(57)【要約】【課題】携帯機器などの機器を複数同時に充電する際に、簡易にかつ広い場所を占有せずに充電することを可能とするワイヤレス電力伝送システムを提供する。【解決手段】本発明のワイヤレス電力伝送システムは、送電アンテナと受電アンテナとを有し、前記受電アンテナはアンテナ素子を有し、前記アンテナ素子は前記受電アンテナを備えている機器の最も狭い幅を有する面に設けられ、前記送電アンテナは、複数の前記機器に各々設けられた前記アンテナ素子と同時に相対して、前記受電アンテナにワイヤレスで電力供給する。【選択図】      図１
2016208704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電アンテナと受電アンテナとを有し、
前記受電アンテナはアンテナ素子を有し、前記アンテナ素子は前記受電アンテナを備えている機器の最も狭い幅を有する面に設けられ、
前記送電アンテナは、複数の前記機器に各々設けられた前記アンテナ素子と同時に相対して、前記受電アンテナにワイヤレスで電力供給する、ワイヤレス電力伝送システム。
【請求項２】
前記受電アンテナはグランド板を有し、
前記アンテナ素子は、誘電体ｒを挟んで第１の導体ｒと第２の導体ｒとを有し、
前記第２の導体ｒは、前記誘電体ｒの前記送電アンテナに相対する側の面に設けられ、
前記第１の導体ｒは、前記誘電体ｒの前記送電アンテナに相対する側の反対の面に設けられ、前記第２の導体ｒよりも長く、前記グラウンド板に接続する、請求項１記載のワイヤレス電力伝送システム。
【請求項３】
前記第２の導体ｒの長さは、前記第１の導体ｒの長さの０．４倍〜０．８７倍である、請求項２記載のワイヤレス電力伝送システム。
【請求項４】
前記送電アンテナは、誘電体ｔを挟んで第１の導体ｔと第２の導体ｔとを有し、
前記第１の導体ｔは、前記誘電体ｔの前記アンテナ素子に相対する側の面に設けられ、
前記第２の導体ｔは、前記誘電体ｔの前記アンテナ素子に相対する側の反対の面に設けられているグラウンド板である、請求項１から３の内の１項記載のワイヤレス電力伝送システム。
【請求項５】
前記第１の導体ｔは、給電線と前記アンテナ素子に相対するパッチ形状導体とを有し、前記給電線と前記パッチ状導体とはテーパ状導体で接続されている、請求項４記載のワイヤレス電力伝送システム。
【請求項６】
前記第２の導体ｒが前記パッチ形状導体と重なる長さは、前記第２の導体ｒの長さの０．１６倍〜０．５５倍である、請求項５記載のワイヤレス電力伝送システム。
【請求項７】
前記送電アンテナは複数を有する、請求項１から６の内の１記載のワイヤレス電力伝送システム。
【請求項８】
複数の前記受電アンテナが前記機器に備えられ、前記受電アンテナごとに相対する送電アンテナを有し、複数の前記受電アンテナが受電する電力を合成する、請求項１から７の内の１記載のワイヤレス電力伝送システム。
【請求項９】
ワイヤレスで電力を受電する受電アンテナと筺体とを有し、
前記受電アンテナはアンテナ素子を有し、
前記アンテナ素子は、前記筐体の最も狭い幅を有する面に沿って設けられている、ワイヤレス充電端末。
【請求項１０】
前記受電アンテナはグランド板を有し、
前記アンテナ素子は、誘電体ｒを挟んで第１の導体ｒと第２の導体ｒとを有し、
前記第２の導体ｒは、前記誘電体ｒの前記筐体の外側に向かう面に設けられ、
前記第１の導体ｒは、前記誘電体ｒの前記筐体の内側に向かう面に設けられ、前記第２の導体ｒよりも長く、前記グラウンド板に接続する、請求項９記載のワイヤレス充電端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレス電力伝送技術に関し、特に複数の携帯機器を充電するワイヤレス電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯機器のバッテリを充電する際には、電源のコンセントからケーブルを使用して携帯機器に電力を供給することで充電を行ってきた。ケーブルを使用した充電は確実ではあるが、ケーブルの挿抜によるコネクタの損耗や、電子機器の台数に応じてケーブル数が増えるために作業環境が悪化する、などの課題があった。
【０００３】
近年、これらの課題を解決する技術として、コイル間の磁界結合などを利用して非接触で電力を送るワイヤレス電力伝送技術が実用化され、電源ケーブルを不要とする充電が可能となっている。特許文献１には、携帯電話機に実装されたコイルと充電器に実装されたコイルとの間の磁界結合により、充電器から携帯電話機にワイヤレスで電力を伝送してバッテリの充電を行う技術が開示されている。特許文献１では、１台の充電器から１台の携帯電話機に対してワイヤレス電力伝送を行う。また、特許文献２には、１台又は複数台の送信機から複数台の受信機に対して磁界結合によりワイヤレス電力伝送を行なう技術が開示されている。さらに、磁界結合によるワイヤレス電力伝送に関する技術が、特許文献３及び特許文献４に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４７２３４２４号公報
