(57)【要約】【課題】  電磁ノイズの発生を抑制することができる給電装置を提供する。【解決手段】  送電装置が、送電媒体、及び送電媒体を電磁シールドする送電側電磁シールドを含む。受電装置が、受電媒体及び受電媒体を電磁シールドする受電側電磁シールドを含む。送電側電磁シールド及び受電側電磁シールドが、それぞれ送電側開口部及び受電側開口部を有する。送電装置に対して受電装置を、送電媒体と受電媒体とが電気的または磁気的に結合するように配置して動作状態とすることにより、送電媒体から受電媒体に電力が供給される。動作状態のとき、送電側開口部が受電媒体に対向し、受電側開口部が送電媒体に対向し、受電側電磁シールドが送電側電磁シールドに電気的に接続されて両者が同電位にされ、受電側開口部の周縁部が、周方向の全長に亘って、送電側開口部の周縁部に接触するか、または送電媒体と受電媒体との最短距離の１／１０以下の間隙を隔てて対向する。【選択図】  図３
2015104151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電媒体、及び前記送電媒体を電磁シールドする送電側電磁シールドを含む送電装置と、
受電媒体及び前記受電媒体を電磁シールドする受電側電磁シールドを含む受電装置と
を有し、
前記送電側電磁シールド及び前記受電側電磁シールドが、それぞれ送電側開口部及び受電側開口部を有し、
前記送電装置に対して前記受電装置を、前記送電媒体と前記受電媒体とが電気的または磁気的に結合するように配置して動作状態とすることにより、前記送電媒体から前記受電媒体に電力が供給され、
前記動作状態のとき、前記送電側開口部が前記受電媒体に対向し、前記受電側開口部が前記送電媒体に対向し、前記受電側電磁シールドが前記送電側電磁シールドに電気的に接続されて両者が同電位にされ、前記受電側開口部の周縁部が、周方向の全長に亘って、前記送電側開口部の周縁部に接触するか、または前記送電媒体と前記受電媒体との最短距離の１／１０以下の間隙を隔てて対向する給電装置。
【請求項２】
前記送電装置は、さらに送電回路基板を含み、前記送電側電磁シールドが前記送電回路基板のグランド導体に接続されている請求項１に記載の給電装置。
【請求項３】
前記送電側開口部の周縁部、及び前記受電側開口部の周縁部に鍔部が設けられており、
前記動作状態のとき、前記送電側開口部の周縁部と、前記受電側開口部の周縁部との鍔部同士が対向する請求項１または２に記載の給電装置。
【請求項４】
前記送電側電磁シールド及び前記受電側電磁シールドの、相互に対向する表面の一方に凹部が形成されており、他方に凸部が形成されており、前記動作状態のとき、前記凸部が前記凹部に嵌入される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の給電装置。
【請求項５】
前記受電装置が、さらに導電性の筐体を持つ蓄電装置を含み、
前記蓄電装置の筐体が、前記受電側電磁シールドの一部分を兼ねる請求項１乃至４のいずれか１項に記載の給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電装置の送電媒体と受電装置の受電媒体とが非接触の状態で、送電装置から受電装置に電力を伝送する給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
送電装置と受電装置とを近接させて電力を伝送する方式として、電磁誘導方式、磁界共鳴方式、電界結合方式等が知られている。特許文献１に、送電媒体（コイル）を送電側電磁シールドで覆い、受電媒体（コイル）を受電側電磁シールドで覆うことにより、電磁界ノイズを遮蔽した給電装置が開示されている。給電中は、受電側電磁シールドと送電側電磁シールドとが電気的に接続され、両者が同電位に保たれる。これにより、電位差に起因する電界発生が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２２８１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
受電側電磁シールドと送電側電磁シールドとが電気的に接続されるが、接続箇所以外の部分には、受電側電磁シールドと送電側電磁シールドとの間に隙間が形成される。この隙間から電磁界が漏れることにより、種々のノイズ問題が発生する場合がある。本発明の目的は、電磁ノイズの発生を抑制することができる給電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一観点によると、
送電媒体、及び前記送電媒体を電磁シールドする送電側電磁シールドを含む送電装置と、
受電媒体及び前記受電媒体を電磁シールドする受電側電磁シールドを含む受電装置と
を有し、
前記送電側電磁シールド及び前記受電側電磁シールドが、それぞれ送電側開口部及び受電側開口部を有し、
