化が不可避であり、それに伴って不要電磁場放射の抑圧技術が重要課題となる。
【００１１】
本発明は上述した問題に鑑み、不要電磁場放射を抑えることが可能となるワイヤレス給電装置の提供を目的とする。また本発明は、当該ワイヤレス給電装置の利用が可能となるワイヤレス受電装置、ワイヤレス給電システム、および電気機器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るワイヤレス給電装置は、給電コイルを有しており、受電コイルを有したワイヤレス受電装置に対して、前記給電コイルと前記受電コイルを用いた電磁誘導方式の電力伝送によって給電を行うワイヤレス給電装置であって、前記給電コイルの形態は、線状信号経路となっており、前記線状信号経路は、導電性材質の単線によって、略同一平面上に複数個のコイル部が形成された形態であり、前記単線の一方の端点から他方の端点へ電流が流れるときに、隣合う前記コイル部の各々には、互いに逆回りとなる方向へ電流が流れる構成とする。本構成によれば、不要電磁場放射を抑えることが可能となる。
【００１３】
また上記構成としてより具体的には、前記線状信号経路は、前記複数個のコイル部の各々を構成する部分単線が、直列に接続されることによって形成されている構成としてもよい。また上記構成としてより具体的には、前記部分単線の各々は、所定の回路基板に半田付けされており、該回路基板の配線パターンを介して直列に接続されている構成としてもよい。
【００１４】
また上記構成としてより具体的には、前記線状信号経路において、前記複数個のコイル部の各々は、略矩形状に巻かれている構成としてもよい。また上記構成としてより具体的には、前記線状信号経路において、隣合う前記コイル部の各々は、一方の該コイル部における外周の一辺が、他方の該コイル部における外周の一辺に沿うように、配置されている構成としてもよい。
【００１５】
また上記構成としてより具体的には、前記線状信号経路において、前記複数個のコイル部の各々は、略円形状に巻かれている構成としてもよい。
【００１６】
また本発明に係るワイヤレス受電装置は、前記電力伝送に用いられる受電コイルを有しており、上記構成のワイヤレス給電装置から、前記給電を受けるように形成された構成とする。また当該構成としてより具体的には、前記受電コイルの形態は、前記線状信号経路となっている構成としてもよい。
【００１７】
また本発明に係るワイヤレス給電システムは、上記構成のワイヤレス給電装置と、前記電力伝送に用いられる受電コイルを有しており、前記ワイヤレス給電装置から前記給電を受けるように形成されたワイヤレス受電装置と、を有する構成とする。また当該構成としてより具体的には、前記受電コイルの形態は、前記線状信号経路となっている構成としてもよい。
【００１８】
また本発明に係る電気機器は、上記構成のワイヤレス受電装置と、前記ワイヤレス受電装置によって得られた電力が充電されるバッテリと、を備え、前記バッテリに充電された電力を用いて駆動する構成とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るワイヤレス給電装置によれば、不要電磁場放射を抑えることが可能となる。また本発明に係るワイヤレス受電装置、ワイヤレス給電システム、および電気機器によれば、本発明に係るワイヤレス給電装置を利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係るワイヤレス給電システムに関するブロック図である。
【図２】第１実施形態に係る給電部および受電部の構造に関する説明図である。
【図３】給電コイルと受電コイルの周囲における磁場に関する説明図である。
【図４】給電コイルと受電コイルの周囲における磁場に関する説明図である。
【図５】第２実施形態に係る給電部および受電部の構造に関する説明図である。
【図６】第３実施形態に係る給電部および受電部の構造に関する説明図である。
【図７】第４実施形態に係る給電部および受電部の構造に関する説明図である。
【図８】従来例のワイヤレス給電システムに関するブロック図である。
【図９】従来例のコイルの構造に関する説明図である。
【図１０】従来例のコイルの周囲における磁場に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施形態について、第１実施形態から第４実施形態の各々を例に挙げて、以下に説明する。
【００２２】
１．第１実施形態
［ワイヤレス給電システムの全体構成］
まず第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るワイヤレス給電システム９に関するブロック図である。
【００２３】
