(57)【要約】      （修正有）【課題】小型化が可能でかつ安価な非接触給電装置を提供する。【解決手段】非接触給電装置１０は、電源部２０５と、ループ状に配置された第１の送電アンテナ２３１および第１の送電アンテナと電気的に接続され、第１の送電アンテナの周りに複数設けられた第２の送電アンテナ２３３を含み、電源部と接続された送電アンテナ部２３０と、を含む送電装置２００と、蓄電部１１０と、ループ状に配置された第１の受電アンテナ１３１を含み、蓄電部と接続された受電アンテナ部１３０と、を含む受電装置１００と、を有する。第２の送電アンテナは、第１の送電アンテナに対して直交して配置され、送電アンテナ部と受電アンテナ部とは、平行に配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源部と、ループ状に配置された第１の送電アンテナおよび前記第１の送電アンテナと電気的に接続され、前記第１の送電アンテナの周りに複数設けられた第２の送電アンテナを含み、前記電源部と接続された送電アンテナ部と、を含む送電装置と、
蓄電部と、ループ状に配置された第１の受電アンテナを含み、前記蓄電部と接続された受電アンテナ部と、を含む受電装置と、
を含み、
前記第２の送電アンテナは、前記第１の送電アンテナに対して直交して配置され、
前記送電アンテナ部と前記受電アンテナ部とは、平行に配置される、
非接触給電装置。
【請求項２】
前記受電アンテナ部は、前記第１の受電アンテナと電気的に接続され、前記第１の受電アンテナの周りに複数設けられた第２の受電アンテナを含み、
前記第２の受電アンテナは、前記第１の受電アンテナに対して直交して配置される、
請求項１に記載の非接触給電装置。
【請求項３】
前記第２の送電アンテナの大きさは、前記第１の送電アンテナよりも小さく、
前記第２の受電アンテナの大きさは、前記第１の受電アンテナよりも小さい、
請求項２に記載の非接触給電装置。
【請求項４】
前記第２の送電アンテナの巻き数は、前記第１の送電アンテナの巻き数よりも多く、
前記第２の受電アンテナの巻き数は、前記第１の受電アンテナの巻き数よりも多い、
請求項２または３に記載の非接触給電装置。
【請求項５】
前記送電装置は、断面視において、第１面と、前記第１面と反対側の第２面と、を有し、
前記受電装置は、断面視において、前記第１面と対向する第３面と、前記第３面と反対側の第４面とを有し、
前記送電アンテナ部の前記第１面側の磁力は、前記第２面側の磁力と異なり、
前記受電アンテナ部の前記第３面側の磁力は、前記第４面側の磁力と異なる、
請求項２乃至４のいずれか一に記載の非接触給電装置。
【請求項６】
前記第１面側の磁力は、前記第２面側の磁力よりも強い、
請求項５に記載の非接触給電装置。
【請求項７】
前記送電アンテナ部は、第１基板をさらに含み、
前記第２の送電アンテナは、前記第１面側に第１上部配線、前記第１基板内に第１貫通配線、および第２面側に第１下部配線を含み、
前記第１上部配線と前記第１下部配線とは前記第１貫通配線を介して接続され、
前記受電アンテナ部は、第２基板をさらに含み、
前記第２の受電アンテナは、前記第３面側に第２上部配線、前記第２基板内に第２貫通配線、および前記第４面側に第２下部配線を含み、
前記第２上部配線と前記第２下部配線とは前記第２貫通配線を介して接続される、
請求項２乃至６のいずれか一に記載の非接触給電装置。
【請求項８】
前記第１の送電アンテナは、前記第２の送電アンテナおよび前記第２の送電アンテナのそれぞれを接続する第１接続配線を含み、
前記第１の受電アンテナは、前記第２の受電アンテナおよび前記第２の受電アンテナのそれぞれを接続する第２接続配線を含む、
請求項７に記載の非接触給電装置。
【請求項９】
前記第１基板および前記第２基板の少なくともいずれかは、樹脂材料を含む、
請求項７または８に記載の非接触給電装置。
【請求項１０】
前記第１貫通配線および前記第２貫通配線の少なくともいずれかは、銅を含む、請求項７乃至９のいずれか一に記載の非接触給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触方式の給電方法を用いた電子機器が広く用いられている。非接触給電の場合、送電アンテナと受電アンテナとが対向するように受電装置を含む電子機器を送電装置（給電機器）上に載置することによって、送電アンテナから受電アンテナに電力が伝送される。受電アンテナで発生した電力は、電子機器の二次電池に蓄電される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−４４７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の非接触給電の場合、電界または磁界の影響が電子機器の他の電子部品に及ばないように、例えば、送電アンテナの一方の側に対して遮蔽材を設け、電界または磁界を遮蔽する必要がある。しかしながら、遮蔽材として金属板が用いられた場合、電子機器、または給電機器の小型化に伴い、金属板がアンテナの近傍に配置されると、送電されるまたは受電される電界または磁界も小さくなり、十分に給電できなくなる場合がある。一方で、遮蔽材として磁性体材料が用いられた場合、遮蔽材がアンテナの近傍に配置されても電界または磁界は小さくならず保持される。しかしながら、磁性体材料は高価であるため、アンテナの製造コストが高くなってしまう。