【特許文献２】特表２００４−５０１５４０号公報
【特許文献３】国際公開第２０１１／０４６２２３号
【特許文献４】特開２０１１−２０５７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２のワイヤレス電力伝送装置は、複数台の携帯機器を同時に充電しようとする場合、簡易にかつ広い場所を占有せずに充電を行なうことができない。
【０００６】
特許文献１のワイヤレス電力伝送装置は、１台の充電器から１台の被充電器である携帯機器に対して、１対１でワイヤレス電力伝送を行なう。この場合、複数台の携帯機器を同時に充電する場合には、同じ台数分の充電器が必要となる。そのため、携帯機器を１台ずつ個別の充電器に設置する手間がかかり、さらに、充電のための広い場所が必要となる。
【０００７】
特許文献２のワイヤレス電力伝送装置は、１台の充電器で複数台の機器の充電が可能であるため、携帯機器を充電器に設置する手間は少なくなる。しなしながら、充電に際して携帯機器は、コイルを実装している背面が充電器に相対するように設置される。そのため、複数台の携帯機器を同時に充電するためには、複数台の携帯機器の背面と同程度かそれ以上の面積が必要となり、充電のための広い場所が必要となる。
【０００８】
特許文献３及び特許文献４の電力伝送システムにおいても、複数の機器を同時に充電しようとする場合、簡易にかつ広い場所を占有せずに充電を行なうことはできない。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、携帯機器などの機器を複数同時に充電する際に、簡易にかつ広い場所を占有せずに充電することを可能とするワイヤレス電力伝送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】
【００１０】
本発明によるワイヤレス電力伝送システムは、送電アンテナと受電アンテナとを有し、前記受電アンテナはアンテナ素子を有し、前記アンテナ素子は前記受電アンテナを備えている機器の最も狭い幅を有する面に設けられ、前記送電アンテナは、複数の前記機器に各々設けられた前記アンテナ素子と同時に相対して、前記受電アンテナにワイヤレスで電力供給する。
【００１１】
本発明によるワイヤレス充電端末は、ワイヤレスで電力を受電する受電アンテナと筺体とを有し、前記受電アンテナはアンテナ素子を有し、前記アンテナ素子は、前記筐体の最も狭い幅を有する面に沿って設けられている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、携帯機器などの機器を複数同時に充電する際に、簡易にかつ広い場所を占有せずに充電することを可能とするワイヤレス電力伝送システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態のワイヤレス電力伝送システムの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態のワイヤレス電力伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態のワイヤレス電力伝送システムの送電アンテナの構成を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態のワイヤレス電力伝送システムの受電アンテナの構成を示す図である。
【図５Ａ】本発明の第１の実施形態のワイヤレス電力伝送システムの伝送効率を計算する際の送電アンテナの寸法を説明する図である。
【図５Ｂ】本発明の第１の実施形態のワイヤレス電力伝送システムの伝送効率を計算する際の受電アンテナの寸法を説明する図である。
【図６】本発明の第１の実施形態のワイヤレス電力伝送システムの伝送効率を計算する際の送電アンテナと受電アンテナの位置関係を説明する図である。
