JP5804254B2

JP5804254B2 - アンテナ

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Publication number: JP5804254B2
Application number: JP2011146496A
Authority: JP
Inventors: 泰雄伊藤; 茂則下川
Original assignee: Equos Research Co Ltd
Current assignee: Equos Research Co Ltd
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2031-06-30
Also published as: JP2013017255A

Description

本発明は、磁気共鳴方式のワイヤレス電力伝送システムに用いられ、電力の受電又は送電を行うアンテナに関する。

近年、電源コードなどを用いることなく、ワイヤレスで電力（電気エネルギー）を伝送する技術の開発が盛んとなっている。ワイヤレスで電力を伝送する方式の中でも、特に注目されている技術として、磁気共鳴方式と呼ばれるものがある。この磁気共鳴方式は２００７年にマサチューセッツ工科大学の研究グループが提案したものであり、これに関連する技術は、例えば、特許文献１（特表２００９−５０１５１０号公報）に開示されている。

磁気共鳴方式のワイヤレス電力伝送システムは、送電側アンテナの共振周波数と、受電側アンテナの共振周波数とを同一とすることで、送電側アンテナから受電側アンテナに対し、効率的にエネルギー伝達を行うものであり、電力伝送距離を数十ｃｍ〜数ｍとすることが可能であることが大きな特徴の一つである。

上記のような磁気共鳴方式のワイヤレス電力伝送システムに用いるアンテナの具体的な構成についてもこれまでいくつか提案がされてきた。例えば、特許文献２（特開２０１０−７４９３７号公報）には、電源から電力を受けて送電を行なう送電コイルから電力を受電する非接触受電装置であって、前記送電コイルから送電された電力を電磁共鳴により受電する受電コイルと、前記受電コイルを内部に収容するコイルケースと、前記コイルケースの外部に配置され、前記受電コイルの共鳴周波数を調整するために前記受電コイルに電気的に接続されるコンデンサとを備える、非接触受電装置が開示されている。
特表２００９−５０１５１０号公報特開２０１０−７４９３７号公報

従来の電力伝送システムで用いられているアンテナにおいては、受電コイルに電気的に接続される調整用のコンデンサは、受電コイルが収容されたコイルケースの外部に配置された構造となっている。

コンデンサと受電コイルと間の電気接続部はインダクタンス成分を有するものであるが、前記のような構造であると形状が不定な前記電気接続部に基づくインダクタンス成分の変動によって、想定通りのアンテナの特性が得られず、効率的な電力伝送を行うことができない、という問題があった。また、前記電気接続部には抵抗成分もあり、この抵抗成分によってアンテナ全体の特性が低下し、同じく効率的な電力伝送を行うことができない、という問題もあった。

上記問題を解決するために、請求項１に係る発明は、最内端部と最外端部の２つの端部を有する渦巻き状のコイルを形成する導電部と、前記最外端部に固着されるコンデンサと、を有し、前記渦巻き状のコイルと前記コンデンサとが積層されると共に、積層方向からみて、前記渦巻き状のコイルの一部が前記コンデンサの電極と重なることを特徴とするアンテナである。
また、請求項２に係る発明は、基材と、前記基材上の一方の面に形成され、最内端部と最外端部の２つの端部を有し渦巻き状のコイルを形成する導電部と、前記最外端部に固着されるコンデンサと、を有し、前記渦巻き状のコイルと前記コンデンサとが積層されると共に、積層方向からみて、前記渦巻き状のコイルの一部が前記コンデンサの電極と重なることを特徴とするアンテナである。
また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載のアンテナにおいて、前記基材と前記コンデンサが共に共通のケースに収容されることを特徴とする。
また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のアンテナにおいて、前記コンデンサの誘電材料には酸化チタンが含まれることを特徴とする。
また、請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のアンテナにおいて、前記コンデンサの誘電材料にはチタン酸マグネシウムが含まれることを特徴とする。
また、請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のアンテナにおいて、前記コンデンサの誘電材料にはステアタイト系材料が含まれることを特徴とする。

本発明に係るアンテナは、コンデンサは、コイルを形成する導電部の最外端部に固着されているので、このような構成の本発明に係るアンテナによれば、コイルとコンデンサとの間の電気接続部におけるリアクタンス成分の変動がなく、また、コイルとコンデンサとの間の電気接続部における抵抗成分も実質的にないので、アンテナの特性が安定し、効率的な電力伝送を行うことが可能となる。

