JP2016136698A - Antenna structure, non-contact power transmission mechanism, and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非接触で電力を伝送するアンテナ構造体に関する。 The present invention relates to an antenna structure that transmits power without contact.
例えば、特許文献1には、受電ユニットに対して非接触で電力を伝送する送電ユニット(アンテナ構造体)が開示されている。
For example,
特許文献1に開示された送電ユニットは、送電コイル(送電アンテナ)と、送電コイルを囲む送電側シールド部とを備えており、受電ユニットは、受電コイル(受電アンテナ)と、受電コイルを囲む受電側シールド部とを備えている。電力伝送の際、送電コイルと受電コイルとは、所定方向において対向するように配置される。このように配置された送電コイルは、受電コイルに対して、非接触で電力を伝送する。特許文献1によれば、送電側シールド部及び受電側シールド部の2つのシールド部を適切に構成し配置することで、電力伝送の際に生じるノイズを抑制できる。
The power transmission unit disclosed in
非接触電力伝送の普及に伴い、非接触電力伝送の際に生じるノイズを、より効果的に抑制可能な構造を有するアンテナ構造体が求められている。 With the spread of non-contact power transmission, there is a demand for an antenna structure having a structure that can more effectively suppress noise generated during non-contact power transmission.
そこで、本発明は、この要望に応えることができるアンテナ構造体を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an antenna structure that can meet this demand.
本発明によれば、第1のアンテナ構造体として、
シールド部材と、送電アンテナとを備えたアンテナ構造体であって、
前記シールド部材は、上下方向に沿って延びる筒状部を有しており、
前記筒状部は、前記上下方向と直交する所定平面において収容空間を囲んでおり、
前記筒状部は、金属シートと、磁性シートとからなり、
前記金属シートは、前記所定平面において前記磁性シートを囲んでおり、
前記送電アンテナは、前記所定平面において前記磁性シートと前記収容空間との間に位置するように設けられており、
前記送電アンテナは、前記収容空間の内部に収容された受電アンテナに対して非接触で電力を伝送する
アンテナ構造体が得られる。
According to the present invention, as the first antenna structure,
An antenna structure including a shield member and a power transmission antenna,
The shield member has a cylindrical portion extending along the vertical direction,
The cylindrical portion surrounds the accommodating space in a predetermined plane orthogonal to the up-down direction,
The cylindrical portion is composed of a metal sheet and a magnetic sheet,
The metal sheet surrounds the magnetic sheet in the predetermined plane;
The power transmission antenna is provided so as to be positioned between the magnetic sheet and the accommodation space in the predetermined plane,
As the power transmission antenna, an antenna structure that transmits power in a contactless manner with respect to the power receiving antenna housed in the housing space is obtained.
また、本発明によれば、第2のアンテナ構造体として、第1のアンテナ構造体であって、
請求項1記載のアンテナ構造体であって、
前記送電アンテナは、前記上下方向と平行な中心軸の周りを巻回する送電コイルを有している
アンテナ構造体が得られる。
Moreover, according to the present invention, the second antenna structure is a first antenna structure,
The antenna structure according to
As the power transmission antenna, an antenna structure having a power transmission coil wound around a central axis parallel to the vertical direction can be obtained.
また、本発明によれば、第3のアンテナ構造体として、第1のアンテナ構造体であって、
前記送電アンテナは、前記上下方向と直交する中心軸の周りを巻回する送電コイルを有している
アンテナ構造体が得られる。
Further, according to the present invention, the third antenna structure is a first antenna structure,
As the power transmission antenna, an antenna structure having a power transmission coil wound around a central axis orthogonal to the vertical direction can be obtained.
また、本発明によれば、第4のアンテナ構造体として、第1乃至第3のいずれかのアンテナ構造体であって、
前記送電アンテナには、前記送電アンテナの外部の送電回路から第1導電線を介して交流電流が供給され、
前記シールド部材の前記金属シートは、前記第1導電線に接続されている
アンテナ構造体が得られる。
According to the present invention, as the fourth antenna structure, any one of the first to third antenna structures,
An alternating current is supplied to the power transmission antenna from the power transmission circuit outside the power transmission antenna via the first conductive line,
The metal sheet of the shield member provides an antenna structure that is connected to the first conductive wire.