【図７】本発明の第１の実施形態のワイヤレス電力伝送システムの伝送効率の計算結果を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態のワイヤレス電力伝送システムの伝送効率の計算結果を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態のワイヤレス電力伝送システムの構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態のワイヤレス電力伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態のワイヤレス電力伝送システムの送電アンテナの構成を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態のワイヤレス電力伝送システムの構成を示す斜視図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態のワイヤレス電力伝送システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態のワイヤレス電力伝送システムの構成を示す斜視図である。ワイヤレス電力伝送システム１０は、送電アンテナ１１と受電アンテナ１２とを有し、前記受電アンテナ１２はアンテナ素子１３を有し、前記アンテナ素子１３は前記受電アンテナ１２を備えている機器１４の最も狭い幅を有する面に設けられ、前記送電アンテナ１１は、複数の前記機器１４に各々設けられた前記アンテナ素子１３と同時に相対して、前記受電アンテナ１２にワイヤレスで電力供給する。
【００１５】
送電アンテナ１１と受電アンテナ１２とは、導電体での接続はされていない。ワイヤレス電力伝送システム１０は、送電アンテナ１１から受電アンテナ１２の有するアンテナ素子１３へマイクロ波帯の電磁波を供給することにより、電力供給を行うことができる。
【００１６】
送電アンテナ１１は、充電器の一部を構成し、充電器の筐体などに実装されている。図１では充電器とその筐体の図示は省略されている。機器１４（端末とも呼ぶ）は、携帯電話などの携帯機器（携帯端末とも呼ぶ）とすることができる。受電アンテナ１２は、機器１４に実装されている。受電アンテナ１２のアンテナ素子１３は、機器１４の筐体の中で、最も狭い幅を有する面に設けられる。図１では、アンテナ素子１３は、機器１４の筐体で最も幅が狭く面積の小さい底面に設けられている。また、送電アンテナ１１は、複数の機器１４に各々設けられた受電アンテナ１２のアンテナ素子１３に、同時に一括して相対することができるように設けられている。
【００１７】
以上の構成により、本実施形態のワイヤレス電力伝送システム１０は、１台以上の機器１４を同時に一括してワイヤレスで充電することができる。このとき、機器１３は最も狭い幅の面を送電アンテナ１１に相対させて並べられるため、送電アンテナ１１の面積を小さくすることができる。すなわち、広い場所を占有せずに充電することを可能とする。
【００１８】
図２は、本実施形態のワイヤレス電力伝送システムの構成を示すブロック図である。ワイヤレス電力伝送システム２０は、図１のワイヤレス電力伝送システム１０の構成を踏襲し具体化している。ワイヤレス電力伝送システム２０は、充電器２８により、１台以上の携帯機器1（２４−１）〜携帯機器ｎ（２４−ｎ）（図２ではｎ台）を同時に充電することができる。
【００１９】
充電器２８は、発振回路２１と増幅回路２２と送電アンテナ２３とを備えている。発振回路２１は、マイクロ波帯の信号を発振する。増幅回路２２は、発振回路２１が発振したマイクロ波帯の信号を、電力伝送に必要な電力信号に増幅する。送電アンテナ２３は、増幅された電力信号を電磁波として発信する。
【００２０】
携帯機器１〜ｎ（２４−１〜ｎ）は、送電アンテナ２３から発信された電磁波をワイヤレスで受信することで充電される。携帯機器１〜ｎ（２４−１〜ｎ）は、受電アンテナ１〜ｎ（２５−１〜ｎ）、整流回路１〜ｎ（２６−１〜ｎ）、電源回路１〜ｎ（２７−１〜ｎ）を備えている。
【００２１】
受電アンテナ１〜ｎ（２５−１〜ｎ）は、送電アンテナ２３から発信された電力信号を、電磁界結合によってワイヤレスで受信し、整流回路に供給する。整流回路１〜ｎ（２６−１〜ｎ）は、受信アンテナが受信したマイクロ波帯の電力信号を、直流に変換して電源回路に供給する。電源回路１〜ｎ（２７−１〜ｎ）は、電圧変換回路や充電制御回路等を備え、携帯機器のバッテリやシステム用電源等に接続している。図２では、携帯機器のバッテリやシステムの表記を省略している。また、図２では、受電アンテナや整流回路や電源回路が携帯機器に内蔵されているように表記しているが、それらの一部又は全ては、携帯機器に外部から装着するケースなどに実装されていても良い。
【００２２】
図３は、本実施形態のワイヤレス電力伝送システムの送電アンテナの構成を示す図である。送電アンテナ３０は、誘電体ｔ３２と、これを挟んで設けられた第１の導体ｔ３１と第２の導体ｔ３３とを有する。
