(57)【要約】  【課題】本発明の目的は、基材上に導電性インキを用いて、印刷法によりコイルを作成することにより、小型の平面コイルパターンで共振特性を向上させることができ、さらに、コイルの構成を簡略化できる空中送電用印刷コイルを提供することである。さらには、前記空中送電用印刷コイルを用いた空中送電システムを提供することである。  【解決手段】基材の片面または両面に導電性インキを複数条のコイル形状に印刷してなる、空中送電用印刷コイル。【選択図】図１
2012151293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の片面または両面に導電性インキを複数条のコイル形状に印刷してなる、空中送電用印刷コイル。
【請求項２】
導電性インキが銀ペーストである、請求項１記載の空中送電用印刷コイル。
【請求項３】
コイル形状が、始端と終端の間に中途点を有し、始端から中途点までがコイルリアクタンスと使用周波数に応じた容量であり、中途点から終端までが使用周波数に応じた線長であり、中途点に外部への接続端子が接続されている、請求項１または２記載の空中送電用印刷コイル。
【請求項４】
基材の両面にコイル部分を対称印刷してなる、請求項１〜３いずれか記載の空中送電用印刷コイル。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか記載の空中送電用印刷コイルを用いた、空中送電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を直接の結線をせずに移送する空中送電もしくはワイヤレス給電で用いられる共振コイルに関する。詳しくは、コイルを銀ペーストなど導電性インキで簡易に印刷形成することができ、かつ、電力伝送効率の低下を抑えた空中送電用印刷コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
空中送電は送電側コイルによる磁束に受電側コイルが共振する事で電力移送が行われる。共振コイルは使用周波数の波長に応じた線長を巻線としており、高い共振特性が必要な事から、太い銅線を用い、大きな径が必要であった。
【０００３】
従って、高度な巻線形状への加工工程やコイル保持構造など製造面での難しさや、銅線の価格が高いなどの問題があった。
【０００４】
また、空中送電の動作原理としての出願はなされているが（特許文献１、特許文献２）、コイル作成方法に関しての記載は無い。
【０００５】
一方、小型の平面コイルパターンならば、銀ペーストなど導電性インキによる印刷で簡易に作成できるが、インキ材料の導電率の高さから抵抗成分が大きくなることや、コイル形状が平面で不利になることから、共振特性が著しく劣ってしまうという問題点があった。
【０００６】
また、小型の平面コイルパターンとして、銅箔パターンによる出願（特許文献３）があるが、銅箔プリント基板で構成されていることや、駆動方法が異なるなど、とても簡易に作成できるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２０１０−５３３４７２号公報
【特許文献２】特開２０１０−０６３２４５号公報
【特許文献３】特開２０１０−０７３９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、基材に導電性インキを印刷することにより作成され、小型の平面コイルパターンで共振特性を向上させることができ、さらに、コイルの構成を簡略化できる空中送電用印刷コイルを提供することである。さらには、前記空中送電用印刷コイルを用いた空中送電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち本発明は、基材の片面または両面に導電性インキを複数条のコイル形状に印刷してなる、空中送電用印刷コイルに関する。
【００１０】
また本発明は、導電性インキが銀ペーストである、上記空中送電用印刷コイルに関する。
【００１１】
また本発明は、コイル形状が、始端と終端の間に中途点を有し、始端から中途点までがコイルリアクタンスと使用周波数に応じた容量であり、中途点から終端までが使用周波数に応じた線長であり、中途点に外部への接続端子が接続されている、上記空中送電用印刷コイルに関する。
【００１２】
また本発明は、基材の両面に対称印刷してなる、上記空中送電用印刷コイルに関する。
【００１３】
また本発明は、上記空中送電用印刷コイルを用いた、空中送電システムに関する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、作成が容易であり、充分な共振特性をもった空中伝送用コイルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の空中送電用印刷コイルのパターンの例（外形寸法１４ｃｍ）を示す。
【図２】図２は、本発明の空中送電用印刷コイルの使用例を示す。
【図３】図３は、本発明の空中送電用印刷コイルを用いた空中送電システムの伝送特性を示す。
【図４】図４は、本発明の空中送電用印刷コイルパターンで、容量成分を並列に組み入れた図５での例を示す。
【図５】図５は、本発明の空中送電用印刷コイルの電気回路図１を示す。