【０００５】
上記課題を鑑み、本発明は、小型化が可能で、かつ安価な非接触給電装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態によれば、電源部と、ループ状に配置された第１の送電アンテナおよび第１の送電アンテナと電気的に接続され、第１の送電アンテナの周りに複数設けられた第２の送電アンテナを含み、電源部と接続された送電アンテナ部と、を含む送電装置と、蓄電部と、ループ状に配置された第１の受電アンテナを含み、蓄電部と接続された受電アンテナ部と、を含む受電装置と、を含み、第２の送電アンテナは、第１の送電アンテナに対して直交して配置され、送電アンテナ部と受電アンテナ部とは、平行に配置される、非接触給電装置が、提供される。
【０００７】
上記非接触給電装置において、受電アンテナ部は、第１の受電アンテナと電気的に接続され、第１の受電アンテナの周りに複数設けられた第２の受電アンテナを含み、第２の受電アンテナは、第１の受電アンテナに対して直交して配置されてもよい。
【０００８】
上記非接触給電装置において、第２の送電アンテナの大きさは、第１の送電アンテナよりも小さく、第２の受電アンテナの大きさは、第１の受電アンテナよりも小さくてもよい。
【０００９】
上記非接触給電装置において、第２の送電アンテナの巻き数は、第１の送電アンテナの巻き数よりも多く、第２の受電アンテナの巻き数は、第１の受電アンテナの巻き数よりも多くてもよい。
【００１０】
上記非接触給電装置において、送電装置は、断面視において、第１面と、第１面と反対側の第２面とを有し、受電装置は、断面視において、第１面と対向する第３面と、第３面と反対側の第４面とを有し、送電アンテナ部の第１面側の磁力は、第２面側の磁力と異なり、受電アンテナ部の第３面側の磁力は、第４面側の磁力と異なってもよい。
【００１１】
上記非接触給電装置において、第１面側の磁力は、第２面側の磁力よりも強くてもよい。
【００１２】
上記非接触給電装置において、送電アンテナ部は、第１基板をさらに含み、第２の送電アンテナは、第１面側に第１上部配線、第１基板内に第１貫通配線、および第２面側に第１下部配線を含み、第１上部配線と第１下部配線とは第１貫通配線を介して接続され、受電アンテナ部は、第２基板をさらに含み、第２の受電アンテナは、第３面側に第２上部配線、第２基板内に第２貫通配線、および第４面側に第２下部配線を含み、第２上部配線と第２下部配線とは第２貫通配線を介して接続される、第２上部配線と第２下部配線とは第２貫通配線を介して接続されてもよい。
【００１３】
上記非接触給電装置において、第１の送電アンテナは、第２の送電アンテナおよび第２の送電アンテナのそれぞれを接続する第１接続配線を含み、第１の受電アンテナは、第２の受電アンテナおよび第２の受電アンテナのそれぞれを接続する第２接続配線を含んでもよい。
【００１４】
上記非接触給電装置において、第１基板および第２基板の少なくともいずれかは、樹脂材料を含んでもよい。
【００１５】
上記非接触給電装置において、第１貫通配線および第２貫通配線の少なくともいずれかは、銅を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態の非接触給電装置の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態の送電装置に配置されたアンテナ部の上面図および断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の受電装置に配置されたアンテナ部の上面図および断面図である。
【図４】本発明の一実施形態の送電装置の送電アンテナ部および受電装置の受電アンテナ部の断面図である。
【図５】本発明の一実施形態の送電装置の送電アンテナ部における磁力線を示す模式図である。
【図６】本発明の一実施形態の送電装置の送電アンテナ部における磁力線を示す模式図である。
【図７】本発明の一実施形態の非接触給電装置のブロック図である。
【図８】本発明の一実施形態の非接触給電装置の駆動状態を示す断面図である。
【図９】本発明の一実施形態の送電装置に配置された送電アンテナ部の上面図および斜視図である。
【図１０】本発明の一実施形態の受電装置に配置された受電アンテナ部の上面図および斜視図である。
【図１１】本発明の一実施形態の送電アンテナ部の製造方法を示す断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態の送電アンテナ部の製造方法を示す断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態の送電アンテナ部の製造方法を示す断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態の非接触給電装置の具体例である。
【図１５】本発明の一実施形態の非接触給電装置の具体例である。
【図１６】本発明の一実施形態の非接触給電装置の具体例である。
【図１７】本発明の一実施形態の非接触給電装置の具体例である。
【図１８】本発明の一実施形態の送電装置に配置された送電アンテナ部の上面図および断面図である。