図１に示すように、ワイヤレス給電システム９は給電装置１（ワイヤレス給電装置）と受電装置２（ワイヤレス受電装置）を有している。給電装置１は、外部電源ＰＷ（例えば、商用電源に繋がったＡＣアダプタ等）に接続されており、受電装置２はバッテリＢＡＴ（蓄電池）に接続されている。ワイヤレス給電システム９は、電磁誘導方式の電力伝送により、給電装置１から受電装置２への給電を行うように構成されている。
【００２４】
給電装置１は、給電部１１およびインバータ回路１２を有している。インバータ回路１２は、外部電源ＰＷから供給された直流電力を、例えば110kHz〜205kHzの交流電力に変換し、給電部１１へ供給する。
【００２５】
給電部１１は、給電コイル１１ａ、磁性体板１１ｂ、および回路基板１１ｃを有している。給電コイル１１ａは、インバータ回路１２からの供給電力によって電流が流れることにより、交流磁場を発生させる。磁性体板１１ｂは、給電装置１における電磁シールドの役割を果たす。また回路基板１１ｃは、給電コイル１１ａをインバータ回路１２の出力側に繋げる役割を果たす。給電部１１のより詳細な構造については、改めて説明する。
【００２６】
受電装置２は、受電部２１、整流回路２２、および電圧安定化回路２３を有している。また受電部２１は、受電コイル２１ａ、磁性体板２１ｂ、および回路基板２１ｃを有している。
【００２７】
受電コイル２１ａは、給電コイル１１ａが発生させる交流磁場によって（つまり電磁誘導によって）起電力が生じ、交流電力を出力する。磁性体板２１ｂは、受電装置２における電磁シールドの役割を果たす。また回路基板２１ｃは、受電コイル２１ａを整流回路２２の入力側に繋げる役割を果たす。受電部２１のより詳細な構造については、改めて説明する。
【００２８】
整流回路２２は、受電コイル２１ａが出力する交流電力を直流電力に変換して出力する。整流回路２２から出力された直流電力は、電圧を安定させるための電圧安定化回路２３を介してバッテリＢＡＴに供給される。これによりバッテリＢＡＴには、受電装置２によって得られた電力が充電される。なお、本実施形態では受電装置２の出力電力はバッテリへ供給されるようになっているが、当該出力電力の供給先等はこのような形態に限られない。
【００２９】
ワイヤレス給電システム９は、例えば携帯型の電気機器に好適である。この場合、当該電気機器は受電装置２およびバッテリＢＡＴを備え、バッテリＢＡＴに充電された電力を用いて駆動するように構成される。また外部電源ＰＷおよび給電装置１は、当該電気機器に対応した充電器に備えられる。この形態によれば、電気機器を充電器に近づけてバッテリＢＡＴを充電することが可能である。但しワイヤレス給電システム９の適用対象等は、このような形態に限られない。
【００３０】
［給電部および受電部の詳細構成］
次に、給電部１１および受電部２１のより詳細な構成について説明する。給電部１１と受電部２１は、基本的に共通の構造となっている。図２は、この共通の構造（便宜的に「共通構造３０」と称する）を模式的に示したものである。
【００３１】
図２に示すように共通構造３０には、一本の長い銅線３１、磁性体板３２、および回路基板３３が含まれている。また回路基板３３には、第１端子３３−１と第２端子３３−２が設けられている。
【００３２】
銅線３１は導電性材質の単線であり、同一平面上に、第１コイル部Ｃ１と第２コイル部Ｃ２を、互いに隣合うように形成している。各コイル部（Ｃ１、Ｃ２）は、同一平面上において銅線３１の一部が同じ方向に巻かれた形態であることにより、コイルを形成している部分である。
【００３３】
銅線３１は、一方の端点から始まって、第１コイル部Ｃ１が形成される箇所と第２コイル部Ｃ２が形成される箇所との間を複数回行き来しながら「８」の字状に巻かれた後、他方の端点に至っている。このようにして銅線３１により、それぞれ円形状に巻かれた第１コイル部Ｃ１と第２コイル部Ｃ２の双方が、同一平面上で互いに近接するように形成されている。
【００３４】
また銅線３１は、磁性体板３２の上に置かれている。銅線３１の一方の端点は、第１端子３３−１に半田付けによって電気的に接続されており、銅線３１の他方の端点は、第２端子３３−２に半田付けによって電気的に接続されている。
【００３５】
なお銅線３１は、第１端子３３−１側から見て、第１コイル部Ｃ１では反時計回りに巻かれ、第２コイル部Ｃ２では時計回りに巻かれている。すなわち第１コイル部Ｃ１と第２コイル部Ｃ２は、互いに逆回りとなる方向へ巻かれている。
【００３６】
そのため銅線３１の一方の端点から他方の端点に電流が流れるときに、第１コイル部Ｃ１と第２コイル部Ｃ２には、互いに逆回りとなる方向へ電流が流れることになる。換言すれば、第１コイル部Ｃ１と第２コイル部Ｃ２が近接している部分（図２に示す近接部Ｐ１）において、銅線３１の電流方向が逆方向ではなく略同一方向となるように、第１コイル部Ｃ１と第２コイル部Ｃ２が配置されている。
【００３７】
なお給電部１１においては、銅線３１が給電コイル１１ａに相当し、磁性体板３２が磁性体板１１ｂに相当し、回路基板３３が回路基板１１ｃに相当する。一方、受電部２１においては、銅線３１が受電コイル２１ａに相当し、磁性体板３２が磁性体板２１ｂに相当し、回路基板３３が回路基板２１ｃに相当する。