前記送電装置に対して前記受電装置を、前記送電媒体と前記受電媒体とが電気的または磁気的に結合するように配置して動作状態とすることにより、前記送電媒体から前記受電媒体に電力が供給され、
前記動作状態のとき、前記送電側開口部が前記受電媒体に対向し、前記受電側開口部が前記送電媒体に対向し、前記受電側電磁シールドが前記送電側電磁シールドに電気的に接続されて両者が同電位にされ、前記受電側開口部の周縁部が、周方向の全長に亘って、前記送電側開口部の周縁部に接触するか、または前記送電媒体と前記受電媒体との最短距離の１／１０以下の間隙を隔てて対向する給電装置が提供される。
【０００６】
受電側開口部の周縁部が、周方向の全長に亘って、送電側開口部の周縁部に接触するか、または送電媒体と受電媒体との最短距離の１／１０以下の間隙を隔てて対向することにより、電磁ノイズの遮蔽効果を高めることができる。
【０００７】
前記送電装置が、さらに送電回路基板を含み、前記送電側電磁シールドが前記送電回路基板のグランド導体に接続されている構成としてもよい。
【０００８】
前記送電側開口部の周縁部、及び前記受電側開口部の周縁部に鍔部が設けられており、前記動作状態のとき、前記送電側開口部の周縁部と、前記受電側開口部の周縁部との鍔部同士が対向する構成としてもよい。鍔部を設けることにより、受電側電磁シールドと送電側電磁シールドとの接触面積を大きくすることができる。
【０００９】
前記送電側電磁シールド及び前記受電側電磁シールドの、相互に対向する表面の一方に凹部が形成されており、他方に凸部が形成されており、前記動作状態のとき、前記凸部が前記凹部に嵌入される構成としてもよい。凸部を凹部に嵌入させることにより、受電側電磁シールドと送電側電磁シールドとの位置合わせを容易に行うことができる。
【００１０】
前記受電装置が、さらに導電性の筐体を持つ蓄電装置を含み、前記蓄電装置の筐体が、前記受電側電磁シールドの一部分を兼ねる構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
受電側開口部の周縁部が、周方向の全長に亘って、送電側開口部の周縁部に接触するか、または送電媒体と受電媒体との最短距離の１／１０以下の間隙を隔てて対向することにより、電磁ノイズの遮蔽効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ実施例１による受電装置の断面図及び底面図である。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ実施例１による送電装置の断面図及び平面図である。
【図３】図３は、実施例１による給電装置の断面図である。
【図４】図４Ａは、受電側電磁シールドと送電側電磁シールドとが周方向の一部分のみで接触する構造を有する給電装置から生じる電磁ノイズのスペクトルを示すグラフであり、図４Ｂは、実施例１による給電装置から生じる電磁ノイズのスペクトルを示すグラフである。
【図５】図５は、実施例２による給電装置の断面図である。
【図６】図６は、実施例３による給電装置の断面図である。
【図７】図７Ａは、実施例４による送電装置の平面図であり、図７Ｂは、実施例４による給電装置の断面図である。
【図８】図８は、実施例５による給電装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施例１］
図１Ａ〜図４Ｂを参照して、実施例１による給電装置について説明する。この給電装置は、送電装置と受電装置とを含み、電磁誘導方式により電力が伝送される。
【００１４】
図１Ａ及び図１Ｂに、それぞれ受電装置１０の断面図及び底面図を示す。図１Ａは、図１Ｂの一点鎖線１Ａ−１Ａにおける断面図に相当する。受電装置１０は、例えばスマートフォン等の携帯情報端末である。
【００１５】
受電装置１０は、受電媒体１１、受電側電磁シールド１２、及び筐体２４を含む。受電媒体１１にはコイルが用いられる。受電側電磁シールド１２には、導電性材料、例えば銅等の金属が用いられる。筐体２４には、例えば樹脂が用いられる。
【００１６】
受電媒体１１の上方及び側方が、受電側電磁シールド１２で覆われている。受電側電磁シールド１２は筐体２４に取り付けられており、下方（筐体２４の外側）に向かう受電側開口部１４を有する。受電側開口部１４の周縁部に鍔部１３が設けられている。鍔部１３
は、受電側開口部１４の縁から外側に向かって張り出している。
【００１７】
筐体２４内に、受電回路基板１９、二次電池２１、及び機能回路基板２３が収容されている。受電媒体１１が配線１８により受電回路基板１９に接続されている。配線１８は、受電側電磁シールド１２に設けられた貫通孔１５を貫通して、筐体２４の外部から内部に導入されている。
【００１８】
受電回路基板１９が配線２０により二次電池２１に接続されている。二次電池２１は、配線２２により機能回路基板２３に接続されている。機能回路基板２３に、携帯情報端末の種々の機能を実現するための電子回路が実装されている。受電媒体１１で受信された電力によって二次電池２１が充電される。二次電池２１からの電力によって、機能回路基板２３に実装されている電子回路が動作する。