【図１９】従来例の非接触給電装置の駆動状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本出願で開示される発明の各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００１８】
なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号（数字の後に−１、−２等を付しただけの符号）を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。
【００１９】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の一実施形態の非接触給電装置について説明する。
【００２０】
図１は、非接触給電装置１０の模式図である。非接触給電装置１０は、送電装置２００および受電装置１００を含む。
【００２１】
（１−１．送電装置の構成）
図１に示すように、送電装置２００は、電源部２０５、制御部２１０、送電アンテナ部２３０および支持部２４０を含む。電源部２０５、制御部２１０および送電アンテナ部２３０は、支持部２４０の表面または内部に設けられる。なお、電源部２０５は、支持部２４０の外側に配置されてもよい。電源部２０５、制御部２１０および送電アンテナ部２３０は電気的に接続される。
【００２２】
電源部２０５には、例えば、交流電源が用いられる。なお、電源部２０５が、携帯型電源である場合には、直流電源が用いられてもよい。
【００２３】
送電アンテナ部２３０は、制御部２１０からの命令に従い、電界または磁界を介して受電装置１００に電力を供給する。
【００２４】
支持部２４０は、電源部２０５、制御部２１０、および送電アンテナ部２３０を支持する機能を有する。支持部２４０は、筐体と言い換えることができる。支持部２４０には、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などの樹脂材料が用いられる。支持部２４０は、上面２４０Ａおよび下面２４０Ｂ（後述する図２にて記載）を有する。下面２４０Ｂは、上面２４０Ａの反対側に設けられた面である。支持部２４０の厚さは、数百μｍから数十ｃｍの間で目的に応じて適宜選択される。
【００２５】
送電アンテナ部２３０は、送電アンテナ２３１および送電アンテナ２３３を有する。送電アンテナ２３１および送電アンテナ２３３は、電磁誘導方式のアンテナであり、ループアンテナとも呼ばれる。送電するための電流が送電アンテナ２３１および送電アンテナ２３３に送られ、磁界が発生する。送電アンテナ部２３０は、例えば短波（ＨＦ）や極超短波（ＵＨＦ）の周波数帯域で共振するように構成される。具体的には、短波は１３．５６ＭＨｚの周波数帯域に相当する。また、極超短波は、８６０〜９６０ＭＨｚ、さらに数ＧＨｚの周波数帯域に相当する。
【００２６】
送電アンテナ２３１および送電アンテナ２３３には、抵抗率が低い材料が用いられる。例えば、送電アンテナ２３１および送電アンテナ２３３には銅（Ｃｕ）が用いられる。銅は、展延性が高く、加工しやすいためアンテナの材料として望ましい。なお、送電アンテナ２３１および送電アンテナ２３３には、銅に限定されず、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などの抵抗率が低い材料が用いられてもよい。また、送電アンテナ２３１および送電アンテナ２３３には、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、フェライトなど、磁性を有する導電体が用いられてもよい。また、磁性を有する導電体は、単体でもよいし、合金でもよい。また、磁性を有する導電体にホウ素を含んでもよい。また、チタンニッケル合金などの形状記憶合金、さらにステンレスなどが送電アンテナ２３１および送電アンテナ２３３に用いられてもよい。送電アンテナ２３１および送電アンテナ２３３の表面にはエナメルなどの被覆材が設けられてもよい。
【００２７】
（１−２．受電装置の構成）
図１に示すように、受電装置１００は、蓄電部１１０、制御部１１９、受電アンテナ部１３０および支持部１４０を含む。蓄電部１１０、制御部１１９、および受電アンテナ部１３０は、支持部１４０の表面または内部に設けられる。蓄電部１１０、制御部１１９および受電アンテナ部１３０は電気的に接続される。
【００２８】
受電アンテナ部１３０は、送電装置２００から電界または磁界を介して受けた電力を蓄電部１１０、制御部１１９に送る。
【００２９】
蓄電部１１０は、供給された電力を蓄電するバッテリ（二次電池）として機能する。蓄電部１１０には、例えばリチウムイオン電池が用いられる。
【００３０】
支持部１４０は、蓄電部１１０、制御部１１９、および受電アンテナ部１３０を支持する機能を有する。支持部１４０には、支持部２４０と同様の材料が用いられてもよい。支持部１４０の厚さは、数百μｍから数ｃｍの間で目的に応じて適宜選択される。
【００３１】
受電アンテナ部１３０は、受電アンテナ１３１および受電アンテナ１３３を有する。受電アンテナ部１３０は、送電アンテナ部２３０と同様の構成を有する。受電アンテナ１３１および受電アンテナ１３３は、電磁誘導方式のアンテナであり、ループアンテナである。受電アンテナ１３１および受電アンテナ１３３に囲まれた領域を通過する磁束密度の変化に応じた大きさの起電力（電圧）が受電アンテナ部１３０に発生する。発生した電圧は蓄電部１１０に与えられる。結果として、受電装置１００が用いられた電子機器が駆動する。