【００３８】
なお給電部１１においては、第１端子３３−１と第２端子３３−２はインバータ回路１２の出力側に接続されており、インバータ回路１２からの供給電力によって銅線３１（給電コイル１１ａ）に電流が流れるようになっている。一方、受電部１１においては、第１端子３３−１と第２端子３３−２は整流回路２２の入力側に接続されており、銅線３１（受電コイル２１ａ）が出力する交流電力が整流回路２２に入力されるようになっている。
【００３９】
給電装置１から受電装置２への給電を行わせる際には、給電コイル１１ａと受電コイル２１ａの第１コイル部Ｃ１同士が向き合い、かつ、給電コイル１１ａと受電コイル２１ａの第２コイル部Ｃ２同士が向き合うように（換言すれば、第１コイル部Ｃ１同士のコイル軸が一致し、かつ、第２コイル部Ｃ２同士のコイル軸が一致するように）、給電装置１と受電装置２が位置決めされる。そしてこのように位置決めされた状態で、給電コイル１１ａに電流を流すようにする。
【００４０】
これにより、給電コイル１１ａと受電コイル２１ａの第１コイル部Ｃ１同士による電磁誘導、および、給電コイル１１ａと受電コイル２１ａの第２コイル部Ｃ２同士による電磁誘導が効率良く行われ、良好な給電効率を得ることが可能である。
【００４１】
［不要電磁場放射の抑制について］
給電装置１から受電装置２への給電が行われる際には、給電コイル１１ａと受電コイル２１ａの第１コイル部Ｃ１同士からなる部分（便宜的に「第１コイル結合部ＣＣ１」と称する）から磁力線が出るとともに、給電コイル１１ａと受電コイル２１ａの第２コイル部Ｃ２同士からなる部分（便宜的に「第２コイル結合部ＣＣ２」と称する）から磁力線が出ることになる。
【００４２】
しかし本実施形態では給電コイル１１ａに電流を流すと、隣合うコイル部同士（給電コイル１１ａにおける第１コイル部Ｃ１と第２コイル部Ｃ２）には、互いに逆回りとなる方向へ電流が流れる。
【００４３】
そのため給電装置１から受電装置２への給電が行われる際には、第１コイル結合部ＣＣ１から出た磁力線の一部（例えば、数分の一程度）は、進路を曲げられて第２コイル結合部ＣＣ２に吸い込まれ、第２コイル結合部ＣＣ２から出た磁力線の一部（例えば、数分の一程度）は、進路を曲げられて第１コイル結合部ＣＣ１に吸い込まれる。その結果、第１コイル結合部ＣＣ１と第２コイル結合部ＣＣ２が互いの磁力線を吸収し合うことで当該磁力線はコンパクトに折り畳まれ、遠くまで広がることは抑制される。
【００４４】
図３および図４は、給電コイル１１ａと受電コイル２１ａの周囲における磁場の様子を、模式的に示した図である。なお図３は、本実施形態の場合（給電コイルの第１コイル部と第２コイル部に、互いに逆回りとなる方向へ電流が流れる場合）の図を示しており、図４は、給電コイルの第１コイル部と第２コイル部に、同じ回りとなる方向へ電流が流れると仮定した場合（その他の条件は本実施形態と同様）の図を参考のために示している。
【００４５】
図４に示すように、給電コイル１１ａの第１コイル部Ｃ１と第２コイル部Ｃ２に同じ回りとなる方向へ電流が流れる場合には、従来の場合（図１０を参照）と同様に、不要な磁力線が遠くまで広がってしまう。一方で図３に示すように、本実施形態の場合には、図４に示す場合に比べて不要な磁力線の広がりは抑制されている。
【００４６】
このように本実施形態のワイヤレス給電システム９（特に給電装置１）によれば、給電コイル１１ａの第１コイル部Ｃ１と第２コイル部Ｃ２に流す電流の方向が互いに逆周りとなっているため、給電コイル１１ａや受電コイル２１ａから周囲に漏れる不要電磁場放射が抑制される。そのため周囲の電子機器に対する電磁妨害や、周囲の人体に対する磁界曝露を軽減させることが可能である。なおこのような効果は、ワイヤレス給電システム９が大電力用のものである場合には、特に顕著となる。
【００４７】
２．第２実施形態
次に第２実施形態について説明する。なお第２実施形態は、給電部１１および受電部２１の構造に関する部分を除き、基本的に第１実施形態と同様である。以下の説明では、第１実施形態と異なる部分の説明に重点をおき、共通する部分については説明を省略することがある。
【００４８】
給電部１１および受電部２１は、基本的に共通の構造となっている。図５は、この共通の構造（便宜的に「共通構造４０」と称する）を模式的に示したものである。図５に示すように共通構造４０には、一本の長い銅線４１、磁性体板４２、および回路基板４３が含まれている。また回路基板４３には、第１端子４３−１と第２端子４３−２が設けられている。
【００４９】
銅線４１は導電性材質の単線であり、同一平面上に、第１コイル部Ｃ１ａと第２コイル部Ｃ２ａを、互いに隣合うように形成している。なお各コイル部（Ｃ１ａ、Ｃ２ａ）は、同一平面上において銅線４１の一部が同じ方向に巻かれた形態であることにより、コイルを形成している部分である。