本発明の実施形態に係るアンテナが用いられる電力伝送システムのブロック図である。電力伝送システムのインバーター部を示す図である。本発明の第１実施形態に係る受電アンテナ２０１の分解斜視図である。本発明の第１実施形態に係る受電アンテナ２０１による電力伝送の様子を示す断面の模式図である。本発明の第１実施形態に係る受電アンテナ２０１におけるコンデンサ４００の取り付け構造を説明する図である。送電アンテナ１０５と受電アンテナ２０１とを近接させたときの送電効率の周波数依存性例を示す図である。第１極値周波数における電流と電界の様子を模式的に示す図である。第２極値周波数における電流と電界の様子を模式的に示す図である。本発明の第２実施形態に係る受電アンテナ２０１の分解斜視図である。本発明の第２実施形態に係る受電アンテナ２０１による電力伝送の様子を示す断面の模式図である。本発明の第３実施形態に係る受電アンテナ２０１の分解斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係るアンテナが用いられる電力伝送システムのブロック図である。なお、本発明に係るアンテナは、電力伝送システムを構成する受電側のアンテナと送電側のアンテナのいずれにも適用可能であるが、以下の実施形態においては主として受電側のアンテナに本発明のアンテナを適用した例につき説明する。

本発明のアンテナが用いられる電力伝送システムとしては、例えば、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）などの車両への充電のためのシステムが想定されている。電力伝送システムは、上記のような車両に対して電力を非接触で伝送するため、当該車両を停車させることが可能な停車スペースに設けられる。車両充電用のスペースである当該停車スペースには、送電アンテナ１０５などが地中部に埋設されるような構成となっている。車両のユーザーはこの電力伝送システムが設けられている停車スペースに車両を停車させて、車両に搭載されている受電アンテナ２０１と、前記送電アンテナ１０５とを対向させることによって電力伝送システムからの電力を受電する。車両を停車スペースに停車させる際には、車両搭載の受電アンテナ２０１が、送電アンテナ１０５に対して
伝送効率が良い位置関係となるようにする。

電力伝送システムでは、電力伝送システム１００側の送電アンテナ１０５から、受電側システム２００側の受電アンテナ２０１へ効率的に電力を伝送する際、送電アンテナ１０５の共振周波数と、受電アンテナ２０１の共振周波数とを同一とすることで、送電側アンテナから受電側アンテナに対し、効率的にエネルギー伝達を行うようにする。

送電側システム１００におけるＡＣ／ＤＣ変換部１０１は、入力される商用電源を一定の直流に変換するコンバータである。このＡＣ／ＤＣ変換部１０１からの出力は高電圧発生部１０２において、所定の電圧に昇圧されたりする。この高電圧発生部１０２で生成される電圧の設定は主制御部１１０から制御可能となっている。

インバーター部１０３は、高電圧発生部１０２から供給される高電圧から所定の交流電圧を生成して、整合器１０４に入力する。図２は電力伝送システムのインバーター部を示す図である。インバーター部１０３は、例えば図２に示すように、フルブリッジ方式で接続されたＱ_A乃至Ｑ_Dからなる４つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）によって構成されている。

本実施形態においては、直列接続されたスイッチング素子Ｑ_Aとスイッチング素子Ｑ_Bの間の接続部Ｔ１と、直列接続されたスイッチング素子Ｑ_Cとスイッチング素子Ｑ_Dとの間の接続部Ｔ２との間に整合器１０４が接続される構成となっており、スイッチング素子Ｑ_A
とスイッチング素子Ｑ_Dがオンのとき、スイッチング素子Ｑ_Bとスイッチング素子Ｑ_Cがオ
フとされ、スイッチング素子Ｑ_Bとスイッチング素子Ｑ_Cがオンのとき、スイッチング素子Ｑ_Aとスイッチング素子Ｑ_Dがオフとされることで、接続部Ｔ１と接続部Ｔ２との間に矩形波の交流電圧を発生させる。なお、本実施形態においては、各スイッチング素子のスイッチングによって生成される矩形波の周波数の範囲は数１００ｋＨｚ〜数１０００ｋＨｚ程度である。

上記のようなインバーター部１０３を構成するスイッチング素子Ｑ_A乃至Ｑ_Dに対する駆動信号は主制御部１１０から入力されるようになっている。また、インバーター部１０３を駆動させるための周波数は主制御部１１０から制御することができるようになっている。

