JP2012200136A - 受電装置、受電装置を具備する非接触給電システム、及び受電装置を具備する無線通信システム - Google Patents

受電装置、受電装置を具備する非接触給電システム、及び受電装置を具備する無線通信システム Download PDF

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Abstract

【課題】携帯型の電子機器に非接触給電システムと、無線通信システムとの２つの機能を搭載する場合において、各機能に対して、各々コイルまたはアンテナの２つの受電装置を設ける必要があり、電子機器の大型化及びコストの増大を招いてしまう。
【解決手段】非接触給電においては、共鳴方式を採用し、共鳴方式の共鳴コイルと、該共鳴コイルからの電力を受電する受電コイルを設ける。また、共鳴コイルと受電コイルの少なくともいずれか一方は、無線通信のアンテナとして兼用することが可能である。したがって、非接触給電と無線通信の２つの機能に対応する受電装置を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は受電装置、当該受電装置を具備する非接触給電システム、及び当該受電装置を具備する無線通信システムに関する。
様々な電子機器の普及が進み、多種多様な製品が市場に出荷されている。近年では、携帯電話及びデジタルビデオカメラ等の携帯型の電子機器の普及が顕著である。
携帯電話、デジタルビデオカメラには、蓄電手段であるバッテリーが内蔵されている。当該バッテリーの充電は、殆どが給電手段である家庭用交流電源より直接接触させて行われているのが現状である。そこで、利便性の向上のため、非接触でバッテリーの充電または負荷への給電を行う方式についての研究開発も進んでいる。例えば、代表的な非接触給電システムの方式として、電磁結合方式（電磁誘導方式ともいう）、電波方式（マイクロ波方式ともいう）、共鳴方式（磁界共鳴方式ともいう）などが挙げられる。
電磁結合方式の非接触給電システムについては、電力供給装置の給電コイルと電子機器の受電コイルとの位置を正しく合わせないと、高い伝送効率が得られないため、複数の給電コイルを設けた給電装置、及び給電コイルを受電コイルの位置に移動させる技術なども開発されている（例えば、特許文献１を参照）。
また、共鳴方式の非接触給電システムは、中長距離間での高い伝送効率が得られるため、注目されており研究開発も活発である（例えば、特許文献２を参照）。
一方、昨今の携帯電話やスマートフォン等に代表される携帯型の電子機器には、電子マネーなどアプリケーションを備えた非接触型ＩＣカード機能の普及が進んでいる。非接触型ＩＣカードは、無線通信機能が必要であり、携帯型の電子機器内部に通信用のアンテナが搭載されている（例えば、特許文献３参照）。
特開２０１０−２７３４７３号公報 特開２０１０−２５２４６８号公報 特開２００８−２１０３０１号公報
ここで、携帯型の電子機器に非接触給電システム（以下、非接触給電ともいう）と、無線通信システム（以下、無線通信ともいう）との２つの機能を搭載する場合において、各機能に対して、各々コイルまたはアンテナ等の２つの受電装置を設ける必要があり、電子機器の大型化及びコストの増大を招いてしまうといった問題があった。
そこで、本発明の一態様は、非接触給電と、無線通信との２つの機能に対応でき、高い伝送効率を有する受電装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様は、非接触給電においては、共鳴方式を採用し、共鳴方式の共鳴コイルと、該共鳴コイルからの電力を受電する受電コイルを設ける。また、共鳴コイルと受電コイルの少なくともいずれか一方は、無線通信のアンテナとして兼用することが可能である。したがって、非接触給電と無線通信の２つの機能に対応する受電装置を提供することができる。より詳細には以下の通りである。
本発明の一態様は、共鳴方式によって高周波電圧が生成される受電用共鳴コイルと、受電用共鳴コイルとの電磁誘導によって高周波電圧が生成される受電用コイルと、を有し、受電用共鳴コイルまたは受電用コイルの少なくともいずれか一方は、電磁誘導によって搬送波または振幅変調波による信号が受信され、受電用コイルは、非接触給電部と、無線通信部と、電気的に接続され、非接触給電部は、受電用コイルより生成された高周波電圧が整流される整流回路と、整流回路と電気的に接続された変換器と、変換器により変換された電力が与えられる負荷と、を有し、無線通信部は、信号を受信する受信回路と、受信回路が受信した信号を制御する受電用コントローラと、受電用コントローラと電気的に接続された変調トランジスタと、変調トランジスタと電気的に接続された負荷変調素子と、を有し、非接触給電部と、無線通信部と、が一体に形成された受電装置である。