【００５０】
銅線４１は、一方の端点から始まって、第１コイル部Ｃ１ａが形成される箇所において円形状かつ反時計回りに複数回巻かれ、その後に第２コイル部Ｃ２ａが形成される箇所に移って円形状かつ時計回りに複数回巻かれ、その後に他方の端点に至っている。このようにして銅線４１により、それぞれ円形状に巻かれた第１コイル部Ｃ１ａと第２コイル部Ｃ２ａの双方が、同一平面上で互いに近接するように形成されている。
【００５１】
また銅線４１は、磁性体板４２の上に置かれている。銅線４１の一方の端点は、第１端子４３−１に半田付けによって電気的に接続されており、銅線４１の他方の端点は、第２端子４３−２に半田付けによって電気的に接続されている。
【００５２】
なお銅線４１は、第１端子４３−１側から見て、第１コイル部Ｃ１ａでは反時計回りに巻かれ、第２コイル部Ｃ２ａでは時計回りに巻かれている。すなわち第１コイル部Ｃ１ａと第２コイル部Ｃ２ａは、互いに逆回りとなる方向へ巻かれている。
【００５３】
そのため銅線４１の一方の端点から他方の端点に電流が流れるときに、第１コイル部Ｃ１ａと第２コイル部Ｃ２ａには、互いに逆回りとなる方向へ電流が流れることになる。換言すれば、第１コイル部Ｃ１ａと第２コイル部Ｃ２ａが近接している部分（図５に示す近接部Ｐ１ａ）において、銅線４１の電流方向が逆方向ではなく略同一方向となるように、第１コイル部Ｃ１ａと第２コイル部Ｃ２ａが配置されている。
【００５４】
なお給電部１１においては、銅線４１が給電コイル１１ａに相当し、磁性体板４２が磁性体板１１ｂに相当し、回路基板４３が回路基板１１ｃに相当する。一方、受電部２１においては、銅線４１が受電コイル２１ａに相当し、磁性体板４２が磁性体板２１ｂに相当し、回路基板４３が回路基板２１ｃに相当する。
【００５５】
また給電部１１においては、第１端子４３−１と第２端子４３−２はインバータ回路１２の出力側に接続されており、インバータ回路１２からの供給電力によって銅線４１（給電コイル１１ａ）に電流が流れるようになっている。一方、受電部１１においては、第１端子４３−１と第２端子４３−２は整流回路２２の入力側に接続されており、銅線４１（受電コイル２１ａ）が出力する交流電力が整流回路２２に入力されるようになっている。
【００５６】
給電装置１から受電装置２への給電を行わせる際には、給電コイル１１ａと受電コイル２１ａの第１コイル部Ｃ１ａ同士が向き合い、かつ、給電コイル１１ａと受電コイル２１ａの第２コイル部Ｃ２ａ同士が向き合うように（換言すれば、第１コイル部Ｃ１ａ同士のコイル軸が一致し、かつ、第２コイル部Ｃ２ａ同士のコイル軸が一致するように）、給電装置１と受電装置２が位置決めされる。そしてこのように位置決めされた状態で、給電コイル１１ａに電流を流すようにする。
【００５７】
これにより、給電コイル１１ａと受電コイル２１ａの第１コイル部Ｃ１ａ同士による電磁誘導、および、給電コイル１１ａと受電コイル２１ａの第２コイル部Ｃ２ａ同士による電磁誘導が効率良く行われ、良好な給電効率を得ることが可能である。
【００５８】
以上に説明した通り第２実施形態では、第１実施形態と比較して、銅線の幾何学的な巻き方が異なっている。しかし銅線における電流分布の観点からは、第１実施形態と第２実施形態では殆ど同一であり、磁場回路としてはほぼ同一と見なすことが出来る。つまり、給電コイル１１ａに電流を流すと、隣合うコイル部同士（給電コイル１１ａにおける第１コイル部Ｃ１ａと第２コイル部Ｃ２ａ）には、互いに逆回りとなる方向へ電流が流れる。
【００５９】
そのため第２実施形態のワイヤレス給電システム９（特に給電装置１）においても、第１実施形態の場合と同様の原理により、給電コイル１１ａや受電コイル２１ａから周囲に漏れる不要電磁場放射が抑制される。そのため周囲の電子機器に対する電磁妨害や、周囲の人体に対する磁界曝露を軽減させることが可能である。
【００６０】
なお銅線の巻き方として、第１実施形態の巻き方と第２実施形態の巻き方の何れを採用するかについては、任意に選択可能である。例えば銅線の巻き方は、給電コイル１１ａや受電コイル２１ａの製造設備等に応じて、より好ましい方が採用され得る。
【００６１】
３．第３実施形態
次に第３実施形態について説明する。なお第３実施形態は、給電部１１および受電部２１の構造に関する部分を除き、基本的に第１実施形態と同様である。以下の説明では、第１実施形態と異なる部分の説明に重点をおき、共通する部分については説明を省略することがある。
【００６２】
給電部１１および受電部２１は、基本的に共通の構造となっている。図６は、この共通の構造（便宜的に「共通構造５０」と称する）を模式的に示したものである。図６に示すように共通構造５０には、第１部分単線５１−１、第２部分単線５１−２、磁性体板５２、および回路基板５３が含まれている。
【００６３】