【００２３】
第１の導体ｔ３１は、給電線３４と、アンテナ素子１３と相対するパッチ形状導体３６と、給電線３４とパッチ形状導体３６とを接続するテーパ形状導体３５とを有する。テーパ形状導体３５で接続する理由は、給電点ｔ３７に電力信号を入力した際に、給電線３４とパッチ形状導体３６との間の構造の不連続による電力信号の反射を低減するためである。第２の導体ｔ３３はグラウンド板であり、第１の導体ｔ３１の外周の外側にその外周を有し、給電点ｔ３７で第１の導体ｔ３１に接続している。
【００２４】
送電アンテナ３０は、プリント配線基板で作製することが可能である。送電アンテナ３０の給電点ｔ３７は、図２の増幅回路２２に接続されている。マイクロ波帯の電力信号は、給電点ｔ３７から送電アンテナ３０に供給され、送電アンテナ３０から電磁波として発信される。
【００２５】
図４は、本実施形態のワイヤレス電力伝送システムの受電アンテナの構成を示す図である。受電アンテナ４０は、誘電体ｒ４２とこれを挟んで設けられた第１の導体ｒ４１と第２の導体ｒ４３とを有するアンテナ素子４４と、第１の導体ｒ４１に接続しアンテナ素子４４よりも大きい面積を有するグラウンド板４５とを有する。図４の正面図に示されているように、第１の導体ｒ４１及び第２の導体ｒ４３は、右端の面で位置が揃っており、第２の導体ｒ４３は第１の導体ｒ４１よりも長さが短い。第１の導体ｒ４１は、グラウンド板４５に半田等によって電気的に接続されている。
【００２６】
送電アンテナ３０から電磁波として発信された電力信号は、アンテナ素子４４で受信され、第１の導体ｒ４１及び第２の導体ｒ４３のそれぞれに設けられた給電点ｒ４６から、同軸ケーブル等で受電アンテナ４０の後段に設けられた整流回路等（図２参照）に送られる。
【００２７】
なお、給電点ｒ４６は、図４において各導体の断面部分に配置されているが、これには限定されない。例えば、第１の導体ｒ４１の給電点ｒ４６は、第１の導体ｒ４１の上面に設けることもできるし、グラウンド板４５に設けることもできる。また、第２の導体ｒ４３の給電点ｒ４６は、第２の導体ｒ４３の下面に設けることもできる。
【００２８】
受電アンテナ４０のアンテナ素子４４は、プリント配線基板で作製することが可能である。また、グラウンド板４５は銅で作製することができる。なお、プリント配線基板以外での作製も可能であり、導体も銅に限定されない。
【００２９】
次に、本実施形態のワイヤレス電力伝送システムの伝送効率について説明する。伝送効率は、図３の送電アンテナ３０と図４の受電アンテナ４０とを用いて、送電アンテナ３０の入力信号と受電アンテナ４０の出力信号との比を、３次元電磁界シミュレータによって計算している。
【００３０】
図５Ａは、伝送効率を計算する際の送電アンテナ３０の寸法を説明する図である。図５Ｂは、伝送効率を計算する際の受電アンテナ４０の寸法を説明する図である。図６は、伝送効率を計算する際の送電アンテナ３０と受電アンテナ４０の位置関係を説明する図である。
【００３１】
図７は、本実施形態のワイヤレス電力伝送システムの伝送効率の計算結果を示す図である。横軸は、アンテナ素子４４の第２の導体ｒ４３の長さＤの、第１の導体ｒ４１の長さＣに対する比Ｄ／Ｃである。縦軸は、受電アンテナ１個あたりの伝送効率（％）である。
【００３２】
図７の伝送効率の計算に際して、送電アンテナ３０の第１の導体ｒ３１の有するパッチ形状導体３６の寸法は、図５Ａにおける幅Ａ、ＢをそれぞれＡ＝４０ｍｍ、Ｂ＝２５ｍｍとしている。また、送電アンテナ３０の誘電体ｔ３２は、厚みを１．６ｍｍとし、汎用のプリント基板材料であるＦＲ４を想定した材料定数を使用している。受電アンテナ４０のアンテナ素子４４の誘電体ｒ４２の厚みは１．６ｍｍとし、前述のＦＲ４を想定した材料定数を使用している。解析モデルとしては、１個の送電アンテナ３０の上に１０個の受電アンテナ４０を配置したモデルとしている。さらに、図５Ｂに示す受電アンテナ４０のアンテナ素子４４の各寸法、すなわち、第１の導体ｒ４１の長さＣ、第２の導体ｒ４３の長さＤ、給電点ｒ４６の位置（アンテナ素子４４の端部からの距離Ｅ）を変化させている。第１の導体ｒ４１と第２の導体ｒ４３の幅は２．５ｍｍとしている。
【００３３】
さらに、給電点ｒ４６の位置は、各Ｄ／Ｃについて伝送効率が最大となる位置としている。Ｃの寸法は、４２ｍｍ、４４ｍｍ、４６ｍｍとしている。送電アンテナ３０と受電アンテナ４０との間は、非接触として１ｍｍの間隔をあけている。送電アンテナ３０と受電アンテナ４０との位置関係は、図６において、送電アンテナ３０の第１の導体ｔ３１のパッチ形状導体３６とテーパ形状導体３５との境界面と、受電アンテナ４０のアンテナ素子４４の端面との距離Ｇを１ｍｍとしている。
