(57)【要約】【課題】材料の準備に手間が掛からず、効率良く給電することが可能なワイヤレス給電用の共振器を提供する。【解決手段】ワイヤレス給電用の共振器５は、絶縁体で被覆された単線からなり、周方向の一部に一つの開口部４２を有する環状導体４０を複数有し、夫々の開口部４２の周方向の位置を合わせて配置された環状導体部３０と、複数の環状導体４０の開口部４２の一端同士及び他端同士を夫々電気的に接続して形成した一対の端子電極３１と、当該一対の端子電極３１に亘って設けられたコンデンサ３２と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体で被覆された単線からなり、周方向の一部に一つの開口部を有する環状導体を複数有し、夫々の前記開口部の周方向の位置を合わせて配置された環状導体部と、
複数の前記環状導体の前記開口部の一端同士及び他端同士を夫々電気的に接続して形成した一対の端子電極と、
前記一対の端子電極に亘って設けられたコンデンサと、
を備えたワイヤレス給電用の共振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレス給電において用いられるワイヤレス給電用の共振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、端末に内蔵される蓄電池に、端末と充電装置とを端子で接続することなく給電するワイヤレス給電方式が利用されている。このようなワイヤレス給電方式として、例えば電磁誘導方式、電波方式、電磁界共鳴方式がある。中でも、近年、端末に内蔵される蓄電池の大容量化に伴い、送電効率が高い電磁界共鳴方式が注目されている。電磁界共鳴方式では、端末と充電装置との夫々に共振周波数を一致させたワイヤレス給電用コイル（以下「コイル」とする）が搭載され、充電装置側のコイルに高周波電力を供給し、電磁界を形成する。このような電磁界が形成された領域内に端末側のコイルが配置されると、充電装置のコイルと端末のコイルとの間でエネルギーの伝搬路が形成され、充電装置から端末側に電力が送られる。このようなワイヤレス給電に用いられる共振器として、以下に出典を示す特許文献１に記載のものがある。
【０００３】
特許文献１に記載の非接触電力伝送装置は、送電側給電コイル及び送電側共振コイルを有する送電装置と、受電側給電コイル及び受電側共振コイルを有する受電装置とを備えて構成される。送電側共振コイル及び受電側共振コイルは、夫々螺旋状に構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１９１６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、ワイヤレス給電で用いられるコイルには高周波電力が供給される。特許文献１に記載の送電側共振コイルに高周波電力を供給すると、表皮効果により送電側共振コイルの表面に電流が集中するのでコイルに流せる電流が小さくなり、効率良く給電することが困難である。また、特許文献１に記載の技術に代えて、表皮効果を抑えるために表面積が広い撚り線を用いて送電側共振コイルを形成することも考えられるが、送電側共振コイルを作成するにあたり予め撚り線を準備する必要があったので煩わしかった。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、材料の準備に手間が掛からず、効率良く給電することが可能なワイヤレス給電用の共振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係るワイヤレス給電用の共振器の特徴構成は、絶縁体で被覆された単線からなり、周方向の一部に一つの開口部を有する環状導体を複数有し、夫々の前記開口部の周方向の位置を合わせて配置された環状導体部と、複数の前記環状導体の前記開口部の一端同士及び他端同士を夫々電気的に接続して形成した一対の端子電極と、前記一対の端子電極に亘って設けられたコンデンサと、を備えている点にある。
【０００８】
このような特徴構成とすれば、ワイヤレス給電用の共振器の環状導体部を構成する環状導体の長さを短くすることができる。このような環状導体でコイルを構成することにより、抵抗値の小さいコイルを構成することができるので、大きな電流を流すことが可能となる。また、環状導体は、例えば一般的な単線からなる線材を用いることができるので加工も容易である。したがって、材料の準備に手間が掛からず、効率良く給電することが可能なワイヤレス給電用の共振器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ワイヤレス給電用の共振器の使用形態について示す図である。
【図２】筒状型のワイヤレス給電用コイルを用いたワイヤレス給電用の共振器の斜視図である。
【図３】平状型のワイヤレス給電用コイルを用いたワイヤレス給電用の共振器の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係るワイヤレス給電用の共振器は、効率良くワイヤレス給電を行うことが可能に構成されている。ワイヤレス給電用の共振器は、例えばスマートフォンやゲーム機等の端末に内蔵される蓄電池に、端末と充電装置とを端子で接続することなく給電するワイヤレス給電に用いられる。このため、ワイヤレス給電用の共振器は、端末及び充電装置の双方に搭載される。図１には、本実施形態のワイヤレス給電用の共振器（以下「共振器」とする）５が示される。
【００１１】
共振器５は、充電装置及び端末に設けられる。以下では、理解を容易にするために、充電装置に設けられる共振器５を送電用共振器１０とし、端末に設けられる共振器５を受電用共振器２０として説明する。また、特に送電用共振器１０及び受電用共振器２０を区別しない時には共振器５として説明する。
【００１２】
送電用共振器１０は、コイル１１とコンデンサ１２とで閉回路を形成するように接続される。コンデンサ１２の両端子間には電力源Ｖが接続され、当該電力源Ｖから所定の周波数からなる高周波の電力が供給される。コイル１１及びコンデンサ１２の夫々の定数は、高周波電力の周波数に基づいて設定される。具体的には、コイル１１及びコンデンサ１２により定まる共振周波数が前記高周波電力の周波数に一致するように設定すると好適である。電力源Ｖから高周波電力がコイル１１及びコンデンサ１２により閉回路に印加されると、コイル１１の周囲には当該コイル１１を流れる電流に応じた磁界が形成される。