また回路基板５３には、第１端子５３−１、第２端子５３−２、第１中間端子５３−ｍ１、および第２中間端子５３−ｍ２が設けられている。第１中間端子５３−ｍ１と第２中間端子５３−ｍ２は、回路基板５３上の配線パターン５３−ｐによって電気的に接続されている。
【００６４】
第１部分単線５１−１は、銅などの導電性材質によって形成されている単線であり、略矩形状に巻かれた第１コイル部Ｃ１ｂを形成している。第１部分単線５１−１は、一方の端点が第１端子５３−１に半田付けによって電気的に接続されており、他方の端点が第１中間端子５３−ｍ１に半田付けによって電気的に接続されている。
【００６５】
また第２部分単線５１−２は、銅などの導電性材質によって形成されている単線であり、略矩形状に巻かれた第２コイル部Ｃ２ｂを形成している。第２部分単線５１−２は、一方の端点が第２中間端子５３−ｍ２に半田付けによって電気的に接続されており、他方の端点が第２端子５３−２に半田付けによって電気的に接続されている。
【００６６】
なお各部分単線（５１−１、５１−２）は、磁性体板５２の上に置かれている。各コイル部（Ｃ１ｂ、Ｃ２ｂ）は、同一平面上において部分単線が同じ方向に巻かれた形態であることにより、コイルを形成している部分である。各コイル部（Ｃ１ｂ、Ｃ２ｂ）は、同一平面上において互いに隣合っており、近接するように配置されている。
【００６７】
上述の通り、第１部分単線５１−１と第２部分単線５１−２は別個の部品（別々に製造されたもの）であるが、回路基板５３に半田付けされることにより、配線パターン５３−ｐを介在させて電気的に直列に接続されている。
【００６８】
すなわち第１部分単線５１−１、配線パターン５３−ｐ、および第２部分単線５１−２は、この順に直列に接続されることにより、一本の単線（便宜的に「結合単線Ｓ１」と称する）を形成している。結合単線Ｓ１は、第１コイル部Ｃ１ｂと第２コイル部Ｃ２ｂの双方を、同一平面上で互いに近接するように形成していると見ることが出来る。
【００６９】
なお第１端子５３−１側から見て、第１コイル部Ｃ１ｂは反時計回りに巻かれ、第２コイル部Ｃ２ｂは時計回りに巻かれている。すなわち第１コイル部Ｃ１ｂと第２コイル部Ｃ２ｂは、互いに逆回りとなる方向へ巻かれている。
【００７０】
そのため結合単線Ｓ１の一方の端点から他方の端点に電流が流れるときに、第１コイル部Ｃ１ｂと第２コイル部Ｃ２ｂには、互いに逆回りとなる方向へ電流が流れることになる。換言すれば、第１コイル部Ｃ１ｂと第２コイル部Ｃ２ｂが近接している部分（図６に示す近接部Ｐ１ｂ）において、結合単線Ｓ１の電流方向が逆方向ではなく略同一方向となるように、第１コイル部Ｃ１ｂと第２コイル部Ｃ２ｂが配置されている。
【００７１】
なお給電部１１においては、結合単線Ｓ１が給電コイル１１ａに相当し、磁性体板５２が磁性体板１１ｂに相当し、回路基板５３が回路基板１１ｃに相当する。一方、受電部２１においては、結合単線Ｓ１が受電コイル２１ａに相当し、磁性体板５２が磁性体板２１ｂに相当し、回路基板５３が回路基板２１ｃに相当する。
【００７２】
また給電部１１においては、第１端子５３−１と第２端子５３−２はインバータ回路１２の出力側に接続されており、インバータ回路１２からの供給電力によって結合単線Ｓ１（給電コイル１１ａ）に電流が流れるようになっている。一方、受電部１１においては、第１端子５３−１と第２端子５３−２は整流回路２２の入力側に接続されており、結合単線Ｓ１（受電コイル２１ａ）が出力する交流電力が整流回路２２に入力されるようになっている。
【００７３】
給電装置１から受電装置２への給電を行わせる際には、給電コイル１１ａと受電コイル２１ａの第１コイル部Ｃ１ｂ同士が向き合い、かつ、給電コイル１１ａと受電コイル２１ａの第２コイル部Ｃ２ｂ同士が向き合うように（換言すれば、第１コイル部Ｃ１ｂ同士のコイル軸が一致し、かつ、第２コイル部Ｃ２ｂ同士のコイル軸が一致するように）、給電装置１と受電装置２が位置決めされる。そしてこのように位置決めされた状態で、給電コイル１１ａに電流を流すようにする。
【００７４】
これにより、給電コイル１１ａと受電コイル２１ａの第１コイル部Ｃ１ｂ同士による電磁誘導、および、給電コイル１１ａと受電コイル２１ａの第２コイル部Ｃ２ｂ同士による電磁誘導が効率良く行われ、良好な給電効率を得ることが可能である。
【００７５】
以上に説明した通り、第３実施形態のワイヤレス給電システム９においても、給電コイル１１ａに電流を流すと、隣合うコイル部同士（給電コイル１１ａにおける第１コイル部Ｃ１ｂと第２コイル部Ｃ２ｂ）には、互いに逆回りとなる方向へ電流が流れる。そのため第３実施形態のワイヤレス給電システム９（特に給電装置１）によっても、第１実施形態の場合と同様の原理により、給電コイル１１ａや受電コイル２１ａから周囲に漏れる不要電磁場放射が抑制される。
【００７６】