【００３２】
（１−３．アンテナ部の構成）
以下に、送電装置２００の送電アンテナ部２３０および受電装置１００の受電アンテナ部１３０について説明する。
【００３３】
図２（Ａ）は、送電アンテナ部２３０の上面図である。図２（Ｂ）は、送電アンテナ部２３０の上面図Ａ１−Ａ２間の断面図である。
【００３４】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、送電アンテナ２３１（第１の送電アンテナという場合がある）は、ループ状に配置される。なお、送電アンテナ２３１は、図２（Ａ）に示す形状に限定されず、複数回巻く構成でもよい。送電アンテナ２３３（第２の送電アンテナという場合がある）は、送電アンテナ２３１の周りに複数個配置される。この例では、送電アンテナ２３１の外側に６つの送電アンテナ２３３が等間隔で配置される。また、送電アンテナ２３３は、送電アンテナ２３１よりも小さいものが用いられる。送電アンテナ２３１と、送電アンテナ２３３とは電気的に接続される。この例では、送電アンテナ２３１および複数の送電アンテナ２３３は、１本の配線を加工成型することで構成されている（具体的には、一筆書きのように構成される）。このとき、送電アンテナ２３３の一（送電アンテナ２３３Ａ）とアンテナの他の一（送電アンテナ２３３Ｂ）とを結ぶ部分が送電アンテナ２３１となる。
【００３５】
また、図２（Ｂ）に示すように、送電アンテナ２３３の中心２３３Ｃは、送電アンテナ２３１が配置された平面２３１Ｓに設けられる。また、送電アンテナ２３３は、送電アンテナ２３１の平面２３１Ｓに対して直交して配置される。この配置とすることにより、詳細は後述するが支持部２４０の上面２４０Ａ側と下面２４０Ｂ側との間で磁力の差を設ける上でより大きな効果を得ることができる。
【００３６】
なお、上記の構成に限定されずに、送電アンテナ２３３は配置されてもよい。例えば、送電アンテナ２３３の中心２３３Ｃは、平面２３１Ｓから離れて配置されてもよい。また、製造工程等の影響などにより、送電アンテナ２３３は、送電アンテナ２３１の平面２３１Ｓに対して略直交して配置されてもよい。この場合の略直交するとは、直交した状態から１度以上２０度以下で上側または下側に傾斜した状態をいう。また、送電アンテナ２３３は、必ずしも等間隔ではなく局在して配置されてもよい。
【００３７】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、送電アンテナ２３３は、送電アンテナ２３１よりも小さい。この場合、送電アンテナ２３３の磁場（磁力）を高めるために、送電アンテナ２３３の巻き数は、送電アンテナ２３１の巻き数よりも多いほうが望ましい。これにより、送電アンテナ２３３における磁場（磁力）が高められる。
【００３８】
図３（Ａ）は、受電装置１００の受電アンテナ部１３０の上面図である。図３（Ｂ）は、受電アンテナ部１３０の上面図Ａ１−Ａ２間の断面図である。
【００３９】
受電アンテナ部１３０は、送電装置２００の送電アンテナ部２３０と同様の構成を有する。図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、受電アンテナ１３１（第１の受電アンテナという場合がある）は、ループ状に配置される。なお、受電アンテナ１３１は、図３（Ａ）に示す形状に限定されず、複数回巻く構成でもよい。受電アンテナ１３３（第２の受電アンテナという場合がある）は、受電アンテナ１３１の周りに複数個配置される。この例では、受電アンテナ１３１の外側に６つの受電アンテナ１３３が等間隔で配置される。また、受電アンテナ１３３は、受電アンテナ１３１よりも小さいものが用いられる。受電アンテナ１３１と、受電アンテナ１３３とは電気的に接続される。この例では、受電アンテナ１３１および複数の受電アンテナ１３３は、１本の配線を加工成型することで構成されている（具体的には、一筆書きのように構成される）。このとき、受電アンテナ１３３の一（受電アンテナ１３３Ａ）とアンテナの他の一（受電アンテナ１３３Ｂ）とを結ぶ部分が受電アンテナ１３１となる。
【００４０】
また、図３（Ｂ）に示すように、受電アンテナ１３３の中心１３３Ｃは、受電アンテナ１３１が配置された平面１３１Ｓに設けられる。また、受電アンテナ１３３は、受電アンテナ１３１の平面１３１Ｓに対して直交して配置される。
【００４１】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、受電アンテナ１３３は、受電アンテナ１３１よりも小さい。この場合、受電アンテナ１３３の磁場（磁力）を高めるために、受電アンテナ１３３の巻き数は、受電アンテナ１３１の巻き数よりも多いほうが望ましい。これにより、受電アンテナ１３３における磁場（磁力）が高められる。
【００４２】
上記構造とすることで、受電アンテナ部１３０に送電アンテナ部２３０からの磁場が影響して誘導電流が流れる。
【００４３】