本発明の他の一態様は、共鳴方式によって高周波電圧が生成される受電用共鳴コイルと、受電用共鳴コイルとの電磁誘導によって高周波電圧が生成される受電用コイルと、を有し、受電用共鳴コイルまたは受電用コイルの少なくともいずれか一方は、電磁誘導によって搬送波または振幅変調波による信号が受信され、受電用コイルは、非接触給電部と、無線通信部と、電気的に接続され、非接触給電部は、受電用コイルより生成された高周波電圧が整流される整流回路と、整流回路と電気的に接続された変換器と、変換器により変換された電力が与えられる負荷と、を有し、無線通信部は、信号を受信する受信回路と、受信回路が受信した信号を制御する受電用コントローラと、受電用コントローラと電気的に接続された変調トランジスタと、変調トランジスタと電気的に接続された負荷変調素子と、を有し、受電用共鳴コイルと受電用コイルは、少なくとも一部が重なって配置され、非接触給電部と、無線通信部と、が一体に形成された受電装置である。
本発明の他の一態様は、上記構成の受電装置と、高周波電圧を生成する高周波電源、高周波電圧が印加される送電用コイル、及び送電用コイルとの電磁誘導によって高周波電圧が生成される送電用共鳴コイルからなる送電装置と、を有し、送電用共鳴コイルと受電装置の磁界共鳴によって、高周波電圧が生成される非接触給電システムである。
本発明の他の一態様は、上記構成の受電装置と、搬送波を発振する発振器、搬送波を振幅変調波に変調する変調回路、振幅変調波を整合する整合回路、及び整合回路と電気的に接続されアンテナからなる通信装置と、を有し、アンテナと受電装置の電磁誘導によって、搬送波または振幅変調波による信号が送受信される無線通信システムである。
本発明の一態様は、非接触給電と、無線通信との２つの機能に対応した高い伝送効率を有する受電装置を提供することができる。
実施の形態１の構成を説明するための図。 実施の形態１の構成を説明するための図。 実施の形態１の構成を説明するための図。 実施の形態２の構成を説明するための図。 実施例１の構成を説明するための図。 実施例１の結果を説明するための図。 実施例２の構成を説明するための図。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同じ物を指し示す符号は異なる図面間において共通とする。
なお、各実施の形態の図面等において示す各構成の大きさ等は、明瞭化のために誇張されて表記している場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
なお本明細書にて用いる第１乃至第ｎ（ｎは自然数）という用語は、構成要素の混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の受電装置について図１乃至図３を用いて説明を行う。
図１（Ａ）は、受電装置を第１の面から見た平面図であり、図１（Ｂ）は、受電装置を第２の面から見た平面図であり、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す破線Ｘ１−Ｙ１の断面図に相当する。
図１に示す受電装置は、基板１０２と、基板１０２の第１の面に形成された受電用共鳴コイル１０４と、受電用共鳴コイル１０４に接続された容量素子１０６と、基板１０２の第２の面に形成された受電用コイル１０８と、を有する。
基板１０２としては、ガラスエポキシ、ガラスコンポジット、及び紙フェノール基板、またはフィルム等の可撓性を有した基板を用いることができる。
また、基板１０２の第１の面に形成された受電用共鳴コイル１０４は、送電装置に設けられた送電用共鳴コイル（図１においては、図示しない）と共鳴すること（共鳴方式）によって高周波電圧が生成され、電力が伝送される。受電用共鳴コイル１０４としては、銅、銀、アルミニウム等の低抵抗の材料のコイル配線を複数本巻くことで形成することができる。受電用共鳴コイル１０４に低抵抗の材料を用いることで、高効率で電力が伝送できるため好ましい。なお、巻数は適宜調整することができる。