なお第３実施形態では、各コイル部（Ｃ１ｂ、Ｃ２ｂ）を形成するにあたって、銅線を複雑な形状に巻くような工程を要しない。各コイル部（Ｃ１ｂ、Ｃ２ｂ）はそれぞれ単体で見れば単なる矩形コイルに過ぎないため、各部分単線（５１−１、５１−２）の製造は容易である。そして更に、各部分単線（５１−１、５１−２）を回路基板５３に半田付けすることにより、給電コイル１１ａ或いは受電コイル２１ａを形成することが可能であるため、ワイヤレス給電システム９の製造は容易である。
【００７７】
また更に第３実施形態における各コイル部（Ｃ１ｂ、Ｃ２ｂ）は、第１コイル部Ｃ１ｂにおける外周の一辺（近接部Ｐ１ｂの一辺）が、第２コイル部Ｃ２ｂにおける外周の一辺（近接部Ｐ１ｂの一辺）に沿うように配置されている。そのため、各コイル部（Ｃ１ｂ、Ｃ２ｂ）同士の非常に近接する領域が、十分に（具体的には、これらの一辺が対向する長さの分だけ）確保されている。このように、近接部Ｐ１ｂにおける各コイル部同士の近接の度合が極大化されることにより、各コイル部同士の間の磁場結合は非常に強化されている。
【００７８】
４．第４実施形態
次に第４実施形態について説明する。なお第４実施形態は、給電部１１および受電部２１の構造に関する部分を除き、基本的に第１実施形態と同様である。以下の説明では、第１実施形態と異なる部分の説明に重点をおき、共通する部分については説明を省略することがある。
【００７９】
給電部１１および受電部２１は、基本的に共通の構造となっている。図７は、この共通の構造（便宜的に「共通構造６０」と称する）を模式的に示したものである。図７に示すように共通構造６０には、第１部分単線６１−１、第２部分単線６１−２、第３部分単線６１−３、磁性体板６２、および回路基板６３が含まれている。
【００８０】
また回路基板６３には、第１端子６３−１、第２端子６３−２、第１中間端子６３−ｍ１、第２中間端子６３−ｍ２、第３中間端子６３−ｍ３、および第４中間端子６３−ｍ４が設けられている。第１中間端子６３−ｍ１と第２中間端子６３−ｍ２は、回路基板６３上の第１配線パターン６３−ｐ１によって電気的に接続されている。また第３中間端子６３−ｍ３と第４中間端子６３−ｍ４は、回路基板６３上の第２配線パターン６３−ｐ２によって電気的に接続されている。なお第１配線パターン６３−ｐ１は回路基板６３の表側の面に設けられており、第２配線パターン６３−ｐ２は回路基板６３の裏側の面に設けられている。
【００８１】
第１部分単線６１−１は、銅などの導電性材質によって形成されている単線であり、略矩形状に巻かれた第１コイル部Ｃ１ｃを形成している。第１部分単線６１−１は、一方の端点が第１端子６３−１に半田付けによって電気的に接続されており、他方の端点が第１中間端子６３−ｍ１に半田付けによって電気的に接続されている。
【００８２】
また第２部分単線６１−２は、銅などの導電性材質によって形成されている単線であり、略矩形状に巻かれた第２コイル部Ｃ２ｃを形成している。第２部分単線６１−２は、一方の端点が第２中間端子６３−ｍ２に半田付けによって電気的に接続されており、他方の端点が第３中間端子６３−ｍ３に半田付けによって電気的に接続されている。
【００８３】
また第３部分単線６１−３は、銅などの導電性材質によって形成されている単線であり、略矩形状に巻かれた第３コイル部Ｃ３ｃを形成している。第３部分単線６１−３は、一方の端点が第４中間端子６３−ｍ４に半田付けによって電気的に接続されており、他方の端点が第２端子６３−２に半田付けによって電気的に接続されている。
【００８４】
なお各部分単線（６１−１、６１−２、６１−３）は、磁性体板６２の上に置かれている。各コイル部（Ｃ１ｃ、Ｃ２ｃ、Ｃ３ｃ）は、同一平面上において部分単線が同じ方向に巻かれた形態であることにより、コイルを形成している部分である。第１コイル部Ｃ１ｃと第２コイル部Ｃ２ｃは、同一平面上において互いに隣合っており、近接するように配置されている。また第２コイル部Ｃ２ｃと第３コイル部Ｃ３ｃは、同一平面上において互いに隣合っており、近接するように配置されている。
【００８５】
上述の通り、各部分単線（６１−１、６１−２、６１−３）は別個の部品（別々に製造されたもの）であるが、回路基板６３に半田付けされることにより、各配線パターン（６３−ｐ１、６３−ｐ２）を介在させて電気的に直列に接続されている。
【００８６】
すなわち第１部分単線６１−１、第１配線パターン６３−ｐ１、第２部分単線６１−２、第２配線パターン６３−ｐ２、および第３部分単線６１−３は、この順に直列に接続されることにより、一本の単線（便宜的に「結合単線Ｓ２」と称する）を形成している。結合単線Ｓ２は、第１コイル部Ｃ１ｃと第２コイル部Ｃ２ｃの双方を、同一平面上で互いに近接するように形成し、かつ、第２コイル部Ｃ２ｃと第３コイル部Ｃ３ｃの双方を、同一平面上で互いに近接するように形成していると見ることが出来る。
【００８７】