図４は、送電装置２００の送電アンテナ部２３０および受電装置１００の受電アンテナ部１３０の配置を示す断面図である。図４において、受電装置１００の上面（支持部１４０の上面１４０Ａ）と、送電装置２００の上面（支持部２４０の上面２４０Ａ）とは対向して配置されている。このとき、図４に示すように、送電アンテナ部２３０と受電アンテナ部１３０とは、平行に配置されている。この構成とすることにより、電磁誘導方式により送電装置２００から受電装置１００へ電力が送られる際に、電力損失を抑えることができる。また、上記において、受電アンテナ部１３０のうち受電アンテナ１３３は、送電アンテナ部２３０のうち送電アンテナ２３３と巻き方が逆になるように配置されている。これにより、受電装置１００の上面側に磁界が発生することを抑えることができる。
【００４４】
図５および図６は、送電アンテナ部２３０における磁力線を示す模式図である。図５に示すように、平面２３１Ｓより下方の領域Ｒ１において、送電アンテナ２３１の磁力線Ｍ２３１は、上方向に向いているのに対して、送電アンテナ２３３の磁力線Ｍ２３３は下方向に向いている。そのため、送電アンテナ２３１の磁力線Ｍ２３１と、送電アンテナ２３３の磁力線Ｍ２３３とが領域Ｒ１において干渉する。したがって、領域Ｒ１においては、送電アンテナ２３１の磁力線Ｍ２３１が邪魔される。一方、平面２３１Ｓより上方の領域Ｒ２において、送電アンテナ２３１の磁力線Ｍ２３１および送電アンテナ２３３の磁力線Ｍ２３３は、ともに上方向に向いている。したがって、領域Ｒ２においては、送電アンテナ２３１の磁力線Ｍ２３１が邪魔されない。したがって、図６に示すように、送電アンテナ部２３０において、平面２３１Ｓより下方、つまり支持部２４０の下面２４０Ｂの磁力より、平面２３１Ｓより上方、つまり支持部２４０の上面２４０Ａ側の磁力は大きい。つまり、送電アンテナ部２３０の上面２４０Ａ側の磁力は、下面２４０Ｂ側の磁力と異なっているということができる。
【００４５】
なお、受電装置１００の受電アンテナ部１３０も同様の構成を有する。したがって、受電アンテナ部１３０の上面１４０Ａ側の磁力は、下面１４０Ｂ側の磁力と異なっているということができる。
【００４６】
（１−４．受電装置のブロック図）
次に、図７（Ａ）に、受電装置１００のブロック図を示す。
【００４７】
受電装置１００は、蓄電部１１０、制御部１１９、および受電アンテナ部１３０の他、電圧リミット回路１１１、整流回路１１３、記憶部１２１、抵抗１２３、および負荷部１２５などを有することができる。
【００４８】
電圧リミット回路１１１は、受電アンテナ部１３０において過大な電圧が誘起された場合に、入力される電圧から受電装置１００を保護する機能を有する。過大な電圧が誘起された場合、発生する電流のうち不要な部分は抵抗１２３を用いて熱に変換され、外部へ放出される。
【００４９】
整流回路１１３は、受電アンテナ部１３０において誘起される交流電流を直流電流へ変換する機能を有する。整流回路１１３により直流となった電源電圧は、受電装置１００を構成するすべての回路に供給される。
【００５０】
制御部１１９は、受電に関する機能全体を制御する機能を有する。制御部１１９は種々の論理回路によって構成される。制御部１１９には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などが用いられてもよい。
【００５１】
記憶部１２１には、受電に関するデータを記憶するためのメモリ素子が備えられる。なお、記憶部１２１は、必ずしも設けられなくてもよい。
【００５２】
負荷部１２５は、電力を物理的動作に変換する機能を有する。負荷部１２５として、例えばアクチュエータが用いられる。なお、負荷部１２５は必ずしも設けられなくてもよい。
【００５３】
（１−５．送電装置のその他の構成）
図７（Ｂ）に送電装置２００の構成例を示す。送電装置２００は、電源部２０５、制御部２１０、および送電アンテナ部２３０の他、記憶部２１３、発振回路２２０、および送信回路２２５を含む。
【００５４】
制御部２１０は、送電装置２００全体を制御する。制御部２１０は、記憶部２１３を用いて、送電時間、送電電力量を制御する。制御部２１０は、ＣＰＵとともにメモリなどが用いられてもよい。
【００５５】
発振回路２２０は、電源部２０５からの電力をもとに電力伝送に用いる周波数の信号を生成する機能を有する。搬送波として、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波が生成される。なお、搬送波は、これに限定されず、１１０ｋＨｚ〜２０５ｋＨｚの周波数信号を用いてもよいし、高周波（２．４５ＧＨｚ）の信号が用いられてもよい。
【００５６】
送信回路２２５は、信号の増幅、不要な周波数の減衰などを行い、送信すべき周波数のみを取り出す。また、送信回路２２５は、送電電力の生成を行う。また、送信回路２２５は、コイルやコンデンサを用いた共振回路を含んでもよい。
【００５７】
（１−６．非接触給電装置１０の動作）
次に、非接触給電装置１０の動作について説明する。図８は、非接触給電装置１０の駆動時の断面図である。
【００５８】
図８に示すように、受電装置１００の上面（支持部１４０の上面１４０Ａ）を下側、下面（支持部１４０の下面１４０Ｂ）を上側にした状態で、送電装置２００を駆動させる。送電装置２００が駆動すると、交流信号が送電アンテナ部２３０に加えられ、磁場Ｍ２３１が発生する（搬送波）。この磁場Ｍ２３１が受電装置１００の受電アンテナ部１３０を通過する。このとき、誘導起電力が働くことにより送電装置２００から受電装置１００に電力が供給される。