容量素子１０６は、受電用共鳴コイル１０４の自己共振周波数を調整するために設けられた素子である。なお、受電用共鳴コイル１０４のコイル配線間の浮遊容量により受電用共鳴コイル１０４の自己共振周波数を調整する必要が無い場合には、容量素子１０６は必ずしも設ける必要はない。容量素子１０６を設けない場合には、受電用共鳴コイル１０４のコイル配線の両端は開放させた状態とすればよい。
基板１０２の第２の面に形成された受電用コイル１０８は、基板１０２の第１の面に形成された受電用共鳴コイル１０４との電磁誘導によって高周波電圧が生成され、電力が伝送される。なお、受電用共鳴コイル１０４と受電用コイル１０８は、基板１０２を介して、少なくとも一部が重なって配置され、受電用共鳴コイル１０４よりも巻き数が少ないと好ましい。このような配置及び構造とすることで、受電用コイル１０８と受電用共鳴コイル１０４との電磁結合が密になり、共鳴方式の給電においては、特に近距離領域での給電効率が上昇する。従って、受電用共鳴コイル１０４に伝送された電力を高効率で受電することができる。
ここで、図１に示した受電装置の詳細な構成、及び当該受電装置を用いた非接触給電システムについて図２を用いて説明を行う。
なお、図１に示した構成と同様の機能を有する部分については、同様の符号を用い、その詳細な説明は省略する。
図２は、図１に示した受電装置と、別途設けられた送電装置２５０との間の共鳴（共鳴方式）による非接触給電システムの方法を示すブロック図である。図２では、送電装置２５０における送電用共鳴コイル２５４と、受電装置２００における受電用共鳴コイル１０４とが共鳴することで電磁波による電力の伝送を行う様子を表している。なお、図２に示すブロック図では、受電装置２００、及び送電装置２５０内の回路を機能毎に分類し、互いに独立したブロックとして示している。ただし、実際の受電装置２００、及び送電装置２５０の回路は機能毎に完全に切り分けることが難しく、一つの回路が共通して複数の機能を有することもある。また、複数の回路で一つのブロックに対応した機能を実現する構成を有することもある。
図２に示す受電装置２００は、共鳴方式によって高周波電圧が生成される受電用共鳴コイル１０４と、受電用共鳴コイル１０４との電磁誘導によって高周波電圧が生成される受電用コイル１０８と、を有し、受電用共鳴コイル１０４または受電用コイル１０８の少なくともいずれか一方は、電磁誘導によって搬送波または振幅変調波による信号が受信される。
また、受電用コイル１０８は、非接触給電部２３０と、無線通信部２４０と、電気的に接続され、非接触給電部２３０は、受電用コイル１０８より生成された高周波電圧が整流される整流回路２０８と、整流回路２０８と電気的に接続されたＤＣＤＣコンバータ２１０と、ＤＣＤＣコンバータ２１０により変換された電力が与えられる負荷２１２と、を有し、無線通信部２４０は、受電用共鳴コイル１０４または受電用コイル１０８の少なくともいずれか一方が受信した信号を受信する受信回路２１４と、受信回路２１４が受信した信号を制御する受信用コントローラ２２０と、受信用コントローラ２２０と電気的に接続された変調トランジスタ２０６と、変調トランジスタ２０６と電気的に接続された負荷変調素子２０４と、を有し、非接触給電部２３０と、無線通信部２４０と、が一体に形成されている。
また、受電装置２００は、方向性結合器２０２を含む構成としてもよい。方向性結合器２０２は、電力伝送用キャリアに重畳される変調信号をキャリアから分離して受信回路２１４に伝送する。ただし、方向性結合器２０２は、設けない構成としてもよい。なお、大電力を伝送する場合などには、本実施の形態に示すように設けたほうが好適である。
このように受電装置２００は、非接触給電部２３０と、無線通信部２４０と、を一体に形成し、図１に示した受電装置の受電用コイル１０８に複数の回路及び機器を接続することで構成している。
一方、送電装置２５０は、容量素子２５２と、送電用共鳴コイル２５４と、送電用コイル２５６と、高周波電源２５８と、を有している。
ここで、受電装置２００と送電装置２５０の動作について以下説明を行う。
受電装置２００は、受電用共鳴コイル１０４と、送電装置２５０に設けられた送電用共鳴コイル２５４が共鳴することで電力が伝送される。また、受電用共鳴コイル１０４と受電用コイル１０８は電磁結合方式により、受電用共鳴コイル１０４に伝送された電力は受電用コイル１０８に伝送される。
受電用コイル１０８に伝送された電力は、方向性結合器２０２、整流回路２０８、及びＤＣＤＣコンバータ２１０を介して負荷２１２に伝送される。すなわち、受電用コイル１０８に伝送された電力は、非接触給電部２３０へ伝送される。