また、本発明によれば、第1の非接触電力伝送機構として、第1乃至第4のいずれかのアンテナ構造体と、前記受電アンテナとを備えた
非接触電力伝送機構が得られる。
Further, according to the present invention, as the first non-contact power transmission mechanism, a non-contact power transmission mechanism including any one of the first to fourth antenna structures and the power receiving antenna can be obtained.
また、本発明によれば、第2の非接触電力伝送機構として、第1の非接触電力伝送機構であって、
前記受電アンテナは、前記上下方向と平行な中心軸の周りを巻回する受電コイルを有している
非接触電力伝送機構が得られる。
Further, according to the present invention, as the second contactless power transmission mechanism, the first contactless power transmission mechanism,
A non-contact power transmission mechanism in which the power receiving antenna has a power receiving coil wound around a central axis parallel to the vertical direction can be obtained.
また、本発明によれば、第3の非接触電力伝送機構として、第2の非接触電力伝送機構であって、
前記受電アンテナは、磁性部材を有しており、
前記磁性部材は、前記所定平面において前記受電コイルに囲まれている
非接触電力伝送機構が得られる。
Further, according to the present invention, as the third contactless power transmission mechanism, the second contactless power transmission mechanism,
The power receiving antenna has a magnetic member,
The non-contact power transmission mechanism in which the magnetic member is surrounded by the power receiving coil in the predetermined plane can be obtained.
また、本発明によれば、第4の非接触電力伝送機構として、第1の非接触電力伝送機構であって、
前記受電アンテナは、前記上下方向と直交する中心軸の周りを巻回する受電コイルを有している
非接触電力伝送機構が得られる。
Further, according to the present invention, as the fourth contactless power transmission mechanism, the first contactless power transmission mechanism,
A non-contact power transmission mechanism in which the power receiving antenna has a power receiving coil wound around a central axis orthogonal to the vertical direction can be obtained.
また、本発明によれば、第5の非接触電力伝送機構として、第1乃至第4のいずれかの非接触電力伝送機構であって、
前記受電アンテナは、受電回路基板と接続されており、
前記収容空間は、前記受電アンテナと、前記受電回路基板とを収容可能である
非接触電力伝送機構が得られる。
According to the present invention, as the fifth contactless power transmission mechanism, any one of the first to fourth contactless power transmission mechanisms,
The power receiving antenna is connected to a power receiving circuit board,
A non-contact power transmission mechanism capable of accommodating the power receiving antenna and the power receiving circuit board is obtained in the housing space.
また、本発明によれば、第1の電子機器として、第1乃至第4のいずれかのアンテナ構造体を備えた
電子機器が得られる。
According to the present invention, an electronic device including any one of the first to fourth antenna structures can be obtained as the first electronic device.
本発明によるアンテナ構造体は、シールド部材と、送電アンテナとを備えている。シールド部材の筒状部は、金属シートと磁性シートとからなり、且つ、上下方向に沿って延びて、上下方向と直交する所定平面(水平面)において収容空間を囲んでいる。送電アンテナは、水平面において磁性シートと収容空間との間に位置するように設けられている。換言すれば、送電アンテナは、シールド部材に囲まれている。また、非接触電力伝送の際、受電アンテナも、収容空間に収容されてシールド部材に囲まれる。この構造により、非接触電力伝送の際に生じるノイズを効果的に抑制できる。 An antenna structure according to the present invention includes a shield member and a power transmission antenna. The cylindrical portion of the shield member is made of a metal sheet and a magnetic sheet, extends along the vertical direction, and surrounds the accommodation space on a predetermined plane (horizontal plane) orthogonal to the vertical direction. The power transmission antenna is provided so as to be positioned between the magnetic sheet and the accommodation space on a horizontal plane. In other words, the power transmission antenna is surrounded by the shield member. In the case of non-contact power transmission, the power receiving antenna is also housed in the housing space and surrounded by the shield member. With this structure, noise generated during non-contact power transmission can be effectively suppressed.
以降の説明において、「上」「下」等の位置を示す用語は、絶対的な位置を示すものではなく、図面における相対的な位置を示すに過ぎない。 In the following description, terms indicating positions such as “upper” and “lower” do not indicate absolute positions, but merely indicate relative positions in the drawings.