【図６】図６は、本発明の空中送電用印刷コイルの電気回路図２を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明について、具体的に説明する。
【００１７】
本発明は、基材の片面または両面に導電性インキを複数条のコイル形状に印刷してなる、空中送電用印刷コイルである。
【００１８】
ここで、基材としては、ＰＥＴ(ポリエチレン・テレフタレート)やＰＥＮ(ポリポリエチレンナフタレート)などを用いることができる。これらのうち、好ましくはＰＥＮが挙げられる。
【００１９】
導電性インキとしては、銀ペーストやカーボンペーストやナノ金属ワイヤーペーストなどが挙げられる。これらのうち、好ましくは銀ペーストが挙げられる。
【００２０】
基材への導電性インキの印刷方法としては、スクリーン、フレキソ、グラビア、インキジェットなどが挙げられる。これらのうち、好ましくはスクリーン印刷が挙げられる。
【００２１】
基材への印刷は、片面のみ、および、両面のどちらの場合も空中送電用印刷コイルとして機能するが、両面印刷の方が抵抗成分を下げる事が出来て共振特性がより高められるので好ましい。また、両面印刷する場合にはコイル形状が基材をはさんで重なるように対称印刷するのが好ましい。
【００２２】
両面印刷での表裏接続は、コイル始端、終端、中途点で必要となるが、該当箇所の基材に細孔を施して印刷を行う事で同時に実現できる事も、印刷によるコイル製造の大きな利点である。
【００２３】
ここで、コイル始端とは図１における１に相当し、送電または受電の接続端子となる。
【００２４】
コイルの中途点とは図１における４に相当し、コイル始端からコイルリアクタンスと使用周波数に応じた容量を得るためのコイル上の位置であり、外部への接続端子（図１の２に相当）の接続点となる。
【００２５】
コイル終端とは図１における３に相当し、コイルの中途点からコイル終端までの線長が使用周波数に応じた線長となっている。
【００２６】
コイル形状としては、図１に示すようなパターンを表裏対象で印刷し、始端終端を短絡する事で、抵抗成分の半減が見込まれて、共振特性が向上する。
【００２７】
コイル形状の例として、図４では表裏で対面部分を構成して容量成分を構成したコイルパターンを示す。
【００２８】
コイルリアクタンスと使用周波数に応じた容量とは、使用周波数ｆとリアクタンスLとキャパシタンスCは、ｆ＝1/2π√LCで表わされるCである。
【００２９】
使用周波数に応じた線長とは、一般に波長の半分か整数分の１を示す。
【００３０】
本発明の空中送電用印刷コイルを用いて、空中送電システムを構築する場合には、高周波発振回路からの高周波電力を送信側とする共振コイルに入力し、磁束が形成する磁束線軸上に、受電する他方の共振コイルを配置する。
【００３１】
空中送電の伝送効率は、送電側は入力電力と受電側は負荷抵抗に発生した電力を測定することで求めた。測定法方法は・正弦波信号を入力して入力電流と電圧の実効値を測定して入力電力とし、受電側は負荷抵抗での発生電圧の実行値から受電電力として、割合を算出したものである。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明を下記実施例により説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００３３】
実施例１
１４ｃｍ×１４ｃｍ、厚さ１２５μｍのＰＥＮ基材（テイジン社製Ｑ６５ＦＡ）の両面に、図１に示すコイルのパターンを、銀ペースト（東洋インキ製造（株）製  ＲＡ  ＦＳ０４９）をスクリーン印刷することで形成し、空中送電用印刷コイルを２枚作成した。印刷条件は３回重ね塗りを行い、乾燥条件は１回目、２回目が１２０℃１０分、３回目が１５０℃３０分とした。
【００３４】
得られた２枚の空中送電用印刷コイルを用い、送電側及び受電側のコイルとして同軸上で平行に設置し（図２参照）、高周波発振器の出力を送信用コイルには図６に示すように接続し、受信側コイルは図５に示すように配線した。
【００３５】
オシロスコープ（テクトロニクス社製ＴＤＳ３０３２）により、送電側電力は電圧・電流の実効値と受電側電力は負荷抵抗値と負荷抵抗に発生した電圧の実効値から、伝送効率を求めた。コイル間距離を変えて測定した結果を図３に示す。
【００３６】
図３によると、本発明の空中伝送用印刷コイルを用いた空中送電システムは、高い伝送効率を得られることがわかり、特に８ｃｍの距離を置いた箇所では７０％もの伝送効率が得られている。
【００３７】
この結果から、本発明の空中伝送用印刷コイルは、作成が容易であり、充分な共振特性を持っていることが確かめられた。
【符号の説明】
【００３８】
１．コイル始端となる外部への接続端子
２．コイルの中途点からの外部への接続端子
３．コイル終端
４．コイルの中途点
【図１】
2012151293.tif 000003
【図２】
2012151293.tif 000004
【図３】
2012151293.tif 000005
【図４】
2012151293.tif 000006
【図５】
2012151293.tif 000007
【図６】
2012151293.tif 000008