なお、ＤＣＤＣコンバータ２１０は、整流回路２０８で整流した電流を後段の負荷２１２が必要とする所望の電流（電力）に変換する変換器である。
また、負荷２１２は、非接触による給電を受けることで作用できるデバイスであればよい。例えば、バッテリー、電動モータ、電球等があり、具体的には携帯電話等のバッテリーで動作する電子機器などが挙げられる。
また、方向性結合器２０２は、無線通信部２４０が有する受信回路２１４と電気的に接続している。しかし、非接触給電システムを行う場合において、受電装置２００に設けられた無線通信部２４０は、機能しない。
送電装置２５０は、高周波電源２５８から出力される交流信号の周波数（発振周波数）が、送電用コイル２５６に与えられる。送電用コイル２５６に送電された電力は、電磁結合方式により送電用共鳴コイル２５４に送電される。また、送電用共鳴コイル２５４は、容量素子２５２が設けられており、送電用共鳴コイル２５４の自己共振周波数を容量素子２５２により、調整することができる。
なお、高周波電源２５８から出力される交流信号の周波数に特に限定はなく、共鳴方式で送電装置２５０から受電装置２００に電力が伝送できる発振周波数であればよい。共鳴方式による電磁波の発振周波数は、例えば、数ｋＨｚの周波数帯から数ＧＨｚの周波数帯において利用可能である。
以上のように、送電装置２５０の高周波電源２５８で生成された電力は、送電用共鳴コイル２５４と、受電装置２００の受電用共鳴コイル１０４との間の共鳴（共鳴方式）により伝送することができる。このように、電磁結合方式の非接触給電とは異なり、共鳴方式の非接触給電を用いることで、給電可能な範囲が広くすることができ、高い伝送効率を実現できる。
次に、図２に示した受電装置２００を用いた無線通信システムについて、図３を用いて説明を行う。
なお、図１、及び図２に示した構成と同様の機能を有する部分については、同様の符号を用い、その説明は省略する。
図３は、図２に示した受電装置２００と、別途設けられた通信装置２７０との間で無線通信システムの方法を示すブロック図である。なお、図３に示すブロック図では、受電装置２００、及び通信装置２７０内の回路を機能毎に分類し、互いに独立したブロックとして示している。ただし、実際の受電装置２００、及び通信装置２７０の回路は機能毎に完全に切り分けることが難しく、一つの回路が共通して複数の機能を有することもある。また、複数の回路で一つのブロックに対応した機能を実現する構成を有することもある。
図３に示す受電装置２００は、共鳴方式によって高周波電圧が生成される受電用共鳴コイル１０４と、受電用共鳴コイル１０４との電磁誘導によって高周波電圧が生成される受電用コイル１０８と、を有し、受電用共鳴コイル１０４または受電用コイル１０８の少なくともいずれか一方は、電磁誘導によって搬送波または振幅変調波による信号が受信される。
また、受電用コイル１０８は、非接触給電部２３０と、無線通信部２４０と、電気的に接続され、非接触給電部２３０は、受電用コイル１０８より生成された高周波電圧が整流される整流回路２０８と、整流回路２０８と電気的に接続されたＤＣＤＣコンバータ２１０と、ＤＣＤＣコンバータ２１０により変換された電力が与えられる負荷２１２と、を有し、無線通信部２４０は、受電用共鳴コイル１０４または受電用コイル１０８の少なくともいずれか一方が受信した信号を受信する受信回路２１４と、受信回路２１４が受信した信号を制御する受信用コントローラ２２０と、受信用コントローラ２２０と電気的に接続された変調トランジスタ２０６と、変調トランジスタ２０６と電気的に接続された負荷変調素子２０４と、を有し、非接触給電部２３０と、無線通信部２４０と、が一体に形成されている。
また、受電装置２００は、方向性結合器２０２を含む構成としてもよい。方向性結合器２０２は、電力伝送用キャリアに重畳される変調信号をキャリアから分離して受信回路２１４に伝送する。また、方向性結合器２０２は、受信回路２１４、及び受信用コントローラ２２０と電気的に接続している。受信回路２１４は、ローパスフィルタ（フィルタ回路の一つ）、増幅回路、復調回路などの複数の回路により構成することができる。
なお、無線通信を行う場合において、非接触給電部２３０は、機能しない。ただし、受信信号の命令に応じて、バッテリー残量などを参照し、返信する機能などを有していてもよい。
通信装置２７０は、アンテナ２７２と、方向性結合器２７４と、変調回路２７６と、発振器２７８と、受電回路２８０と、通信用コントローラ２８２と、整合回路２８４と、を有している。