【００５９】
このとき、図６において示したように、磁力線Ｍ２３１Ｂは非対称な磁気特性、つまり送電装置２００の下面側よりも上面側に強い磁場を生じる。言い換えれば、送電装置２００の下面側に生じる磁場を弱めることができる。
【００６０】
ここで、図１９に従来の非接触給電装置５０の断面図を示す。非接触給電装置５０は、送電装置２０１および受電装置１０１のほかに遮蔽材１９０を含む。送電装置２０１は、送電アンテナ部２３０のうち送電アンテナ２３３を含まない。受電装置１０１は、受電アンテナ部１３０のうち受電アンテナ１３３を含まない。例えば、送電装置２０１が小さい場合、磁性体材料ではない金属材料を含む遮蔽材１９０が送電アンテナ部２３０の近傍に配置されると、送電される磁界または電界も小さくなってしまう。これにより、受電装置１０１が十分に給電されない場合がある。そのため、受電装置１０１が給電されるように支持部２４０と遮蔽材１９０との間の空間を広く設ける必要があり、送電装置２０１の小型化が制限される。また、磁性体材料が遮蔽材に用いられた場合、遮蔽材がアンテナの近傍に配置されても、送電される電界または磁界は、小さくならず保持される。しかしながら、磁性体材料は高価であるため、アンテナの製造コストが高くなってしまう。
【００６１】
一方、本実施形態を用いることにより、非接触給電装置１０は遮蔽材を設けなくてもよい。また、遮蔽材を設けた場合でも余分な空間を設ける必要がない。したがって、送電装置２００の小型化、つまり非接触給電装置の小型化を図ることができる。また、本実施形態を用いることにより、磁性体材料を含む遮蔽材を用いた場合と同様の効果を有することができる。つまり、安価に非接触給電装置を提供することができる。また、本実施形態を用いることにより、非対称な磁気特性を有することから、高い指向性を有する非接触給電装置を提供することができる。
【００６２】
＜第２実施形態＞
以下に第１実施形態と構造の異なるアンテナ部について説明する。
【００６３】
（２−１．アンテナ部の構成）
図９（Ａ）は、送電装置２００の送電アンテナ部２３０−１の上面図である。図９（Ｂ）は、送電アンテナ部２３０−１のうち送電アンテナ２３３−１の斜視図である。図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示すように、送電アンテナ部２３０−１は、基板２４５、接続配線２３２、および送電アンテナ２３３−１を有する。送電アンテナ２３３−１の一（送電アンテナ２３３−１Ａ）と送電アンテナ２３３−１の他の一（送電アンテナ２３３−１Ｂ）とを結ぶ部分を接続配線２３２とした場合、２３３−１と２３２とを合わせて送電アンテナ２３１−１としてもよい。
【００６４】
図９（Ｂ）に示すように、送電アンテナ２３３−１は、上部配線２３５、下部配線２３６および貫通配線２３７を含む。上部配線２３５および下部配線２３６は、貫通配線２３７を介して電気的に接続される。
【００６５】
基板２４５は、支持部２４０の内側に設けられてもよいし、支持部２４０の代替として設けられてもよい。基板２４５には、高抵抗な材料が用いられる。例えば、基板２４５にはガラス・エポキシ樹脂基板が用いられる。なお、基板２４５は、ガラス・エポキシ樹脂に限定されず、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂などの樹脂材料が用いられてもよいし、紙基材にフェノール樹脂を含有させて硬化させた紙フェノール樹脂基板が用いられてもよい。
【００６６】
また、基板２４５は、石英ガラス基板、ソーダガラス基板、ホウ珪酸ガラス基板、無アルカリガラス基板、サファイア基板、シリコン基板、炭化シリコン基板、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）基板、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板、ジルコニア（ＺｒＯ2）基板などの無機材料が用いられてもよい。
【００６７】
上部配線２３５は、基板２４５の上面２４５Ａに配置される。上部配線２３５は、抵抗の低い材料が用いられる。例えば、上部配線２３５には銅が用いられる。
【００６８】
なお、上部配線２３５は、銅に限定されず、アルミニウム、銀、金などの抵抗率が低い材料が用いられてもよい。また、鉄、ニッケル、コバルト、フェライトなどの磁性を有する導電体を含んでもよい。また、磁性を有する導電体は、単体でもよいし、合金でもよい。また、上部配線２３５は、磁性を有する導電体にホウ素を含んでもよい。また、上部配線２３５には、磁性体に限定されずに、チタンニッケル合金などの形状記憶合金、さらにステンレスなどが用いられてもよい。
【００６９】
下部配線２３６は、基板２４５の下面２４５Ｂに配置される。下部配線２３６には、上部配線２３５と同様の材料が用いられる。
【００７０】
貫通配線２３７は、基板２４５に設けられる。貫通配線２３７には、銅が用いられる。なお、貫通配線２３７は、銅に限定されず、金、銀、銅、ニッケルまたは錫を含む材料が用いられてもよい。
【００７１】