【００１９】
図２Ａ及び図２Ｂに、それぞれ送電装置の断面図及び平面図を示す。図２Ａは、図２Ｂの一点鎖線２Ａ−２Ａにおける断面図に相当する。
【００２０】
送電装置３０は、送電媒体３１、送電側電磁シールド３２、及び筐体４５を含む。送電媒体３１の下方及び側方が、送電側電磁シールド３２で覆われている。送電側電磁シールド３２は筐体４５に取り付けられており、上方（筐体４５の外側）に向かう送電側開口部３４を有する。送電側開口部３４の周縁部に鍔部３３が設けられている。鍔部３３は、送電側開口部３４の縁から外側に向かって張り出している。
【００２１】
筐体４５内に送電回路基板３９が収容されている。送電媒体３１が配線３８により送電回路基板３９に接続されている。配線３８は、送電側電磁シールド３２に設けられた貫通孔３５を通って、筐体４５の外部から内部に導入されている。送電側電磁シールド３２は、配線４１により、送電回路基板３９のグランド導体４０に接続されている。送電回路基板３９に実装されている送電回路は、電源ケーブル４２を介して商用電源等に接続される。
【００２２】
送電媒体３１にはコイルが用いられる。送電側電磁シールド３２には、導電性材料、例えば銅等の金属が用いられる。筐体４５には、例えば樹脂が用いられる。
【００２３】
図３に、給電装置が動作状態、すなわち送電装置３０から受電装置１０に電力が送電されている状態のときの受電装置１０及び送電装置３０の相対位置関係を示す。送電側電磁シールド３２が、送電側開口部３４を受電媒体１１に向け、受電側電磁シールド１２が、受電側開口部１４を送電媒体３１に向けている。受電側開口部１４の周縁部が、周方向の全長に亘って送電側開口部３４の周縁部に接触している。これにより、受電側電磁シールド１２と送電側電磁シールド３２とが電気的に接続され、両者が同電位に保たれる。受電側電磁シールド１２及び送電側電磁シールド３２に、それぞれ鍔部１３、３３が設けられているため、両者の接触面積を大きくすることができる。
【００２４】
動作状態のとき、受電媒体１１と送電媒体３１とが、間隔を隔てて対向し、磁気的に結合する。これにより、送電媒体３１から受電媒体１１に電力が伝送される。
【００２５】
図４Ａ及び図４Ｂを参照して、受電側電磁シールド１２と送電側電磁シールド３２とが、周方向の全長に亘って接触している構造の効果について説明する。図４Ａ及び図４Ｂは、給電装置から放射された電磁ノイズのスペクトルを示す。縦軸はノイズレベルを単位「ｄＢμＶ／ｍ」で表し、横軸は周波数を単位「ＭＨｚ」で表す。図４Ａは、受電側電磁シールド１２と送電側電磁シールド３２とを、周方向の一部分のみで接触させた場合の電磁ノイズを示し、図４Ｂは、図３に示した実施例１による構造の電磁ノイズを示す。送電媒
体３１に供給する交流電力の周波数は約１００ｋＨｚである。また、図４Ａの構造において、受電側電磁シールド１２と送電側電磁シールド３２との、相互に接触していない部分の間隔は、約５ｍｍである。
【００２６】
図４Ａと図４Ｂとを比較すると、実施例１の構造を採用することにより、約２１０ｋＨｚ以外のピークが低減されていることがわかる。このように、受電側電磁シールド１２と送電側電磁シールド３２とを、周方向の全域において接触させることにより、電磁ノイズを遮蔽する効果を高めることができる。
【００２７】
［実施例２］
図５を参照して、実施例２による給電装置について説明する。以下の説明では、実施例１との相違点に着目し、実施例１と同一の構成については説明を省略する。
【００２８】
図５は、実施例２による給電装置の断面図を示す。実施例１では、図３に示したように、受電側電磁シールド１２と送電側電磁シールド３２とが相互に接触する面（以下、対向面という。）が平坦であった。実施例２では、受電側電磁シールド１２の対向面及び送電側電磁シールド３２の対向面に、それぞれ凹部１６及び凸部３６が形成されている。動作状態においては、凸部３６が凹部１６に嵌入される。
【００２９】
実施例２では、凸部３６を凹部１６に嵌入させることにより受電装置１０と送電装置３０との位置ずれを防止することができる。凹部１６は、周方向に連続する溝で構成してもよいし、周方向に離散的に分布する複数の穴で構成してもよい。凹部１６が溝で構成される場合には、凸部３６は周方向に連続する尾根状の形状を有する。凹部１６が複数の穴で構成される場合には、凸部３６は、複数の突起で構成される。
【００３０】
図５では、受電側電磁シールド１２に凹部１６を形成し、送電側電磁シールド３２に凸部３６を形成したが、その反対に、受電側電磁シールド１２に凸部３６を形成し、送電側電磁シールド３２に凹部１６を形成してもよい。
【００３１】
［実施例３］
図６を参照して、実施例３による給電装置について説明する。以下の説明では、実施例１との相違点に着目し、実施例１と同一の構成については説明を省略する。