整合器１０４は、所定の回路定数を有する受動素子から構成され、インバーター部１０３からの出力が入力される。そして、整合器１０４からの出力は送電アンテナ１０５に供給される。整合器１０４を構成する受動素子の回路定数は、主制御部１１０からの指令に基づいて調整することができるようになっている。主制御部１１０は、送電アンテナ１０５と受電アンテナ２０１とが共振するように整合器１０４に対する指令を行う。

送電アンテナ１０５は、インダクタンス成分を有するコイルから構成されており、対向するようにして配置される車両搭載の受電アンテナ２０１と共鳴することで、送電アンテナ１０５から出力される電気エネルギーを受電アンテナ２０１に送ることができるようになっている。

電力伝送システム１００の主制御部１１０はＣＰＵとＣＰＵ上で動作するプログラムを保持するＲＯＭとＣＰＵのワークエリアであるＲＡＭなどからなる汎用の情報処理部である。この主制御部１１０は、図示されている主制御部１１０と接続される各構成と協働するように動作する。

また、通信部１２０は車両側の通信部２２０と無線通信を行い、車両との間でデータの
送受を可能にする構成である。通信部１２０によって受信したデータは主制御部１１０に転送され処理されるようになっている。また、主制御部１１０は所定情報を、通信部１２０を介して車両側に送信することができるようになっている。

次に、車両側に設けられている構成について説明する。車両の受電側のシステムにおいて、受電アンテナ２０１は、送電アンテナ１０５と共鳴することによって、送電アンテナ１０５から出力される電気エネルギーを受電するものである。このような受電アンテナ２０１は、車両の底面部に取り付けられるようになっている。

受電アンテナ２０１で受電された交流電力は、整流部２０２において整流され、整流された電力は充電制御部２０３を通してバッテリー２０４に蓄電されるようになっている。充電制御部２０３は主制御部２１０からの指令に基づいてバッテリー２０５の蓄電を制御する。また、充電制御部２０３はバッテリー２０４の残量管理なども行い得るように構成される。

主制御部２１０はＣＰＵとＣＰＵ上で動作するプログラムを保持するＲＯＭとＣＰＵのワークエリアであるＲＡＭなどからなる汎用の情報処理部である。この主制御部２１０は、図示されている主制御部２１０と接続される各構成と協働するように動作する。

インターフェイス部２３０は、車両の運転席部に設けられ、ユーザー（運転者）に対し所定の情報などを提供したり、或いは、ユーザーからの操作・入力を受け付けたりするものであり、表示装置、ボタン類、タッチパネル、スピーカーなどで構成されるものである。ユーザーによる所定の操作が実行されると、インターフェイス部２３０から操作データとして主制御部２１０に送られ処理される。また、ユーザーに所定の情報を提供する際には、主制御部２１０からインターフェイス部２３０に対して、所定情報を表示するための表示指示データが送信される。

また、車両側の通信部２２０は送電側の通信部１２０と無線通信を行い、送電側のシステムとの間でデータの送受を可能にする構成である。通信部２２０によって受信したデータは主制御部２１０に転送され、また、主制御部２１０は所定情報を通信部２２０を介して送電システム側に送信することができるようになっている。

電力伝送システムで、電力を受電しようとするユーザーは、上記のような送電側のシステムが設けられている停車スペースに車両を停車させ、インターフェイス部２３０から充電を実行する旨の入力を行う。これを受けた主制御部２１０は、充電制御部２０３からのバッテリー２０５の残量を取得し、バッテリー２０５の充電に必要な電力量を算出する。算出された電力量と送電を依頼する旨の情報は、車両側の通信部２２０から送電側のシステムの通信部１２０に送信される。これを受信した送電側システムの主制御部１１０は高電圧発生部１０２、インバーター部１０３、整合器１０４を制御することで、車両側に電力を伝送するようになっている。

次に、以上のように構成される電力伝送システム１００で用いるアンテナの具体的な構成について説明する。以下、受電アンテナ２０１に本発明の構成を採用した例について説明するが、本発明のアンテナは送電アンテナ１０５に対しても適用し得るものである。