なお第１端子６３−１側から見て、第１コイル部Ｃ１ｃは反時計回りに巻かれ、第２コイル部Ｃ２ｃは時計回りに巻かれ、第３コイル部Ｃ３ｃは反時計回りに巻かれている。すなわち、第１コイル部Ｃ１ｃと第２コイル部Ｃ２ｃは互いに逆回りとなる方向へ巻かれており、かつ、第２コイル部Ｃ２ｃと第３コイル部Ｃ３ｃは互いに逆回りとなる方向へ巻かれている。
【００８８】
そのため結合単線Ｓ２の一方の端点から他方の端点に電流が流れるときに、第１コイル部Ｃ１ｃと第２コイル部Ｃ２ｃには互いに逆回りとなる方向へ電流が流れ、かつ、第２コイル部Ｃ２ｃと第３コイル部Ｃ３ｃには互いに逆回りとなる方向へ電流が流れることになる。
【００８９】
換言すれば、第１コイル部Ｃ１ｃと第２コイル部Ｃ２ｃが近接している部分（図７に示す近接部Ｐ１ｃ）において、結合単線Ｓ２の電流方向が逆方向ではなく略同一方向となるように、第１コイル部Ｃ１ｃと第２コイル部Ｃ２ｃが配置されている。また更に、第２コイル部Ｃ２ｃと第３コイル部Ｃ３ｃが近接している部分（図７に示す近接部Ｐ２ｃ）において、結合単線Ｓ２の電流方向が逆方向ではなく略同一方向となるように、第２コイル部Ｃ２ｃと第３コイル部Ｃ３ｃが配置されている。
【００９０】
なお給電部１１においては、結合単線Ｓ２が給電コイル１１ａに相当し、磁性体板６２が磁性体板１１ｂに相当し、回路基板６３が回路基板１１ｃに相当する。一方、受電部２１においては、結合単線Ｓ２が受電コイル２１ａに相当し、磁性体板６２が磁性体板２１ｂに相当し、回路基板６３が回路基板２１ｃに相当する。
【００９１】
また給電部１１においては、第１端子６３−１と第２端子６３−２はインバータ回路１２の出力側に接続されており、インバータ回路１２からの供給電力によって結合単線Ｓ２（給電コイル１１ａ）に電流が流れるようになっている。一方、受電部１１においては、第１端子６３−１と第２端子６３−２は整流回路２２の入力側に接続されており、結合単線Ｓ２（受電コイル２１ａ）が出力する交流電力が整流回路２２に入力されるようになっている。
【００９２】
給電装置１から受電装置２への給電を行わせる際には、給電コイル１１ａと受電コイル２１ａの第１コイル部Ｃ１ｃ同士が向き合い、かつ、給電コイル１１ａと受電コイル２１ａの第２コイル部Ｃ２ｃ同士が向き合い、かつ、給電コイル１１ａと受電コイル２１ａの第３コイル部Ｃ３ｃ同士が向き合うように（換言すれば、第１コイル部Ｃ１ｃ同士のコイル軸が一致し、かつ、第２コイル部Ｃ２ｃ同士のコイル軸が一致し、かつ、第３コイル部Ｃ３ｃ同士のコイル軸が一致するように）、給電装置１と受電装置２が位置決めされる。そしてこのように位置決めされた状態で、給電コイル１１ａに電流を流すようにする。
【００９３】
これにより、給電コイル１１ａと受電コイル２１ａの第１コイル部Ｃ１ｃ同士による電磁誘導、給電コイル１１ａと受電コイル２１ａの第２コイル部Ｃ２ｃ同士による電磁誘導、および、給電コイル１１ａと受電コイル２１ａの第３コイル部Ｃ３ｃ同士による電磁誘導が効率良く行われ、良好な給電効率を得ることが可能である。
【００９４】
以上に説明した通り、第４実施形態のワイヤレス給電システム９においても、給電コイル１１ａに電流を流すと、隣合うコイル部同士（給電コイル１１ａにおける第１コイル部Ｃ１ｃと第２コイル部Ｃ２ｃ、および、第２コイル部Ｃ２ｃと第３コイル部Ｃ３ｃ）には、互いに逆回りとなる方向へ電流が流れる。そのため第４実施形態のワイヤレス給電システム９（特に給電装置１）によっても、第１実施形態の場合と同様の原理により、給電コイル１１ａや受電コイル２１ａから周囲に漏れる不要電磁場放射が抑制される。
【００９５】
なお第４実施形態ではコイル部の個数は３個であるが、４個以上とすることも可能である。この場合であっても第４実施形態に準じた構成を採用し、給電コイル１１ａに電流を流したときに、隣合うコイル部同士に互いに逆回りとなる方向へ電流が流れるようにしておくことで、不要電磁場放射を抑制する効果が得られる。コイル部の個数は、ワイヤレス給電システム９が備えられる製品仕様等に応じ、２個以上で任意に設定可能である。
【００９６】
なお第４実施形態では、各コイル部（Ｃ１ｃ、Ｃ２ｃ、Ｃ３ｃ）を形成するにあたって、銅線を複雑な形状に巻くような工程を要しない。各コイル部（Ｃ１ｃ、Ｃ２ｃ、Ｃ３ｃ）はそれぞれ単体で見れば単なる矩形コイルに過ぎないため、各部分単線（６１−１、６１−２、６１−３）の製造は容易である。そして更に、各部分単線（６１−１、６１−２、６１−３）を回路基板６３に半田付けすることにより、給電コイル１１ａ或いは受電コイル２１ａを形成することが可能であるため、ワイヤレス給電システム９の製造は容易である。
【００９７】
また更に第４実施形態における第１コイル部Ｃ１ｃと第２コイル部Ｃ２ｃは、第１コイル部Ｃ１ｃにおける外周の一辺（近接部Ｐ１ｃの一辺）が、第２コイル部Ｃ２ｃにおける外周の一辺（近接部Ｐ１ｃの一辺）に沿うように配置されている。そのため、各コイル部（Ｃ１ｃ、Ｃ２ｃ）同士の非常に近接する領域が、十分に（具体的には、これらの一辺が対向する長さの分だけ）確保されている。このように、近接部Ｐ１ｃにおける各コイル部同士の近接の度合が極大化されることにより、各コイル部同士の間の磁場結合は非常に強化されている。
