(57)【要約】      （修正有）【課題】位置ずれによる送受電の効率が落ちないある非接触型電力伝送装置を提供する。【解決手段】本非接触型電力伝送装置１０は、対向して配置される送電コイル２と受電コイル３とを含み、送電コイル２の面積内に受電コイル３が配置され、且つ、送電コイル２の短手側の辺の長さと、受電コイル３の辺のうち少なくとも一辺の長さまたは直径が略一致する。これにより、受電コイル３と送電コイル２の厳密な位置合わせは不要となり、受電コイル３の配置する位置が送電コイル２の長手方向にずれた場合であっても、送電コイル２の面積の範囲内であれば送受電の効率が落ちない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して配置される送電コイルと受電コイルとを含み、
送電コイルの面積内に受電コイルが配置され、且つ送電コイルの短手側の辺の長さと、受電コイルの辺のうち少なくとも一辺の長さまたは直径が略一致することを特徴とする非接触型電力伝送装置。
【請求項２】
前記送電コイルの形状が長方形である請求項１に記載の非接触型電力伝送装置。
【請求項３】
前記送電コイルの面積内に受電コイルが複数配置された請求項１または２に記載の非接触型電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、非接触型電力伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の非接触型電力伝送装置とは、それぞれ１対１で非接触に対向して送受電を行う送電コイルと受電コイルとを用い、対向したコイルの電磁誘導により電力（または信号）を伝送する技術である（特許文献１参照）。近年、このような技術を利用して、例えば、携帯電話やスマートフォンのバッテリーを非接触で充電する非接触充電器などが実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−７３０５９号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示の非接触型電力伝送装置は、対向して配置される送電コイルと受電コイルとを含み、送電コイルの面積内に受電コイルが配置され、且つ送電コイルの短手側の辺の長さと、受電コイルの辺のうち少なくとも一辺の長さまたは直径が略一致する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ本開示の一実施形態に係る非接触型電力伝送装置を示す上面図である。
【図２】図１（Ａ）〜（Ｃ）のそれぞれの送受電の効率のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図３】本開示の別の実施形態に係る非接触型電力伝送装置を示す上面図である。
【図４】図３の送受電の効率のシミュレーション結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
非接触型電力伝送装置は、電磁誘導方式の場合、送電および受電コイルの形状が同じであり、対向した際に上下左右に位置ずれの無い状態が、最も送受電の効率が高くなる。送電および受電コイルに位置ずれが生じると、送受電の効率が著しく減少してしまう。
【０００７】
複数の送受電を行う場合には、ほぼ同形の送電および受電コイルをそれぞれ同数用意し、この送電および受電コイルが１対１で向かい合う組合せを複数作って送受電する必要がある。そのため、１つの送電コイルと複数の受電コイルとから構成されるような１対複数の送受電ができない。さらに、特許文献１に記載のあるような、送電コイルと、送電コイルの０．３〜０．７倍の大きさの受電コイルとを対向させる非接触型電力伝送装置では、受電コイルの大きさが小さくなる。そのため、コイルの配線長が短くなり、送受電の効率が低くなってしまう。
【０００８】
これに対して、本開示の非接触型電力伝送装置では、送電コイルの面積内に受電コイルが配置され、且つ送電コイルの短手側の辺の長さと、受電コイルの辺のうち少なくとも一辺の長さまたは直径が略一致している。したがって、送電コイルと受電コイルの形状の違いを最小限に抑えることができ、１対１の送受電において、受電コイルの位置が送電コイルの長手方向にずれた場合であっても、送電コイルの長手側の辺の長さの範囲内であれば、送受電の効率が落ちない効果がある。また、１対複数の送受電においても、送電コイルの長手側の辺の長さの範囲内であれば、１つの送電コイルに対し受電コイルを複数配置できる。そのため、位置ずれによる送受電の効率が落ちない効果がある。
【０００９】
本開示の一実施形態に係る非接触型電力伝送装置を、図１に基づいて説明する。図１（Ａ）〜（Ｃ）に示す非接触型電力伝送装置１０は、基板１ａに設けた送電コイル２と、基板１ｂに設けた受電コイル３とを含み、送電コイル２と受電コイル３とが非接触に対向している。非接触型電力伝送装置１０は、ワイヤレス給電（無線給電）用のコイルアンテナであり、例えばワイヤレス給電（無線給電）のＱｉ規格（１２５ｋＨｚ）や、ＩＣタグなどに利用されるＲＦ−ＩＤ（１３．５６ＭＨｚ）で用いられる周波数帯において応用することができる。
【００１０】
送電コイル２は、基板１ａの同一層で渦巻状に設けられ、コンデンサや制御ＩＣを含む制御回路部と配線で接続される。送電コイル２は、例えば銅などの金属で形成されている。この送電コイル２の短手側の辺の長さは、受電コイル３の辺のうち少なくとも一辺の長さまたは直径と略一致しており、且つ送電コイル２の長手側の辺が受電コイル３の辺の長さの２倍以上であるのがよい。このような送電コイル２の形状は、横長の長方形であるのがよい。