図３は本発明の第１実施形態に係る受電アンテナ２０１の分解斜視図である。また、図４は本発明の第１実施形態に係る受電アンテナ２０１による電力伝送の様子を示す断面の模式図である。なお、以下の実施形態では、コイル体３００として矩形平板状のものを例に説明するが、本発明のアンテナはこのようなこのような形状のコイルに限定されるものではない。例えば、コイル体３００として円形平板状のものなども利用し得る。

このようなコイル体３００は、受電アンテナ２０１における磁気共鳴アンテナ部として機能する。磁気共鳴アンテナ部は、このコイル体３００のインダクタンス成分のみならず、コンデンサ４００に基づくキャパシタンス成分をも含むものである。

樹脂ケース２６０は、受電アンテナ２０１のインダクタンス成分を有するコイル体３００を収容するために用いられるものである。この樹脂ケース２６０は、例えばポリカーボネートなどの樹脂により構成される開口を有する箱体の形状をなしている。

樹脂ケース２６０の矩形状の底板部２６１の各辺からは側板部２６２が、前記底板部２６１に対して垂直方向に延在するようにして設けられている。そして、樹脂ケース２６０の上方においては、側板部２６２に囲まれるような上方開口部２６３が構成されている。樹脂ケース２６０を車両本体部に取り付けるためには、従来周知の任意の方法を用いることができる。なお、上方開口部２６３の周囲には、車両本体部への取り付け性を向上するために、フランジ部材などを設けるようにしても良い。

コイル体３００は、ガラスエポキシ製の矩形平板状の基材３１０と、この表面側と裏面側に形成されている導電部により構成されている。より具体的には、基材３１０は主面として第１面３１１と、この第１面３１１と表裏の関係にある第２面３１２とを有しており、このうち第１面３１１に渦巻き状の第１面導電部３３０がコイルとして形成されることで、受電アンテナ２０１にインダクタンス成分が付与される。

基材３１０上の第１面３１１において、渦巻き状のコイルを形成する第１面導電部３３０の内周側には第１面最内端部３３１が、また、外周側には第１面最外端部３３２がそれぞれ設けられている。

第１面最内端部３３１においては、第１面３１１と第２面３１２との間を貫通する最内端部貫通孔３３３が、また、第１面最外端部３３２においては、第１面３１１と第２面３１２との間を貫通する最外端部貫通孔３３４が、それぞれ設けられている。

導電線路２４１、導電線路２４２は受電アンテナ２０１と整流部２０２とを電気的に接続するものであり、このうち、導電線路２４１は第１面導電部３３０の第１面最内端部３３１と電気的に接続される。このために、図示するように、導電線路２４１の端子２４３を、第１面最内端部３３１上に配すると共に、基材３１０上の第１面３１１側からネジ２５１を、導電線路２４１の端子２４３の孔部、及び、最内端部貫通孔３３３に挿通し、基材３１０上の第２面３１２側においてナット２５２と螺合させる。これにより、導電線路２４１は第１面最内端部３３１と電気的に導通接続されると共に、機械的に固着される。

一方、第１面最外端部３３２においては、受電アンテナ２０１におけるキャパシタンス成分となるコンデンサ４００が直接的に固着される構成となっている。第１面最外端部３３２におけるコンデンサ４００の固着構造について、図５も参照して説明する。図５は本発明の第１実施形態に係る受電アンテナ２０１におけるコンデンサ４００の取り付け構造を説明する図である。この図５は、第１面最内端部３３１におけるコンデンサ４００の取り付け断面を模式的に示している。

まず、本発明の第１実施形態に係る受電アンテナ２０１に好適に用い得るコンデンサ４００の概略について説明する。

コンデンサ４００を構成する誘電体４０１の一方には金属製の第１接続端子部４０３と導電材料からなる第１薄膜電極４０７が配され、他方には金属製の第２接続端子部４０４
と導電材料からなる第２薄膜電極４０８が配されて、これらにより、誘電体４０１をサンドイッチ状に挟むことで容量を確保する。本発明の受電アンテナ２０１においては、誘電体４０１に用いる誘電材料として、酸化チタンが主成分として含まれるもの、或いは、チタン酸バリウムが主成分として含まれるものを用いることが好ましい。これら材料は誘電率が高く、したがって、これらを用いたコンデンサ４００はコンパクトであるにもかかわらずキャパシタンスが高く、受電アンテナ２０１の体積容量を減らすことが可能となる。