【００１３】
受電用共振器２０は、コイル２１とコンデンサ２２とで閉回路を形成するように接続される。コンデンサ２２の両端子間には端末に内蔵される蓄電池を充電する充電回路２３が設けられる。コイル２１及びコンデンサ２２の夫々の定数は、コイル１１及びコンデンサ１２により定まる共振周波数に基づいて設定される。好ましくは、コイル２１及びコンデンサ２２により定まる共振周波数が、コイル１１及びコンデンサ１２により定まる共振周波数に一致するように設定すると良い。コイル１１の周囲に生じている磁界内に端末のコイル２１が配置されると、電磁誘導作用によりコイル２１に誘導起電力が生じる。この誘導起電力を充電回路２３が整流して蓄電池の充電に適した充電電力に変換し、蓄電池を充電する。
【００１４】
ここで、導体に高周波の電流が流れる時には導体の表面ほど、電流密度が高くなることが知られている。このような現象は表皮効果と称される。コイルにおいては、この表皮効果により当該コイルに流せる電流（以下「許容電流」とする）が小さくなってしまう。そこで、本実施形態では、コイル１１及びコイル２１の導体を短くすることにより抵抗を小さくし、許容電流を大きくしている。なお、以下では理解を容易にするために、コイル１１及びコイル２１の総称としてコイル１を用い、コンデンサ１２及びコンデンサ２２の総称としてコンデンサ３２として説明する。
【００１５】
このように導体の長さを短くしたコイル１の例として、筒状型のコイル１と平状型のコイル１とが考えられる。筒状型のコイル１とは、図２に示されるように、絶縁体で被覆された導体を軸芯Ｘに沿って積層して筒状に構成されたコイルである。平状型のコイル１とは、図３に示されるように、絶縁体で被覆された導体を軸芯Ｘの周方向に沿って積層して平らに構成されたコイルである。
【００１６】
コイル１は、環状導体部３０と一対の端子電極３１とを備えて構成される。環状導体部３０は、絶縁体で被覆された単線からなり、周方向の一部に一つの開口部４２を有する環状導体４０を複数有し、夫々の開口部４２の周方向の位置を合わせて配置される。絶縁体で被覆された単線とは、例えば銅等の導体からなる単線に樹脂塗料を塗布して絶縁した線材であり、単線とは一つの導体を用いて形成された線材を意味し、複数の線材を寄せ集めて一つの線材を構成した撚り線は含まれない。周方向の一部に開口部４２を有するとは、コイル１の軸方向一方側の端部から他方側の端部に亘って開口し、且つ、周方向に沿って互いに離間する開口端部４４を有することを意味する。開口部４２とは、この開口端部４４により挟まれる空間をいう。
【００１７】
したがって、環状導体部３０が円筒状である場合には、環状導体４０は軸方向に直交する断面がＣ字状に構成される。環状導体部３０は、このような環状導体４０を、図２に示されるように軸芯Ｘに沿う環状導体４０の間隔は詰め、且つ、環状導体部３０を軸芯方向外側から見て、夫々の開口部４２が軸芯方向に沿って並ぶように配置される。好ましくは、夫々の開口端部４４が一致するように配置すると良い。このような環状導体部３０は、夫々の環状導体４０が離間しないように接着剤や樹脂で硬化させる。
【００１８】
一方、環状導体部３０が平状型である場合にも、環状導体４０は軸方向に直交する断面がＣ字状に構成される。環状導体部３０は、このような環状導体４０を複数有して構成され、図３に示されるように軸芯Ｘを中心として径方向に広がるように径方向に沿う環状導体４０の間隔は詰め、且つ、夫々の開口部４２が径方向に沿って並ぶように配置される。好ましくは、夫々の開口端部４４が一致するように配置すると良い。このような環状導体部３０は、夫々の環状導体４０が離間しないように接着剤や樹脂で硬化させる。
【００１９】
一対の端子電極３１は、複数の環状導体４０の開口部４２の一端同士及び他端同士を夫々電気的に接続して形成される。上述したように、開口端部４４は一対で設けられ、環状導体４０が露出される。この一対の開口端部４４のうち、一方の開口端部４４において露出している環状導体４０同士を半田等を用いて接続し、他方の開口端部４４において露出している環状導体４０同士を半田等を用いて接続する。これにより、図２及び図３に示されるように、一対の端子電極３１が構成される。
【００２０】
コンデンサ３２は、一対の端子電極３１に亘って設けられる。図２及び図３では、コンデンサ３２は、一対の端子電極３１で挟持され、一対の端子電極３１に接続されている状態を示しているが、一対の端子電極３１の夫々に電気的に接続された導線を伸ばし、この導線にコンデンサ３２を接続しても良い。
【００２１】
〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、環状導体部３０は、夫々の環状導体４０が離間しないように接着剤や樹脂により硬化させるとして説明したが、環状導体４０として自己融着線を用いることも可能である。この場合、自己融着線を熱や溶剤を用いて活性化させることにより硬化させることができるので、環状導体部３０を形成するにあたり接着剤や樹脂等を省略することができ、また、生産コストも低減できる。
【００２２】
上記実施形態では、開口端部４４は互いに平行なものとして図示したが、開口端部４４は互いに非平行となるように構成することも可能である。この場合、例えば、開口端部４４の夫々は環状導体部３０の軸芯Ｘを通る平面上に形成することが可能である。これにより開口端部４４の夫々を径方向に沿って形成できるので、環状導体４０に開口部４２を形成する際に環状導体４０に作用する応力を低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、ワイヤレス給電において用いられるワイヤレス給電用の共振器に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００２４】
５：共振器（ワイヤレス給電用の共振器）
３０：環状導体部
３１：一対の端子電極
３２：コンデンサ
４０：環状導体
４２：開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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