図１０（Ａ）は、受電装置１００の受電アンテナ部１３０−１の上面図である。図１０（Ｂ）は、受電アンテナ部１３０−１の斜視図である。図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示すように、受電アンテナ部１３０−１は、基板１４５、接続配線１３２、および受電アンテナ１３３−１を有する。受電アンテナ１３３−１の一（受電アンテナ１３３−１Ａ）と受電アンテナ１３３−１の他の一（受電アンテナ１３３−１Ｂ）とを結ぶ部分を接続配線１３２とした場合、１３３−１と１３２とを合わせて受電アンテナ１３１−１としてもよい。受電アンテナ部１３０−１は、送電アンテナ部２３０−１と同様の構成を有する。受電アンテナ部１３０−１のうち、受電アンテナ１３３−１は、上面１４５Ａ側に上部配線１３５、基板１４５内に貫通配線１３７、および下面１４５Ｂ側に下部配線１３６を含む。上部配線１３５と下部配線１３６とは貫通配線１３７を介して接続される。
【００７２】
（２−２．アンテナ部の製造方法）
次に、送電アンテナ部２３０−１のうち送電アンテナ２３３−１の製造方法について説明する。なお、受電アンテナ部１３０−１の受電アンテナ１３３−１も同様の方法により形成される。
【００７３】
まず、図１１に示すように、基板２４５に貫通孔２４７を形成する。
【００７４】
基板２４５には、高抵抗な材料が用いられる。例えば、基板２４５にはガラス・エポキシ樹脂などの樹脂材料が用いられる。
【００７５】
貫通孔２４７は、基板２４５に対してドリルなどを用いた機械的加工により形成される。貫通孔２４７の直径は、１０μｍ以上１０００μｍ以下で適宜設定される。
【００７６】
なお、貫通孔２４７は、レーザー照射法（レーザーアブレーション法と呼ぶことができる）により形成されてもよい。レーザーには、エキシマレーザー、ネオジウム：ヤグレーザー（Ｎｄ：ＹＡＧ）等が用いられる。例えば、エキシマレーザーにおいて塩化キセノンを用いる場合、波長が３０８ｎｍの光が照射される。また、貫通孔２４７は、シリコン基板やガラス基板を用いた場合にはフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて形成されてもよい。
【００７７】
次に、図１２に示すように貫通孔２４７に貫通配線２３７を形成する。貫通配線２３７には、銅が用いられる。貫通配線２３７は、電解めっき法または無電解めっき法により形成されてもよい。例えば、銅を用いて、貫通配線２３７を形成する場合、スパッタリング法により銅の薄膜を形成する。次に、銅薄膜をシード層として、電解めっき法により銅膜を形成する。最後に、基板２４５の上面２４５Ａおよび下面２４５Ｂに形成された銅膜を化学機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法により、基板２４５の上面２４５Ａおよび下面２４５Ｂ上の銅を除去することにより、貫通配線２３７が充填形成される。
【００７８】
次に、図１３に示すように、基板２４５の上面２４５Ａ側に接続配線２３２および上部配線２３５を形成する。接続配線２３２および上部配線２３５には、銅が用いられる。接続配線２３２および上部配線２３５は、例えばめっき法により形成される。接続配線２３２および上部配線２３５がめっき法により形成される場合、例えば以下の方法が用いられてもよい。まず、銅の薄膜（シード層）をスパッタリング法により形成する。次に、シード層上にレジスト膜を形成後、レジスト膜をフォトリソグラフィ法などを用いて所定の形状に加工する。次に、露出したシード層上に接続配線２３２および上部配線２３５を形成する。接続配線２３２および上部配線２３５は、電解めっき法により銅膜が形成される。最後に、レジスト膜およびレジスト膜下のシード層が除去される。
【００７９】
なお、上部配線２３５は、めっき法に限定されず、印刷法、スパッタリング、ＣＶＤ法、塗布法などにより形成されてもよい。このとき、上部配線２３５は、フォトリソグラフィ法およびエッチング法により所定の形状に加工されればよい。
【００８０】
次に、基板２４５の下面２４５Ｂに下部配線２３６を形成する。下部配線２３６は、上部配線２３５と同様の材料および方法により形成されてもよい。
【００８１】
以上の方法により、送電装置２００の送電アンテナ部２３０−１が製造される。上記製造方法を用いることにより、送電アンテナ部２３０のうち送電アンテナ２３３−１を基板２４５の厚さで制御することができる。このとき、基板２４５の厚さを薄くすることで送電アンテナ部２３０をさらに小さくすることができる。送電アンテナ部２３０が小さくなることにより、送電装置２００の小型化を図ることができる。また、上記方法は、受電装置１００の受電アンテナ部１３０にも適用される。したがって、受電アンテナ部１３０を小さくすることができ、受電装置１００も小さくすることができる。また、本実施形態においても遮蔽材は用いなくてもよい。したがって、上記製造方法を用いることにより、非接触給電装置を小さくかつ安価に製造することができる。
【００８２】
＜第３実施形態＞
本実施形態では、第１実施形態において説明した非接触給電装置の具体例について説明する。
【００８３】
図１４乃至図１７は、非接触給電装置を説明する図である。非接触給電装置は、例えば、精密電子機器のほか、医療器具、産業用装置、自動車などの様々な場面において用いられる。図１４（Ａ）は、スマートフォン１０００の模式図である。図１４（Ｂ）は、ノート型パーソナルコンピュータ２０００の模式図である。図１５は、ＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）カード３０００の模式図である。