また、本発明の受電アンテナ２０１においては、誘電体４０１に用いる誘電材料として、チタン酸マグネシウムが主成分として含まれるもの、或いは、ステアタイト系材料が主成分として含まれるものを用いることも好ましい態様である。このような誘電材料は、誘電率が高く、したがって、これらを用いたコンデンサ４００はコンパクトであるにもかかわらずキャパシタンスが高く、受電アンテナ２０１の体積容量を減らすことが可能となるからである。

コンデンサ４００の一方側に設けられた金属製の第１接続端子部４０３には、第１ネジ孔４０５が設けられている。導電線路２４２の端子２４４を、この第１ネジ孔４０５上に配すると共に、ネジ２５３を、導電線路２４２の端子２４４の孔部、及び、第１ネジ孔４０５に挿通し、螺着させる。これにより、導電線路２４２とコンデンサ４００の一方側の第１接続端子部４０３との電気的導通、及び機械的固着が図られる。

また、コンデンサ４００の他方側に設けられた金属製の第２接続端子部４０４には、第２ネジ孔４０６が設けられている。コンデンサ４００の第２接続端子部４０４を、第１面最外端部３３２上に配するようにし、第２面３１２側から、ネジ２５４を最外端部貫通孔３３４と第２ネジ孔４０６に挿通して、ネジ２５４と第２ネジ孔４０６とを螺着する。これにより、コンデンサ４００の第２接続端子部４０４と、第１面導電部３３０の第１面最外端部３３２とを電気的に導通させると共に、コンデンサ４００と基材３１０とを機械的に固着させる。

上記のように渦巻き状をなす第１面導電部３３０の内周側の第１面最内端部３３１、及び外周側の第１面最外端部３３２には、それぞれ導電線路２４１、導電線路２４２が電気接続される。これにより、受電アンテナ２０１によって受電した電力を整流部２０２へと導けるようになっている。このようなコイル体３００は樹脂ケース２６０の矩形状の底板部２６１上に載置され、適当な固着手段によって底板部２６１上に固着される。

本発明に係るアンテナは、コンデンサ４００は、コイルを形成する導電部の最外端部に固着されているので、このような構成の本発明に係るアンテナによれば、コイルとコンデンサ４００との間の電気接続部におけるリアクタンス成分の変動がなく、また、コイルとコンデンサ４００との間の電気接続部における抵抗成分も実質的にないので、アンテナの特性が安定し、効率的な電力伝送を行うことが可能となる。

磁性シールド２８０は、中抜き部２８５を有する平板状の磁性部材である。この磁性シールド２８０を構成するためには、フェライトなどの磁性材料を用いることができる。磁性シールド２８０は、樹脂ケース２６０に対して適当な手段により固着されることで、コイル体３００の上方にある程度の空間を空けて配されるようになっている。このようなレイアウトにより、送電アンテナ１０５側で発生する磁力線は、磁性シールド２８０を透過する率が高くなり、送電アンテナ１０５から受電アンテナ２０１への電力伝送において、車両本体部を構成する金属物による磁力線への影響が軽微となる。

本発明に係るアンテナにおいては、コイル体３００の上方に配される平板状の磁性シールド２８０には、中抜き部２８５を設けることが好ましい。磁性シールド２８０に中抜き
部２８５を設けることにより、磁性シールド２８０自体の損失が低減され、磁性シールド２８０のシールド効果を最大限に引き出すことが可能となる。また、中抜き部２８５を有する磁性シールド２８０においては、部材面積が少なくてすみ、アンテナのコスト低減が可能となる。なお、中抜き部２８５の広さは、磁性シールド２８０自体とコイル体３００の導電部２７２とが積層方向からみて重畳しなくならない程度の広さに留めることが好ましい。

ところで、本発明に係るアンテナにおいては、コンデンサ４００を、コイルを形成する第１面導電部３３０の第１面最内端部３３１に固着させるのではなく、コンデンサ４００は、第１面導電部３３０の第１面最外端部３３２に固着するようにしている。この理由について説明する。図６は送電アンテナ１０５と受電アンテナ２０１とを近接させたときの送電効率の周波数依存性例を示す図である。

磁気共鳴方式のワイヤレス電力伝送システムにおいては、図６に示すように、第１極値周波数ｆ_m、第２極値周波数ｆ_eの２つがあるが、電力伝送を行うときには、これらのいずれかの周波数でこれを行うことが好ましい。