【００３２】
実施例３では、受電回路基板１９及び二次電池２１が金属製の筐体５１に収容されて、蓄電装置５０を構成する。受電媒体１１が、蓄電装置５０の受電回路基板１９に接続されている。蓄電装置５０の二次電池２１が、機能回路基板２３に接続されている。金属製の筐体５１が、受電側電磁シールド１２の一部分を兼ねている。
【００３３】
実施例３のように、蓄電装置５０の金属製の筐体５１を、受電側電磁シールド１２の一部分として利用してもよい。
【００３４】
［実施例４］
図７Ａ及び図７Ｂを参照して、実施例４による給電装置について説明する。以下の説明では、実施例１との相違点に着目し、実施例１と同一の構成については説明を省略する。
【００３５】
実施例１では、図３に示したように、受電側電磁シールド１２と送電側電磁シールド３２とが、周方向の全長に亘って接触していた。実施例４では、受電側電磁シールド１２と送電側電磁シールド３２とが、周方向の一部分においてのみ接触しており、他の部分においては、間隙を隔てて相互に対向している。
【００３６】
図７Ａに、実施例４による送電装置３０の平面図を示す。送電側電磁シールド３２の、受電装置１０に対向する表面に、複数の突起３７が形成されている。突起３７は、周方向に離散的に配置されている。受電側電磁シールド１２の、送電装置３０に対向する表面（以下、対向面という。）は、実施例１と同様に平坦である。
【００３７】
図７Ｂに、実施例４による給電装置の断面図を示す。動作状態のとき、送電側電磁シールド３２の突起３７の先端が、受電側電磁シールド１２の対向面に接触する。これにより、受電側電磁シールド１２が送電側電磁シールド３２に電気的に接続される。突起３７が形成されていない部分においては、受電側電磁シールド１２と送電側電磁シールド３２とが、間隙を隔てて対向する。
【００３８】
受電側電磁シールド１２と送電側電磁シールド３２との間に間隙が形成されている場合であっても、受電側電磁シールド１２と送電側電磁シールド３２との間隔が十分狭ければ、電磁ノイズの放射を抑制することができる。例えば、動作状態において、受電側電磁シールド１２と送電側電磁シールド３２との間隔の最大値ＧＢが、受電媒体１１と送電媒体３１との最短距離ＧＡの１／１０以下であれば、十分な電磁ノイズ抑制効果が得られる。
【００３９】
［実施例５］
図８を参照して、実施例５による給電装置について説明する。以下の説明では、実施例１との相違点に着目し、実施例１と同一の構成については説明を省略する。
【００４０】
実施例１〜４による給電装置では、電磁誘導方式が採用されていたが、上記実施例１〜４に示した技術的思想は、他のワイヤレス給電方式、例えば磁界共鳴方式、電界結合方式等の給電装置にも適用可能である。
【００４１】
図８に示した実施例５による給電装置では、電界結合方式が採用されている。電界結合方式においては、受電媒体１１が受電側アクティブ電極として作用し、送電媒体３１が送電側アクティブ電極として作用する。受電側電磁シールド１２及び送電側電磁シールド３２が、それぞれ受電側パッシブ電極及び送電側パッシブ電極として作用する。受電側アクティブ電極、受電側パッシブ電極、送電側アクティブ電極、及び送電側パッシブ電極が電気的に結合することにより、送電側アクティブ電極から受電側アクティブ電極に電力が伝送される。
【００４２】
受電媒体１１及び受電側電磁シールド１２に、受電回路基板１９に実装された受電回路が接続されている。送電回路基板３９に実装された送電回路が、送電媒体３１及び送電側電磁シールド３２に接続されている。
【００４３】
実施例５のように、電界結合方式の給電装置においても、送電側電磁シールド３２と受電側電磁シールド１２とを、周方向の全域において接触させることにより、電磁ノイズの放射を抑制することができる。
【００４４】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００４５】
１０  受電装置
１１  受電媒体
１２  受電側電磁シールド
１３  鍔部
１４  受電側開口部
１５  貫通孔
１６  凹部
１８  配線
１９  受電回路基板
２０  配線
２１  二次電池
２２  配線
２３  機能回路基板
２４  筐体
３０  送電装置
３１  送電媒体
３２  送電側電磁シールド
３３  鍔部
３４  送電側開口部
３５  貫通孔
３６  凸部
３７  突起
３８  配線
３９  送電回路基板
４０  グランド導体
４１  配線
４２  電源ケーブル
４５  筐体
５０  蓄電装置
５１  筐体
【図１】
2015104151.tif 000003
【図２】
2015104151.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015104151.tif 000008
【図７】
2015104151.tif 000009
【図８】
2015104151.tif 000010