【００８４】
図１６は、人体に設けられた医療機器のうち、人口内耳４０００、心臓ペースメーカ５０００、筋肉等に埋め込まれた生体電気刺激装置６０００の模式図である。
【００８５】
図１７（Ａ）は、産業用ロボットの模式図である。このとき、受電装置１００は、回転部７１００に設けられる。図１７（Ｂ）は、乗用車８０００の模式図である。
【００８６】
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【００８７】
また、上述した各実施形態によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと理解される。
【００８８】
（変形例１）
なお、本発明の第１実施形態では、電磁誘導方式を用いる非接触給電装置について説明したが、これに限定されない。例えば、電磁誘導方式以外にも電界共鳴、磁界共鳴、エバネセント波を用いる非接触給電装置にも本発明は適用される。
【００８９】
また、本発明の第１実施形態では、送電アンテナ２３３がすべて送電アンテナ２３１の外側に配置された例を示したが、これに限定されない。送電アンテナ２３３は、送電アンテナ２３１の内側と外側にそれぞれ設けられてもよい。また、送電アンテナ２３１の内側に設けられた送電アンテナ２３３と、外側に設けられた送電アンテナ２３３とは、同じ大きさでもよいし、異なる大きさとしてもよい。これにより、アンテナ部の磁力を制御することができる。
【００９０】
また、送電アンテナ２３３は、すべて送電アンテナ２３１の内側に設けられてもよい。これにより、本発明の効果を得ながら、送電アンテナ部２３０の面積を小さくすることができる。
【００９１】
また、送電アンテナ部２３０の作製の都合に応じて、送電アンテナ２３１および送電アンテナ２３３は矩形状を有してもよい。
【００９２】
本発明の第２実施形態で、送電アンテナ２３３−１が基板２４５内に設けられた貫通配線２３７を用いて製造される例を示したが、これに限定されない。図１８（Ａ）は、送電アンテナ部２３０−２の上面図であり、図１８（Ｂ）は、Ｂ１−Ｂ２間の断面図である。図１８（Ｂ）に示すように、送電アンテナ２３３−２は、基板２４５上に上部配線２３５−１、上部配線２３５−２、上部配線２３５−３、上部配線２３５−４、上部配線２３５−５、上部配線２３５−６、上部配線２３５−７、絶縁層２４７−１、絶縁層２４７−２、絶縁層２４７−３、絶縁層２４７−４、絶縁層２４７−５、および絶縁層２４７−６を含む。上部配線２３５−１乃至上部配線２３５−７には、上部配線２３５と同様の材料が用いられる。上部配線２３５−１乃至上部配線２３５−７は、それぞれ貫通配線により接続される。絶縁層２４７−１乃至絶縁層２４７−６には、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの有機材料、酸化シリコン、窒化シリコンなどの無機材料が用いられる。なお、上部配線２３５−１乃至上部配線２３５−６は、図１８（Ａ）において、上面から見て同一直線上に配置されているが、適宜位置を変更してもよい。
【００９３】
また、本発明の第１実施形態では、受電アンテナ部１３０が受電アンテナ１３３を有する例を示したが、これに限定されない。本発明において、受電アンテナ１３３は、必ずしも設けられなくても遮蔽材を削減することが可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１０・・・非接触給電装置、５０・・・従来の非接触給電装置、１００・・・受電装置、１１０・・・蓄電部、１１１・・・電圧リミット回路、１１３・・・整流回路、１１９・・・制御部、１２１・・・記憶部、１２３・・・抵抗、１２５・・・負荷部、１３０・・・受電アンテナ部、１３１・・・受電アンテナ、１３１Ｓ・・・平面、１３２・・・接続配線、１３３・・・受電アンテナ、１３５・・・上部配線、１３６・・・下部配線、１３７・・・貫通配線、１４０・・・支持部、１４５・・・基板、２００・・・送電装置、２０５・・・電源部、２１０・・・制御部、２１３・・・記憶部、２２０・・・発振回路、２２５・・・送信回路、２３０・・・送電アンテナ部、２３１・・・送電アンテナ、２３２・・・接続配線、２３３・・・送電アンテナ、２３５・・・上部配線、２３６・・・下部配線、２３７・・・貫通配線、２４０・・・支持部、２４５・・・基板、２４７・・・貫通孔、１０００・・・スマートフォン、２０００・・・ノート型パーソナルコンピュータ、３０００・・・ＩＤカード、４０００・・・人口内耳、５０００・・・心臓ペースメーカ、６０００・・・生体電気刺激装置、７１００・・・回転部、８０００・・・乗用車
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2019080457.tif 000018
【図１７】
2019080457.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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