図７は第１極値周波数における電流と電界の様子を模式的に示す図である。第１極値周波数においては、送電アンテナ１０５のコイルに流れる電流と、受電アンテナ２０１のコイルに流れる電流とで位相が略等しくなり、磁界ベクトルが揃う位置が送電アンテナ１０５のコイルや受電アンテナ２０１のコイルの中央部付近となる。この状態を、送電アンテナ１０５と受電アンテナ２０１との間の対称面に対して磁界の向きが垂直となる磁気壁が生じているものとして考える。

また、図８は第２極値周波数における電流と電界の様子を模式的に示す図である。第２極値周波数においては、送電アンテナ１０５のコイルに流れる電流と、受電アンテナ２０１のコイルに流れる電流とで位相がほぼ逆となり、磁界ベクトルが揃う位置が送電アンテナ１０５のコイルや受電アンテナ２０１のコイルの対称面付近となる。この状態を、送電アンテナ１０５と受電アンテナ２０１との間の対称面に対して磁界の向きが水平となる電気壁が生じているものとして考える。

なお、以上のような電気壁や磁気壁などの概念に関しては、居村岳広、堀洋一「電磁界共振結合による伝送技術」ＩＥＥＪＪｏｕｒｎａｌ，Ｖｏｌ．１２９，Ｎｏ．７，２００９、或いは、居村岳広、岡部浩之、内田利之、堀洋一「等価回路から見た非接触電力伝送の磁界結合と電界結合に関する研究」ＩＥＥＪＴｒａｎｓ．ＩＡ，Ｖｏｌ．１３０，Ｎｏ．１，２０１０などに記載されているものを本明細書においては準用している。

第１極値周波数ｆ_m、第２極値周波数ｆ_eのいずれの周波数で電力伝送を実行するときにおいても、コイルの内周側では磁力線が集中することがある。このような磁力線が集中する箇所にコンデンサ４００を配置すると、コンデンサ４００を構成する電極（第１接続端子部４０３、第２接続端子部４０４、第１薄膜電極４０７、第２薄膜電極４０８）に渦電流が発生し、発熱することがある。このようなことから、本発明に係るアンテナにおいては、コンデンサ４００を、コイルを形成する第１面導電部３３０の第１面最内端部３３１に固着させるのではなく、コンデンサ４００は、第１面導電部３３０の第１面最外端部３３２に固着するようにしている。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図９は本発明の第２実施形態に係る受電アンテナ２０１の分解斜視図であり、図１０は本発明の第２実施形態に係る受電アンテナ２０１による電力伝送の様子を示す断面の模式図である。第２実施形態はコイル体３００の構造が第１実施形態と異なるのみで、コイル体３００とコンデンサ４００との固着方
法については、第１実施形態と同様であるので、以下、第２実施形態に特有なコイル体３００の構造について説明する。

図９は本発明の第２実施形態に係る受電アンテナ２０１の分解斜視図であり、図９（Ｂ）はコイル体３００を形成する基材３１０の厚さ方向を誇張的に表現した図である。また、図１０は本発明の第２実施形態に係る受電アンテナ２０１による電力伝送の様子を示す断面の模式図である。なお、以下の実施形態では、コイル体３００として矩形平板状のものを例に説明するが、本発明のアンテナはこのようなこのような形状のコイルに限定されるものではない。例えば、コイル体３００として円形平板状のものなども利用し得る。

コイル体３００は、ガラスエポキシ製の矩形平板状の基材３１０と、この表面側と裏面側に形成されている導電部により構成されている。より具体的には、基材３１０は主面として第１面３１１と、この第１面３１１と表裏の関係にある第２面３１２とを有しており、これら第１面３１１と第２面３１２の双方に渦巻き状の導電部が形成されることで、受電アンテナ２０１にインダクタンス成分が付与される。

基材３１０上の第１面３１１には渦巻き状の第１面導電部３３０が形成されており、第１面導電部３３０の内周側には第１面最内端部３３１が、また、外周側には第１面最外端部３３２がそれぞれ設けられている。

同様に、基材３１０上の第２面３１２には渦巻き状の第２面導電部３５０が形成されており、第２面導電部３５０の内周側には第２面最内端部３５１が、また外周側には第２面最外端部３５２がそれぞれ設けられている。