【００１１】
受電コイル３は、基板１ｂの同一層で渦巻状に設けられ、コンデンサや制御ＩＣを含む制御回路基板と配線で接続される。受電コイル３は、例えば銅などの金属で形成されている。この受電コイル３は送電コイル２の面積内に配置される大きさであり、辺のうち少なくとも一辺の長さまたは直径が送電コイル２の短手側の辺の長さと略一致している。この略一致とは、受電コイル３の辺の長さが、送電コイル２の短手側の辺の長さに対して例えば０．９〜１．０倍程度であることを言う。この受電コイル３の形状は特に限定されないが、長方形、正方形、円形などであるのがよく、特に一辺と直径とが同じ長さでも、円より四角形の方が巻回したコイルの配線長が長くなるため正方形であるのがよい。
【００１２】
非接触型電力伝送装置１０では、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、受電コイル３は送電コイル２の異なる箇所に配置される。シミュレータ（ＡＮＳＹＳ  ＨＦＳＳ）により、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示す位置に受電コイル３を配置した場合の送受電の効率をシミュレーションした。その結果を図２に示す。図２において、Ｐ１のグラフは図１（Ａ）の結果を示し、Ｐ２のグラフは図１（Ｂ）の結果を示し、Ｐ３のグラフは図１（Ｃ）の結果を示す。このとき、送受電するための周波数は、Ｑｉ規格（１２５ｋＨｚ）の周波数帯である。送電コイル２は、平面視した場合に、長手側の辺が受電コイル３の一辺の２倍以上（シミュレーションにおける寸法は、送電コイル＝１０×２０ｍｍ、受電コイル＝１０×１０ｍｍ）である横長の長方形であり、受電コイル３は、平面視した場合に、送電コイル２の短手側の辺の長さを一辺とする正方形である。
【００１３】
図２のグラフより、受電コイル３は、送電コイル２の異なる箇所Ｐ１〜Ｐ３（左、中央および右）のいずれに配置された場合であっても、送受電の効率に特に差が生じていないことがわかる。すなわち、受電コイル３は送電コイル２の面積の範囲内であり、且つ受電コイル３の一辺の長さが送電コイル２の短手側の辺の長さと一致していれば、どの位置に配置しても同じ効率で送受電することができる。これにより、受電コイル３と送電コイル２の厳密な位置合わせは不要となり、受電コイル３の配置する位置が送電コイル２の長手方向にずれた場合であっても、送電コイル２の面積の範囲内であれば送受電の効率が落ちることはない。
【００１４】
（別の実施形態）
図３に本開示の別の実施形態に係る非接触型電力伝送装置１１を示す。なお、上述の非接触型電力伝送装置１０で説明した部材については、同符号を付し詳細な説明は省略する。
【００１５】
図３に示すように、非接触型電力伝送装置１１は、送電コイル２の位置Ｐ１〜Ｐ３に同時にそれぞれ３つの受電コイル３１，３２，３３を対向させたものである。この受電コイル３１〜３３の辺のうち少なくとも一辺の長さまたは直径は、上記した受電コイル３と同様に送電コイル２の短手側の辺の長さと略一致する。受電コイル３１〜３３は全て送電コイル２の面積内に配置している。このときの送受電の効率をシミュレーションした結果を図４に示す。なお、送受電するための周波数は１２５ｋＨｚである。また、受電コイル３１〜３３の形状は、受電コイル３と同様に正方形または円形状であるのがよい。
【００１６】
図４のグラフより、複数の受電コイル３１〜３３を送電コイル２に同時に配置した場合であっても、それぞれの受電コイルの配置位置による効率に特に差が生じていないことがわかる。受電コイル３を単体で配置した場合（図２参照）よりも、グラフのピークが若干低くなっているのは、送電コイル２に対して同時に３つの受電コイル３１〜３３を配置しているためである。送受電の効率に大きな影響を及ぼしているわけではない。
【００１７】
このように、長手側を受電コイル３（３１〜３３）の一辺の長さまたは直径の２倍以上にした横長の送電コイル２の短手側の長さと、受電コイル３の辺のうち少なくとも一辺の長さまたは直径を略一致させ、送電コイル２と受電コイル３の形状の違いを最小限に抑えることで、１つの送電コイル２に対し、位置ずれすることなく受電コイル３を複数配置できる。そのため、１つの送電コイル２で複数の受電コイル３に電力の送受電ができる。
【００１８】
以上、本発明の実施形態に係る非接触型電力伝送装置を詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の改良や変更が可能である。例えば、送電コイルの面積内に配置可能であれば、受電コイルは３つ以上配置してもよい。送電コイルあるいは受電コイルに磁性体シートなどを貼り付けてノイズの発生を抑制したり、送受電効率を向上させてもよい。さらに、ＲＦ−ＩＤの周波数帯（１３．５６ＭＨｚ）でも用いることができる。
【符号の説明】
【００１９】
１ａ、１ｂ基板
２  送電コイル
３  受電コイル
３１，３２，３３  受電コイル
１０、１１  非接触型電力伝送装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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