なお、発振器２７８が発振する周波数帯に特に限定はなく、任意の周波数帯を適宜用いることができる。具体的には、周波数３ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ（例えば１３．５６ＭＨｚ）のＨＦ帯、周波数３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ（例えば４３３ＭＨｚ、９５３ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ）のＵＨＦ帯、周波数１３５ｋＨｚ等を用いればよい。
また、通信装置２７０は、所謂リーダ／ライタとしての機能を有する。また、受電回路２８０は、受電装置２００に設けられた受信回路２１４と同様に、ローパスフィルタ、増幅回路、復調回路などの複数の回路により構成することができる。
無線通信を行う方法としては、通信装置２７０に設けられたアンテナ２７２と、受電装置２００に設けられた受電用共鳴コイル１０４または受電用コイル１０８の少なくともいずれか一方と、電磁誘導によって搬送波または振幅変調波による信号が受信され、無線通信を行うことができる。
具体的には、まず、通信装置２７０から受電装置２００へのデータの送信として、通信装置２７０に設けられた発振器２７８により、搬送波を発振する。次に、変調回路２７６により、搬送波に変調波を重畳して振幅変調波を生成する。その後、振幅変調波は、整合回路２８４、及び方向性結合器２７４を介してアンテナ２７２へ出力される。アンテナ２７２に出力された振幅変調波は、受電装置２００に設けられた受電用共鳴コイル１０４または受電用コイル１０８のいずれか一方により受信される。受電用コイル１０８に与えられた振幅変調波は、方向性結合器２０２、及び受信回路２１４を介して受信用コントローラ２２０へ与えられる。以上の動作により、通信装置２７０から発振された搬送波による信号は、受電装置２００へ送信される。
一方、受電装置２００から通信装置２７０へのデータの返信としては、受電装置２００に設けられた受信用コントローラ２２０から、変調トランジスタ２０６、及び負荷変調素子２０４を介して受電用コイル１０８へ信号（電力）が送られる。受電用コイル１０８へ与えられた信号は、電磁結合方式により受電用共鳴コイル１０４にも与えられる。また、通信装置２７０は、受電用コイル１０８、または受電用共鳴コイル１０４に与えられた信号を、アンテナ２７２を介して受信する。受信された信号は、方向性結合器２７４、及び受電回路２８０を介して通信用コントローラ２８２へ与えられる。以上の動作により、受電装置２００からの信号は、通信装置２７０へ返信される。
このように、本実施の形態に示した受電装置２００は、受電用共鳴コイル１０４、または受電用コイル１０８の少なくともいずれか一方と、アンテナ２７２と、の間で搬送波または振幅変調波による信号が送受信することができる。すなわち、受電用共鳴コイル１０４または受電用コイル１０８を用いて、無線通信を行うことができる。
なお、本実施の形態においては、受電装置２００と、送電装置２５０及び通信装置２７０と、を各々設ける構造について例示したが、送電装置２５０と通信装置２７０を組み合わせた一つの装置としてもよい。
以上のように、本実施の形態に示した受電装置は、非接触給電システムと、無線通信システムと、２つの機能に対応し、高い伝送効率を実現できる。
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
（実施の形態２）
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した受電装置を用いた非接触給電システムを適用できる用途について説明する。なお、本発明の一態様に係る受電装置を用いた非接触給電システムを適用できる用途としては、例えば携帯型の電子機器である、デジタルビデオカメラ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機又は電子書籍等）などが挙げられる。以下、一例について図面を用いて説明する。
図４（Ａ）は携帯電話及び携帯情報端末を非接触給電システムの用途とする一例であり、送電装置７００、電源プラグ７０２、受電装置７０６を有する携帯電話７０４、及び受電装置７１０を有する携帯電話７０８によって構成されている。上記実施の形態で説明した受電装置を用いた非接触給電システムは、送電装置７００と受電装置７０６との間、及び送電装置７００と受電装置７１０との間で適用することができる。