【００３４】
図７から、伝送効率を向上させたい場合、例えば受電アンテナ１個あたりの伝送効率を４％以上とする場合は、Ｄ／Ｃを０．４〜０．８７に設定すれば良い。伝送効率を４％以上とする理由は、次の通りである。すなわち、ワイヤレス電力伝送システムを高周波利用設備として考えた場合、高周波出力（送電アンテナに入力する電力）が５０Ｗ以下であれば、製品化に際しての特別な許可が不要である。この要件を満たすには、アンテナ間（送電アンテナと受電アンテナ１台との間）の伝送効率を４％以上とすることが必要である。
【００３５】
これは、整流回路の効率は、低価格なシリコンのショットキーダイオードおよびＦＲ４基板で十分に実現可能な５０％とし、携帯機器の電源回路に供給する電力は省電力な機器であっても１Ｗを必要として、以下の計算式に基づいて見積った結果である。
５０Ｗ×「受電アンテナ１個あたりの効率」×「受電アンテナ数」×「整流回路効率」≧「機器供給電力」×「機器台数（＝受電アンテナ数）」
ここで、「受電アンテナ数」を１０個、「整流回路効率」を０．５（５０％）、「機器供給電力」を1Ｗ、「機器台数」を１０台としたとき、「受電アンテナ１個あたりの効率」≧０．０４（４％）となる。
【００３６】
図８は、送電アンテナ３０と受電アンテナ４０の位置関係を変えた場合の伝送効率の計算結果を示す図である。横軸は、図６において受電アンテナ４０の第２の導体ｒ４３が送電アンテナ３０のパッチ形状導体３６と垂直面上で重なる長さＦの、第２の導体ｒ４３の長さＤに対する比Ｆ／Ｄである。縦軸は、受電アンテナ１個あたりの伝送効率（％）である。
【００３７】
図８の伝送効率の計算に際して、送電アンテナ３０のパッチ形状導体３６の寸法は、図５Ａにおける幅Ａ、ＢをそれぞれＡ＝４０ｍｍ、Ｂ＝２５ｍｍとしている。送電アンテナ３０の誘電体ｔ３２は、厚みを１．６ｍｍとし、汎用のプリント基板材料であるＦＲ４を想定した材料定数を使用している。受電アンテナ４０のアンテナ素子４４の各部寸法は、図５Ｂにおいて、Ｃ＝４４ｍｍ、Ｄ＝３４ｍｍ、Ｅ＝２６ｍｍとしている。受電アンテナ４０の誘電体ｒ４２は、厚みを１．６ｍｍとし、前述のＦＲ４を想定した材料定数を使用している。送電アンテナ３０と受電アンテナ４０との間は、非接触として１ｍｍの間隔をあけている。
【００３８】
図８は、周波数２．５ＧＨｚの電磁波を使用した場合の伝送効率の計算結果を示す。図８から、受電アンテナ１個あたりの効率を４％以上としたい場合は、Ｆ／Ｄを０．１６〜０．５５に設定すれば良い。
【００３９】
以上のワイヤレス電力伝送システムでは、受電アンテナ４０の構造を有する受電アンテナを用いているが、受電アンテナとして受電アンテナ４０の他に、ダイポールアンテナや逆Ｆアンテナ等の一般的なアンテナを使うことも可能である。受電アンテナ４０の構造の受電アンテナを用いることの利点として、小型化が容易で、携帯機器の最も狭い幅の面に実装しやすい点が挙げられる。
【００４０】
本実施形態によれば、携帯機器などの機器を複数同時に充電する際に、簡易にかつ広い場所を占有せずに充電することを可能とするワイヤレス電力伝送システムが提供される。
（第２の実施形態）
図９は、本発明の第２の実施形態のワイヤレス電力伝送システムの構成を示す斜視図である。ワイヤレス電力伝送システム５０は、送電アンテナ５１と受電アンテナ５２とを有し、受電アンテナ５２は、受電アンテナ５２を備えている機器５４の最も狭い幅を有する面にアンテナ素子５３を有し、送電アンテナ５１は、複数の機器５４に各々設けられたアンテナ素子５３と同時に相対して、受電アンテナ５２にワイヤレスで電力供給する。さらに、送電アンテナ５１は複数を有する。
【００４１】
ワイヤレス電力伝送システム５０が第１の実施形態と異なる点は、複数の送電アンテナ５１を有する点である。複数の機器５４は複数の送電アンテナ５１に分散して配置される。送電アンテナ５１を複数個とするのは以下の理由による。送電アンテナ５１のパッチ形状導体の幅（図５Ａの幅Ａ）を狭くすると、電力密度が高くなるため、受電アンテナ５２のアンテナ素子５３が受け取る電力が大きくなり伝送効率が向上する。ただし、パッチ形状導体の幅を狭くすると、受電アンテナ５２の数すなわち充電可能な機器５４の数が少なくなる。送電アンテナ５１の数を複数とすることで、充電可能な機器５４の数を減らさずに伝送効率を向上させることが可能となる。
【００４２】
図１０は、本実施形態のワイヤレス電力伝送システムの構成を示すブロック図である。ワイヤレス電力伝送システム６０は、図９のワイヤレス電力伝送システム５０の構成を踏襲し具体化している。ワイヤレス電力伝送システム６０は、充電器６９により、１台以上の携帯機器1（６４−１）〜携帯機器ｎ（６４−ｎ）（図１０ではｎ台）を送電アンテナごとに同時に充電することができる。