【００９８】
また更に第４実施形態における第２コイル部Ｃ２ｃと第３コイル部Ｃ３ｃは、第２コイル部Ｃ２ｃにおける外周の一辺（近接部Ｐ２ｃの一辺）が、第３コイル部Ｃ３ｃにおける外周の一辺（近接部Ｐ２ｃの一辺）に沿うように配置されている。そのため、各コイル部（Ｃ２ｃ、Ｃ３ｃ）同士の非常に近接する領域が、十分に（具体的には、これらの一辺が対向する長さの分だけ）確保されている。このように、近接部Ｐ２ｃにおける各コイル部同士の近接の度合が極大化されることにより、各コイル部同士の間の磁場結合は非常に強化されている。
【００９９】
５．その他
以上に説明した通り、各実施形態の給電装置１は給電コイル１１ａを有しており、受電コイル２１ａを有した受電装置２に対して、給電コイル１１ａと受電コイル２１ａを用いた電磁誘導方式の電力伝送によって給電を行うようになっている。
【０１００】
また給電コイル１１ａの形態は、線状信号経路となっている。なお線状信号経路は、第１実施形態の場合には銅線３１が該当し、第２実施形態の場合には銅線４１が該当し、第３実施形態の場合には結合単線Ｓ１が該当し、第４実施形態の場合には結合単線Ｓ２が該当する。
【０１０１】
線状信号経路は、導電性材質の単線によって、同一平面上に複数個のコイル部が形成された形態であり、この単線の一方の端点から他方の端点へ電流が流れるときに、隣合うコイル部の各々には、互いに逆回りとなる方向へ電流が流れるようになっている。そのため各実施形態の給電装置１によれば、既に説明した通り、不要電磁場放射を抑えることが可能となっている。
【０１０２】
なお各コイル部は、必ずしも完全な同一平面上に形成される必要は無く、正常なワイヤレス給電を阻害しない範囲内で位置ズレ等があっても構わない。また給電コイル側のコイル部と受電コイル側のコイル部の形態（特に形状や位置）は、必ずしも完全に同一である必要は無く、正常なワイヤレス給電を阻害しない範囲内で差異があっても構わない。但し当該形態が大きく異なると、各コイル部の磁場が互いに阻害し合って、給電効率の低下を招く虞がある。そのため当該形態の差異は、出来るだけ小さくなっていることが好ましい。また各実施形態の受電装置２は受電コイル２１ａを有しており、給電装置１から給電を受けるように形成されている。なお受電コイル２１ａの形態も、給電コイル１１ａの形態と同様に、上述した線状信号経路となっている。
【０１０３】
また給電部１１と受電部２１は、同じ仕様の部品によって形成されても良い。このようになっていれば、給電部１１用の部品と受電部２１用の部品を別々に用意する必要が無く、ワイヤレス給電システム９の製造コスト削減等を図ることが容易となる。
【０１０４】
また本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は、電磁誘導方式のワイヤレス給電システム等に利用可能である。
【符号の説明】
【０１０６】
１            給電装置
１１          給電部
１１ａ        給電コイル
１１ｂ        磁性体板
１１ｃ        回路基板
１２          インバータ回路
２            受電装置
２１          受電部
２１ａ        受電コイル
２１ｂ        磁性体板
２１ｃ        回路基板
２２          整流回路
２３          電圧安定化回路
３０、４０、５０、６０  共通構造
３１、３２              銅線
３２、４２、５２、６２  磁性体板
３３、４３、５３、６３  回路基板
５１−１、６１−１      第１部分単線
５１−２、６１−２      第２部分単線
９            ワイヤレス給電システム
ＢＡＴ        バッテリ
ＰＷ          外部電源
Ｓ１、Ｓ２    結合単線
ＣＣ１        第１コイル結合部
ＣＣ２        第２コイル結合部
Ｃ１、Ｃ１ａ、Ｃ１ｂ、Ｃ１ｃ          第１コイル部
Ｃ２、Ｃ２ａ、Ｃ２ｂ、Ｃ２ｃ          第２コイル部
Ｃ３ｃ                                第３コイル部
Ｐ１、Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃ、Ｐ２ｃ  近接部
【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】
0005952091.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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