例えば、送電装置７００には、実施の形態１の図２に示す送電装置２５０の構成が適用でき、受電装置７０６及び受電装置７１０には、実施の形態１の図２、及び図３に示す受電装置２００の構成が適用できる。また、電源プラグ７０２は、外部に設けられた電源（図示しない）と接続される。
このように、本実施の形態に示す受電装置は、一つの送電装置に対して、複数の受電装置（受電装置７０６、及び受電装置７１０）とすることもできる。また、非接触給電システムとして、共鳴方式により給電することができるため、給電可能な範囲を広くすることができ、高い伝送効率を実現できる。
ここで、図４（Ａ）に示した受電装置７１０を有する携帯電話７０８の詳細について、図４（Ｂ）、及び図４（Ｃ）を用いて説明を行う。図４（Ｂ）、及び図４（Ｃ）は携帯電話の斜視図に相当する。
図４（Ｂ）は、携帯電話７０８の表面側（表示面側）を示しており、表面側の筐体７１１と、スピーカ部７１２、表示部７１３、マイク部７１４、端子部７１６、端子部７２２により構成されている。
図４（Ｃ）は、携帯電話７０８の裏面側を示しており、裏面側の筐体７１８、端子部７１６、端子部７２２、カメラモジュール７２３、レンズ部７２４、ライト７２６により構成されている。また、裏面側の筐体７１８の内部には、受電装置７１０、及びバッテリー７２８が格納されている。
例えば、受電装置７１０には、実施の形態１の図２、及び図３に示す受電装置２００の構成が適用できる。また、バッテリー７２８には、実施の形態１の図２、及び図３に示す負荷２１２とすることで、受電装置７１０で供給された電力をバッテリー７２８へ充電することができる。
また、携帯電話７０８に格納された受電装置７１０は、無線通信を行うこともできる。
以上のように、本実施の形態に示した受電装置は、非接触給電と、無線通信と、２つの機能に対応し、高い伝送効率を実現できる。
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
本実施例においては、実施の形態１の図１に示した受電装置を用いて、簡易的な構成にて非接触給電システムの評価を実施した。図５及び図６を用いて説明を行う。
図５（Ａ）は、基板５０２を第１の面からみた受電装置５００の平面図であり、図５（Ｂ）は、基板５０２を第２の面からみた受電装置５００の平面図であり、図５（Ｃ）は、図５（Ａ）、及び図５（Ｂ）に示す破線Ｘ２−Ｙ２における断面図に相当する。また、図５（Ｄ）は、送電装置５５０の平面図を示しており、図５（Ｅ）は、図５（Ｄ）に示す破線Ｖ−Ｗの断面図に相当する。
受電装置５００は、基板５０２と、受電用共鳴コイル５０４と、容量素子５０６と、受電用コイル５０８と、配線５１０と、ソケット５１２と、電球５１４と、を有している。
なお、基板５０２については、縦＝７．２ｃｍ、横＝４．２ｃｍ、厚さ＝０．７ｍｍのガラスエポキシ材質の基板を用い、受電用共鳴コイル５０４については、コイル幅＝１ｍｍ、コイル間隔＝１ｍｍ、コイル巻き数＝４巻、コイル厚＝３５μｍの銅線を用い、受電用コイル５０８としては、コイル幅＝１ｍｍ、コイル巻き数＝１巻、コイル厚＝３５μｍの銅線を用いた。また、容量素子５０６は、容量＝５９ｐＦのＲＦ用チップコンデンサを用いた。また、配線５１０については、受電用コイル５０８に接続されており、ソケット５１２を介して電球５１４と電気的に接続されている。すなわち、受電用コイル５０８に電力が与えられた場合、電球５１４が点灯する構成である。
次に、送電装置５５０は、送電台５２０と、送電用共鳴コイル５２２と、を有している。
なお、送電台５２０については、縦＝２０ｃｍ、横＝２０ｃｍ、厚さ＝１ｃｍの発泡スチロール板を用い、送電用共鳴コイル５２２については、コイル外径＝１５ｃｍ、コイル間隔＝１ｃｍ、コイル巻き数＝３巻、コイル直径＝３ｍｍの銅線を用いた。なお、送電台５２０には、５ｃｍ間隔に測定点を表すＰ１乃至Ｐ９の計９点の座標が付記してある。
また、送電装置５５０の条件としては、送電電力＝１Ｗ、発振周波数＝１５．３０ＭＨｚ、送電用共鳴コイル５２２の自己共振周波数＝１４．９５ＭＨｚとした。
以上の構成により、本実施例においては、受電装置５００に設けられた受電用共鳴コイル５０４と、送電装置５５０に設けられた送電用共鳴コイル５２２と、を用いて共鳴方式による非接触給電を行った。
送電装置５５０から与えられた電力は、受電装置５００に設けられた受電用共鳴コイル５０４と、受電用コイル５０８と、配線５１０と、ソケット５１２と、を介して電球５１４に与えられる。なお、評価座標としては、図５（Ｄ）に示す座標Ｐ１乃至Ｐ９において実施した。