【００４３】
充電器６９は、発振回路６１と増幅回路６２と切替回路６６と複数の送電アンテナ１〜ｍ（６３−１〜ｍ）（図１０ではｍ台）と記憶回路６７と制御回路６８とを備えている。発振回路６１は、マイクロ波帯の信号を発振する。増幅回路６２は、発振回路６１が発振したマイクロ波帯の信号を、電力伝送に必要な電力信号に増幅する。制御回路６８は、記憶回路６７に書き込まれている接続の切り替えタイミングの設定を参照して、切替回路６６に対して増幅回路６２と送電アンテナ１〜ｍ（６３−１〜ｍ）との接続を切替える制御信号を送信する。切替回路６６は、制御信号を受けると、電力信号を発信する送電アンテナ１〜ｍ（６３−１〜ｍ）を切り替える。送電アンテナ１〜ｍ（６３−１〜ｍ）は、切替回路６６によって増幅回路６２と接続すると、増幅された電力信号を電磁波として発信する。なお、図１０では、増幅回路６２が切替回路６６の前段に置かれているが、後段に送電アンテナ１〜ｍ（６３−１〜ｍ）ごとに置かれても良い。
【００４４】
携帯機器１〜ｎ（６４−１〜ｎ）は、各携帯機器１〜ｎ（６４−１〜ｎ）が相対する送電アンテナ１〜ｍ（６３−１〜ｍ）ごとに発信された電磁波をワイヤレスで受信することで充電される。携帯機器１〜ｎ（６４−１〜ｎ）は、受電アンテナ１〜ｎ（６５−１〜ｎ）、整流回路、電源回路を備えている。図１０では、携帯機器１〜ｎ（６４−１〜ｎ）の各々が有する整流回路と電源回路との表記を省略している。
【００４５】
受電アンテナ１〜ｎ（６５−１〜ｎ）は、各々が相対している送電アンテナ１〜ｍ（６３−１〜ｍ）が電力信号の電磁波を発信しているときに、発信された電力信号を電磁界結合によってワイヤレスで受信し、整流回路に供給する。整流回路は、受電アンテナが受信したマイクロ波帯の電力信号を、直流に変換して電源回路に供給する。電源回路は、電圧変換回路や充電制御回路等を備え、携帯機器のバッテリやシステム用電源等に接続している。図１０では、携帯機器の有するバッテリやシステムの表記を省略している。
【００４６】
図１１は、本実施形態のワイヤレス電力伝送システムの送電アンテナの構成を示す図である。送電アンテナ７０は、複数の送電アンテナ１〜ｍ（７０−１〜ｍ）から成り、送電アンテナ１〜ｍ（７０−１〜ｍ）は、各々、第１の導電体ｔ１〜ｔｍ（７１−１〜ｍ）を有する。各々の第１の導電体ｔ１〜ｔｍ（７１−１〜ｍ）は、誘電体ｔ７２を挟んで第２の導体ｔ７３と対向している。第２の導体ｔ７３はグラウンド板である。第２の導体ｔ７３は、図１１のように一枚の導体板でもよく、第１の導電体ｔ１〜ｔｍ（７１−１〜ｍ）ごとに分割された導体板であってもよい。さらに、送電アンテナ１〜ｍ（７０−１〜ｍ）は、各々、給電点ｔ１〜ｔｍ（７７−１〜ｍ）を有する。
【００４７】
本実施形態のワイヤレス電力伝送システムの受電アンテナの構成は、第１の実施形態の受電アンテナ４０の構成とすることができる。
【００４８】
本実施形態によれば、携帯機器などの機器を複数同時に充電する際に、簡易にかつ広い場所を占有せずに充電することを可能とするワイヤレス電力伝送システムが提供される。
（第３の実施形態）
図１２は、本発明の第３の実施形態のワイヤレス電力伝送システムの構成を示す斜視図である。ワイヤレス電力伝送システム８０は、送電アンテナ８１と受電アンテナ８２とを有し、受電アンテナ８２は、受電アンテナ８２を備えている機器８４の最も狭い幅を有する面にアンテナ素子８３を有し、送電アンテナ８１は、複数の機器８４に各々設けられたアンテナ素子８３と同時に相対して、受電アンテナ８２にワイヤレスで電力供給する。さらに、アンテナ素子８３は、機器８４ごとに２個設けられている。さらに、送電アンテナ８１は２個設けられ、各々の送電アンテナ８１は、機器８４ごとに２個設けられているアンテナ素子８３の各々に相対している。
【００４９】
ワイヤレス電力伝送システム８０が第１の実施形態と異なる点は、機器８４が複数の受電アンテナ８２を実装している点であり、これに対応して送電アンテナ８１も複数を有している点である。受電アンテナ８２を複数とすることで、１個の受電アンテナ８４から得られる電力が機器８４の必要としている電力より小さい場合、複数の受電アンテナ８４で受け取った電力を合成することで、携帯機器が必要とする電力を得ることができる。
【００５０】
図１２では、機器８４に２個の受電アンテナ８２を実装した例を示している。２個の受電アンテナ８２は各々、別々の送電アンテナ８１から電力供給を受ける。機器８４に実装された一方の受電アンテナは一方の送電アンテナから電力供給を受け、他方の受電アンテナは他方の送電アンテナから電力供給を受ける。各々の送電アンテナ８４は、それぞれ１個以上の受電アンテナ８２に電力を送ることができる。