ここで、第１面導電部３３０と第２面導電部３５０とは、第１面３１１から第２面３１２に透過的にみたとき、ちょうど重なるように構成されている。このように構成することで、第１面３１１側の第１面導電部３３０に基づくインダクタンス成分と、第２面３１２側の第２面導電部３５０に基づくインダクタンス成分との相互インダクタンスを調整・設計することが容易となる。

基材３１０中においては、第１面３１１と第２面３１２との間を貫通する第１スルーホール導通部３４１が、第１面最内端部３３１と第２面最内端部３５１とを導通するようになっている。また、第１面３１１と第２面３１２との間を貫通第２スルーホール導通部３４２が、第１面最外端部３３２と第２面最外端部３５２とを導通するようになっている。

上記のような渦巻き状をなす第１面導電部３３０の内周側の第１面最内端部３３１には導電線路２４１が、また、外周側の第１面最外端部３３２にはコンデンサ４００を介して導電線路２４２が電気接続される。これにより、受電アンテナ２０１によって受電した電力を整流部２０２へと導けるようになっている。このようなコイル体３００は樹脂ケース２６０の矩形状の底板部２６１上に載置され、適当な固着手段によって底板部２６１上に固着される。

以上のような本発明に係るアンテナは、インダクタンス成分として、第１面３１１の第１面導電部３３０に基づくもの、及び、第２面３１２の第２面導電部３５０に基づくもの、及び第１面導電部３３０と、これに重なるように形成される第２面導電部３５０とによって相互に形成される相互インダクタンスに基づくもの、を有することとなり、インダクタンスを大幅に低下させることがなく、さらに、第１面導電部３３０と第２面導電部３５０とは並列接続の関係になるので、アンテナにおける電路の抵抗が減少する。以上によれば、Ｑ（ＱａｕｌｉｔｙＦａｃｔｏｒ）を向上させることが可能となるので、アンテナ間の伝送効率が向上する。

以上のような第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を享受することが可能であると共に、インダクタンスを大幅に低下させることなく、抵抗値を下げてＱ（ＱａｕｌｉｔｙＦａｃｔｏｒ）を向上させることができ、アンテナ間の伝送効率が向上する。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態はコイル体３００の構造が第１実施形態、第２実施形態と異なるのみで、コイル体３００とコンデンサ４００との固着方法については、第１実施形態、第２実施形態と同様であるので、以下、第３実施形態に特有なコイル体３００の構造について説明する。

第２実施形態においては、コイル体３００における導電部は基材３１０の表裏に設けられる構成となっていたが、第３実施形態においては、コイル体３００の導電部が基材３１０の中間層にも設けられている点で相違している。以下、この相違点であるコイル体３００の構成について説明する。

図１１は本発明の第３実施形態に係る受電アンテナ２０１の分解斜視図であり、図１１（Ｂ）はコイル体３００を形成する基材３１０の厚さ方向を誇張的に表現した図である。

コイル体３００は、ガラスエポキシ製の矩形平板状の基材３１０と、この表面側と裏面側と中間層に形成されている導電部により構成されている。より具体的には、基材３１０は主面として第１面３１１と、この第１面３１１と表裏の関係にある第２面３１２と、これら第１面３１１と第２面３１２と間の中間層３１３を有しており、これら第１面３１１と第２面３１２と中間層３１３に渦巻き状の導電部が形成されることで、受電アンテナ２０１にインダクタンス成分が付与される。

同様に、基材３１０上の中間層３１３には渦巻き状の中間層導電部３６０が形成されており、中間層導電部３６０の内周側には中間層最内端部３６１が、また、外周側には中間層最外端部３６２がそれぞれ設けられている。

ここで、第１面導電部３３０と中間層導電部３６０と第２面導電部３５０とは、第１面３１１から第２面３１２に透過的にみたとき、ちょうど重なるように構成されている。このように構成することで、第１面３１１側の第１面導電部３３０に基づくインダクタンス成分と、中間層３１３の中間層導電部３６０に基づくインダクタンス成分と、第２面３１２側の第２面導電部３５０に基づくインダクタンス成分と、の相互インダクタンスを調整・設計することが容易となる。

基材３１０中においては、第１面３１１と中間層３１３との間を貫通する第１スルーホール導通部３４１が、第１面最内端部３３１と中間層最内端部３６１とを導通するようになっている。また、第１面３１１と中間層３１３との間を貫通第２スルーホール導通部３４２が、第１面最外端部３３２と中間層最外端部３６２とを導通するようになっている。