図６にＰ１乃至Ｐ９の電球５１４の点灯結果を示す。
図６より、Ｐ１乃至Ｐ９の全ての座標において、電球５１４が点灯することが確認できた。また、明るさが略均一であり、別途測定（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製、型番：ネットワークアナライザ Ｎ５２３０Ａを用いて測定）した結果、伝送効率が８０〜９５％と高い結果であることも確認された。
以上のように、本実施例で評価した受電装置は、広範囲で高い伝送効率であることが確認された。
本実施例は、他の実施例、または他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
本実施例においては、実施の形態１の図１に示した受電装置を用いて、簡易的な構成にて無線通信システムの評価を実施した。図７を用いて説明を行う。
図７（Ａ）は、基板６０２を第１の面からみた受電装置６００の平面図であり、図７（Ｂ）は、基板６０２を第２の面からみた受電装置６００の平面図であり、図７（Ｃ）は、図７（Ａ）、及び図７（Ｂ）に示す破線Ｘ３−Ｙ３における断面図に相当する。
受電装置６００は、基板６０２と、受電用共鳴コイル６０４と、容量素子６０６と、受電用コイル６０８と、配線６１０と、チップ６１２と、を有している。
なお、基板６０２については、縦＝７．２ｃｍ、横＝４．２ｃｍ、厚さ＝０．７ｍｍのガラスエポキシ材質の基板を用い、受電用共鳴コイル６０４については、コイル幅＝１ｍｍ、コイル間隔＝１ｍｍ、コイル巻き数＝４巻、コイル厚＝３５μｍの銅線を用い、受電用コイル６０８としては、コイル幅＝１ｍｍ、コイル巻き数＝１巻、コイル厚＝３５μｍの銅線を用いた。また、配線６１０については、受電用コイル６０８に接続されており、チップ６１２と電気的に接続されている。すなわち、受電用コイル６０８に電力が与えられた場合、チップ６１２が動作する構成である。
また、図７（Ｄ）は、本実施例の受電装置と、別途設けられた通信装置との間で、電磁結合方式による無線通信を示すブロック図であり、受電装置６００と、信号解析装置６２０と、アンテナ６３２、通信用コントローラ６３４、及び負荷６３６からなる通信装置６３０と、で構成されている。なお、図７（Ｄ）に示すブロック図では、受電装置及び通信装置内の回路を機能毎に分類し、互いに独立したブロックとして示している。
なお、通信用コントローラ６３４は、ローパスフィルタ、トランス、整流回路など各種回路、及び機器などにより構成されている。
また、受電装置６００は、信号解析装置６２０と電気的に接続されており、信号解析装置６２０は、受電装置６００が無線によりデータの通信を実施した場合における信号解析を行うことのできる装置である。
本実施例においては、受電装置６００と、通信装置６３０に設けられたアンテナ６３２との距離を３５ｍｍ〜３００ｍｍの間で変化させて、受電装置６００がデータを受信したか評価を行った。また、通信装置６３０の出力電力を、０ｄｂｍ、１０ｄｂｍ、２０ｄｂｍの３条件において評価した。評価結果を表１に示す。
なお、表１において、通信装置６３０からの出力に対し、受電装置６００が、正確なデータを受信した場合には○を、一部でも異なるデータを受信した場合には△を、データが受信できなかった場合には×を示す。
表１に示すように、０ｄｂｍにおいては、９０〜１３０ｍｍの範囲でデータを正確に受信し、１７０〜２１０ｍｍの範囲で一部異なるデータを受信している。また、１０ｄｂｍにおいては、３５〜１７０ｍｍの範囲でデータを正確に受信し、２１０〜３００ｍｍの範囲で一部異なるデータを受信している。また、２０ｄｂｍにおいては、３５〜２５０ｍｍの範囲でデータを正確に受信し、３００ｍｍの範囲で一部異なるデータを受信している。
以上のように、本実施例に示した受電装置は、無線通信ができることが確認された。
本実施例は、他の実施例、または他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
１０２ 基板
１０４ 受電用共鳴コイル
１０６ 容量素子
１０８ 受電用コイル
２００ 受電装置
２０２ 方向性結合器
２０４ 負荷変調素子
２０６ 変調トランジスタ
２０８ 整流回路
２１０ ＤＣＤＣコンバータ
２１２ 負荷
２１４ 受信回路
２２０ 受信用コントローラ
２３０ 非接触給電部
２４０ 無線通信部
２５０ 送電装置