【００５１】
図１３は、本実施形態のワイヤレス電力伝送システムの構成を示すブロック図である。ワイヤレス電力伝送システム９０は、図１２のワイヤレス電力伝送システム８０の構成を踏襲し具体化している。ワイヤレス電力伝送システム８０は、充電器９９により、１台以上の携帯機器1（９４−１）〜携帯機器ｎ（９４−ｎ）（図１３ではｎ台）を送電アンテナごとに同時に充電することができる。
【００５２】
充電器９９は、発振回路９１と増幅回路９２と分配器９８と送電アンテナ１（９３−１）と送電アンテナ２（９３−２）とを備えている。発振回路９１は、マイクロ波帯の信号を発振する。増幅回路９２は、発振回路９１が発振したマイクロ波帯の信号を、電力伝送に必要な電力信号に増幅する。電力信号は、分配器９８により送電アンテナ１（９３−１）と送電アンテナ２（９３−２）に分配される。送電アンテナ１（９３−１）と送電アンテナ２（９３−２）とは、各々に分配された電力信号を電磁波として発信する。
【００５３】
携帯機器１〜ｎ（９４−１〜ｎ）は、各々が有する受電アンテナ１１〜１ｎ（９５−１１〜１ｎ）と受電アンテナ２１〜２ｎ（９５−２１〜２ｎ）の２個の受電アンテナが、それぞれ相対する送電アンテナ１（９３−１）と送電アンテナ２（９３−２）から発信された電磁波をワイヤレスで受信することで充電される。例えば、携帯機器１（９４−１）において、受電アンテナ１１（９５−１１）と受電アンテナ２１（９５−２１）が受電した電力信号は、それぞれ整流回路１１（９６−１１）と整流回路２１（９６−２１）で直流に変換され電源回路１（９７−１）に供給される。電源回路１（９７−１）は、整流回路１１（９６−１１）と整流回路２１（９６−２１）で直流に変換された電力信号を合成し、後段のバッテリやシステム用電源等に供給する。なお、図１３は、整流回路、電源回路、バッテリ、システムの一部もしくは全部の表記を省略している。
【００５４】
本実施形態によれば、携帯機器などの機器を複数同時に充電する際に、簡易にかつ広い場所を占有せずに充電することを可能とするワイヤレス電力伝送システムが提供される。
【００５５】
本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものである。
【００５６】
また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
【００５７】
付記
（付記１）
送電アンテナと受電アンテナとを有し、
前記受電アンテナはアンテナ素子を有し、前記アンテナ素子は前記受電アンテナを備えている機器の最も狭い幅を有する面に設けられ、
前記送電アンテナは、複数の前記機器に各々設けられた前記アンテナ素子と同時に相対して、前記受電アンテナにワイヤレスで電力供給する、ワイヤレス電力伝送システム。
（付記２）
前記受電アンテナはグランド板を有し、
前記アンテナ素子は、誘電体ｒを挟んで第１の導体ｒと第２の導体ｒとを有し、
前記第２の導体ｒは、前記誘電体ｒの前記送電アンテナに相対する側の面に設けられ、
前記第１の導体ｒは、前記誘電体ｒの前記送電アンテナに相対する側の反対の面に設けられ、前記第２の導体ｒよりも長く、前記グラウンド板に接続する、付記１記載のワイヤレス電力伝送システム。
（付記３）
前記第２の導体ｒの長さは、前記第１の導体ｒの長さの０．４倍〜０．８７倍である、付記２記載のワイヤレス電力伝送システム。
（付記４）
前記送電アンテナは、誘電体ｔを挟んで第１の導体ｔと第２の導体ｔとを有し、
前記第１の導体ｔは、前記誘電体ｔの前記アンテナ素子に相対する側の面に設けられ、
前記第２の導体ｔは、前記誘電体ｔの前記アンテナ素子に相対する側の反対の面に設けられているグラウンド板である、付記１から３の内の１項記載のワイヤレス電力伝送システム。
（付記５）
前記第１の導体ｔは、給電線と前記アンテナ素子に相対するパッチ形状導体とを有し、前記給電線と前記パッチ状導体とはテーパ状導体で接続されている、付記４記載のワイヤレス電力伝送システム。
（付記６）
前記第２の導体ｔは、前記第１の導体ｔの外周の外側に外周を有する、付記４または５記載のワイヤレス電力伝送システム。
（付記７）
前記第２の導体ｒの長さ方向の中心は、前記第１の導体ｒの長さ方向の中心点よりも前記給電線から遠い、付記５または６記載のワイヤレス電力伝送システム。
（付記８）
前記第２の導体ｒが前記パッチ形状導体と重なる長さは、前記第２の導体ｒの長さの０．１６倍〜０．５５倍である、付記５から７の内の１項記載のワイヤレス電力伝送システム。