また、中間層３１３と第２面３１２との間を貫通する第３スルーホール導通部３４３が
、中間層最内端部３６１と第２面最内端部３５１とを導通するようになっている。また、中間層３１３と第２面３１２との間を貫通する第４スルーホール導通部３４４が、中間層最外端部３６２と第２面最外端部３５２とを導通するようになっている。

以上のような構成のコイル体３００を有する第３実施形態においても、先の実施形態と同様の効果を享受することができる。なお、第３実施形態においては、導電部が第１面３１１、中間層３１３、第２面３１２の３層に形成されて、それぞれの導電部の端部同士が基材を貫通するスルーホール導通部で導通される構成であったが、中間層を２層以上設けて、導電部を設ける層を４層以上とすることも可能である。

なお、本実施例においては、基材３１０にガラスエポキシ樹脂を用いた例について記述したが、より放熱効果の高いセラミック基材を用いても良く、更にはアルミなど金属基材に絶縁膜を施した基材を用いても良い。また、もちろんフレキシブルプリント基板などを用いた物であっても良い。

以上のような第３実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を享受することが可能であると共に、インダクタンスを大幅に低下させることなく、抵抗値を下げてＱ（ＱａｕｌｉｔｙＦａｃｔｏｒ）を向上させることができ、アンテナ間の伝送効率が向上する。

１００・・・電力伝送システム
１０１・・・ＡＣ／ＤＣ変換部
１０２・・・高電圧発生部
１０３・・・インバーター部
１０４・・・整合器
１０５・・・送電アンテナ
１１０・・・主制御部
１２０・・・通信部
２０１・・・受電アンテナ
２０２・・・整流部
２０３・・・充電制御部
２０４・・・バッテリー
２１０・・・主制御部
２２０・・・通信部
２３０・・・インターフェイス部
２４１・・・導電線路、
２４２・・・導電線路、
２４３・・・端子、
２４４・・・端子、
２５１・・・ネジ、
２５２・・・ナット、
２５３・・・ネジ、
２５４・・・ネジ、
２６０・・・樹脂ケース
２６１・・・底板部
２６２・・・側板部
２６３・・・上方開口部
２８０・・・磁性シールド
２８１・・・シールド保持板
２８２・・・磁性シールド分割片
２８５・・・中抜き部
３００・・・コイル体
３１０・・・基材
３１１・・・第１面
３１２・・・第２面
３１３・・・中間層
３３０・・・第１面導電部
３３１・・・第１面最内端部
３３２・・・第１面最外端部
３３３・・・最内端部貫通孔、
３３４・・・最外端部貫通孔、
３４１・・・第１スルーホール導通部
３４２・・・第２スルーホール導通部
３４３・・・第３スルーホール導通部
３４４・・・第４スルーホール導通部
３５０・・・第２面導電部
３５１・・・第２面最内端部
３５２・・・第２面最外端部
３６０・・・中間層導電部
３６１・・・中間層最内端部
３６２・・・中間層最外端部
４００・・・コンデンサ
４０１・・・誘電体
４０３・・・第１接続端子部
４０４・・・第２接続端子部
４０５・・・第１ネジ孔
４０６・・・第２ネジ孔
４０７・・・第１薄膜電極
４０８・・・第２薄膜電極

Claims

最内端部と最外端部の２つの端部を有する渦巻き状のコイルを形成する導電部と、
前記最外端部に固着されるコンデンサと、を有し、
前記渦巻き状のコイルと前記コンデンサとが積層されると共に、積層方向からみて、前記渦巻き状のコイルの一部が前記コンデンサの電極と重なることを特徴とするアンテナ。
基材と、
前記基材上の一方の面に形成され、最内端部と最外端部の２つの端部を有し渦巻き状のコイルを形成する導電部と、
前記最外端部に固着されるコンデンサと、を有し、
前記渦巻き状のコイルと前記コンデンサとが積層されると共に、積層方向からみて、前記渦巻き状のコイルの一部が前記コンデンサの電極と重なることを特徴とするアンテナ。
前記基材と前記コンデンサが共に共通のケースに収容されることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ。
前記コンデンサの誘電材料には酸化チタンが含まれることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のアンテナ。
前記コンデンサの誘電材料にはチタン酸マグネシウムが含まれることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のアンテナ。
前記コンデンサの誘電材料にはステアタイト系材料が含まれることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のアンテナ。