２５２ 容量素子
２５４ 送電用共鳴コイル
２５６ 送電用コイル
２５８ 高周波電源
２７０ 通信装置
２７２ アンテナ
２７４ 方向性結合器
２７６ 変調回路
２７８ 発振器
２８０ 受電回路
２８２ 通信用コントローラ
２８４ 整合回路
５００ 受電装置
５０２ 基板
５０４ 受電用共鳴コイル
５０６ 容量素子
５０８ 受電用コイル
５１０ 配線
５１２ ソケット
５１４ 電球
５２０ 送電台
５２２ 送電用共鳴コイル
５５０ 送電装置
６００ 受電装置
６０２ 基板
６０４ 受電用共鳴コイル
６０６ 容量素子
６０８ 受電用コイル
６１０ 配線
６１２ チップ
６２０ 信号解析装置
６３０ 通信装置
６３２ アンテナ
６３４ 通信用コントローラ
６３６ 負荷
７００ 送電装置
７０２ 電源プラグ
７０４ 携帯電話
７０６ 受電装置
７０８ 携帯電話
７１０ 受電装置
７１１ 筐体
７１２ スピーカ部
７１３ 表示部
７１４ マイク部
７１６ 端子部
７１８ 筐体
７２２ 端子部
７２３ カメラモジュール
７２４ レンズ部
７２６ ライト
７２８ バッテリー

Claims (4)

  1. 共鳴方式によって高周波電圧が生成される受電用共鳴コイルと、
    前記受電用共鳴コイルとの電磁誘導によって前記高周波電圧が生成される受電用コイルと、を有し、
    前記受電用共鳴コイルまたは前記受電用コイルの少なくともいずれか一方が電磁誘導によって搬送波または振幅変調波による信号が受信され、
    前記受電用コイルは、非接触給電部と、無線通信部と、電気的に接続され、
    前記非接触給電部は、
    前記受電用コイルより生成された前記高周波電圧が整流される整流回路と、
    前記整流回路と電気的に接続された変換器と、
    前記変換器により変換された電力が与えられる負荷と、を有し、
    前記無線通信部は、
    前記信号を受信する受信回路と、
    前記受信回路が受信した前記信号を制御する受電用コントローラと、
    前記受電用コントローラと電気的に接続された変調トランジスタと、
    前記変調トランジスタと電気的に接続された負荷変調素子と、を有し、
    前記非接触給電部と、前記無線通信部と、が一体に形成された受電装置。
  2. 共鳴方式によって高周波電圧が生成される受電用共鳴コイルと、
    前記受電用共鳴コイルとの電磁誘導によって前記高周波電圧が生成される受電用コイルと、を有し、
    前記受電用共鳴コイルまたは前記受電用コイルの少なくともいずれか一方が電磁誘導によって搬送波または振幅変調波による信号が受信され、
    前記受電用コイルは、非接触給電部と、無線通信部と、電気的に接続され、
    前記非接触給電部は、
    前記受電用コイルより生成された前記高周波電圧が整流される整流回路と、
    前記整流回路と電気的に接続された変換器と、
    前記変換器により変換された電力が与えられる負荷と、を有し、
    前記無線通信部は、
    前記信号を受信する受信回路と、
    前記受信回路が受信した前記信号を制御する受電用コントローラと、
    前記受電用コントローラと電気的に接続された変調トランジスタと、
    前記変調トランジスタと電気的に接続された負荷変調素子と、を有し、
    前記受電用共鳴コイルと前記受電用コイルは、少なくとも一部が重なって配置され、
    前記非接触給電部と、前記無線通信部と、が一体に形成された受電装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載の受電装置と、
    前記高周波電圧を生成する高周波電源、前記高周波電圧が印加される送電用コイル、及び前記送電用コイルとの電磁誘導によって前記高周波電圧が生成される送電用共鳴コイルからなる送電装置と、を有し、
    前記送電用共鳴コイルと前記受電装置の磁界共鳴によって、前記高周波電圧が生成される非接触給電システム。
  4. 請求項１または請求項２に記載の受電装置と、
    搬送波を発振する発振器、前記搬送波を振幅変調波に変調する変調回路、前記振幅変調波を整合する整合回路、及び前記整合回路と電気的に接続されアンテナからなる通信装置と、を有し、
    前記アンテナと前記受電装置の電磁誘導によって、搬送波または振幅変調波による信号が送受信される無線通信システム。
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