（付記９）
前記送電アンテナは複数を有する、付記１から８の内の１記載のワイヤレス電力伝送システム。
（付記１０）
複数の前記送電アンテナは、順に切り替えられて送電する、付記９記載のワイヤレス電力伝送システム。
（付記１１）
複数の前記受電アンテナが前記機器に備えられ、前記受電アンテナごとに相対する送電アンテナを有し、複数の前記受電アンテナが受電する電力を合成する、付記１から１０の内の１記載のワイヤレス電力伝送システム。
（付記１２）
ワイヤレスで電力を受電する受電アンテナと筺体とを有し、
前記受電アンテナはアンテナ素子を有し、
前記アンテナ素子は、前記筐体の最も狭い幅を有する面に沿って設けられている、ワイヤレス充電端末。
（付記１３）
前記アンテナ素子は、前記筺体の最も面積の小さい面に沿って設けられている、付記１２記載のワイヤレス充電端末。
（付記１４）
前記受電アンテナはグランド板を有し、
前記アンテナ素子は、誘電体ｒを挟んで第１の導体ｒと第２の導体ｒとを有し、
前記第２の導体ｒは、前記誘電体ｒの前記筐体の外側に向かう面に設けられ、
前記第１の導体ｒは、前記誘電体ｒの前記筐体の内側に向かう面に設けられ、前記第２の導体ｒよりも長く、前記グラウンド板に接続する、付記１２または１３記載のワイヤレス充電端末。
（付記１５）
前記第２の導体ｒの長さは、前記第１の導体ｒの長さの０．４倍〜０．８７倍である、付記１４記載のワイヤレス充電端末。
（付記１６）
前記アンテナ素子を複数有する、付記１２から１５の内の１項記載のワイヤレス充電端末。
【符号の説明】
【００５８】
１０、２０、５０、８０、９０    ワイヤレス電力伝送システム
１１、２３、３０、５１、７０、８１    送電アンテナ
１２、４０、５２、８２    受電アンテナ
１３、４４、５３、８３    アンテナ素子
１４、５４、８４    機器
２１、６１、９１    発振回路
２２、６２、９２    増幅回路
２４−１、６４−１、９４−１    携帯機器１
２４−ｎ、６４−ｎ、９４−ｎ    携帯機器ｎ
２５−１、６５−１    受電アンテナ１
２５−ｎ、６５−ｎ    受電アンテナｎ
２６−１    整流回路１
２６−ｎ    整流回路ｎ
２７−１    電源回路１
２７−ｎ    電源回路ｎ
２８、６９、９９    充電器
３１    第１の導体ｔ
３２、７２    誘電体ｔ
３３、７３    第２の導体ｔ
３４    給電線
３５    テーパ形状導体
３６    パッチ形状導体
３７    給電点ｔ
４１    第１の導体ｒ
４２    誘電体ｒ
４３    第２の導体ｒ
４５    グラウンド板
４６    給電点ｒ
６３−１    送電アンテナ１
６３−ｍ    送電アンテナｍ
６４−２    携帯機器２
６４−ｎ−１    携帯機器ｎ−１
６５−２    受電アンテナ２
６５−ｎ−１    受電アンテナｎ−１
６６    切替回路
６７    記憶回路
６８    制御回路
７０−１、９３−１    送電アンテナ１
７０−２、９３−２    送電アンテナ２
７０−ｍ    送電アンテナｍ
７１−１    第１の導体ｔ１
７１−２    第１の導体ｔ２
７１−ｍ    第１の導体ｔｍ
７７−１    給電点ｔ１
７７−２    給電点ｔ２
７７−ｍ    給電点ｔｍ
９５−１１    受電アンテナ１１
９５−２１    受電アンテナ２１
９５−１ｎ    受電アンテナ１ｎ
９５−２ｎ    受電アンテナ２ｎ
９６−１１    整流回路１１
９６−２１    整流回路２１
９７−１    電源回路１
９８    分配器
【図１】
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【図２】
2016208704.tif 000004
【図３】
2016208704.tif 000005
【図４】
2016208704.tif 000006
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2016208704.tif 000008
【図６】
2016208704.tif 000009
【図７】
2016208704.tif 000010
【図８】
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【図９】
2016208704.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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