図1に示されるように、本発明の実施の形態による電子機器90は、電子ペン(電子機器)98を使用した入力操作が可能なタブレット端末である。後述するように、タブレット端末90は、電子ペン98に非接触で電力を供給する。換言すれば、本実施の形態において、送電側の電子機器は、タブレット端末90であり、受電側の電子機器は、電子ペン98である。但し、本発明による送電側の電子機器は、タブレット端末90に限定されない。また、本発明による受電側の電子機器も、電子ペン98に限定されない。本発明は、様々な電子機器の組み合わせに適用可能である。
As shown in FIG. 1, an
図1乃至図3に示されるように、タブレット端末90には、電子ペン98を挿入可能な保持穴92が形成されている。また、図2及び図3を参照すると、タブレット端末90の内部には、上位装置900と、送電ユニット10とが設けられている。上位装置900は、タブレット端末90の動作を制御する制御回路(図示せず)等の様々な装置を含んでいる。特に、上位装置900は、制御回路や送電ユニット10に対して電力を供給する電源(図示せず)を含んでいる。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
図2及び図3に示されるように、本実施の形態による送電ユニット10は、送電回路基板20と、2つの第1導電線22と、1つの第2導電線24と、2つの第3導電線26と、スイッチ28と、送電アンテナ構造体(アンテナ構造体)30とから構成されている。送電回路基板20には、送電回路200が設けられている。送電回路200は、上位装置900と電気的に接続されている。また、送電回路200は、第1導電線22及び第2導電線24によってアンテナ構造体30と電気的に接続されており、且つ、第3導電線26によってスイッチ28と電気的に接続されている。
2 and 3, the
図3に示されるように、電子ペン98の内部には、受電ユニット40が設けられている。本実施の形態による受電ユニット40は、受電回路基板50と、2つの導電線52と、受電アンテナ構造体60とから構成されている。受電回路基板50には、受電回路500が設けられている。受電回路500は、導電線52によって受電アンテナ構造体60と電気的に接続されている。
As shown in FIG. 3, a
図2及び図3を参照すると、上位装置900の電源(図示せず)は、送電回路200に、電力(直流電流IDC)を供給している。電子ペン98が、保持穴92に挿入されて所定位置(図3の位置)に位置すると、スイッチ28が閉じる。図3を参照すると、スイッチ28が閉じると、送電回路200は、アンテナ構造体30に電力(交流電流IACS)を供給する。アンテナ構造体30は、供給された電力を受電アンテナ構造体60に対して非接触で伝送する。受電アンテナ構造体60は、受けた電力を交流電流IACRとして受電回路500に供給する。後述するように、受電回路500に供給された電力は、電子ペン98の動作電力として蓄積される。
Referring to FIGS. 2 and 3, the power supply (not shown) of the
本実施の形態において、アンテナ構造体30は、受電アンテナ構造体60に対して電磁誘導方式によって電力を伝送する。換言すれば、本実施の形態における非接触電力伝送方式は、電磁誘導方式である。但し、本発明は、電磁誘導方式以外の非接触電力伝送方式にも適用可能である。
In the present embodiment, the
以上の説明から理解されるように、送電ユニット10は、受電ユニット40と共に非接触電力伝送機構80(図4参照)を構成している。以下、非接触電力伝送機構80に含まれるアンテナ構造体30及び受電アンテナ構造体60の構造について詳細に説明する。
As can be understood from the above description, the
図4乃至図6に示されるように、アンテナ構造体30は、シールド部材34と、送電アンテナ36とを備えている。また、アンテナ構造体30は、受電アンテナ構造体60を内部に全体的に収容するための収容空間32を有している。
As shown in FIGS. 4 to 6, the
シールド部材34は、上下方向に沿って延びる筒状部342を有している。筒状部342は、上下方向と直交する所定平面(水平面)において収容空間32を囲んでいる。換言すれば、収容空間32は、筒状部342によって囲まれた空間であり、上方及び下方に開口している。
The
本実施の形態によるシールド部材34は、円筒形状の筒状部342のみから構成されており、収容空間32は、円柱形状を有している。但し、本発明は、これに限られない。収容空間32が受電アンテナ構造体60を収容できる限り、シールド部材34は、様々に構成できる。例えば、シールド部材34は、筒状部342に加えて、収容空間32を下方から部分的に覆う部位を有していてもよい。また、筒状部342は、例えば角筒形状を有していてもよい。
The
筒状部342は、銅やアルミニウムなどの金属からなる金属シート346と、磁性体からなる磁性シート348とから構成されている。金属シート346は、水平面において磁性シート348を囲んでいる。詳しくは、磁性シート348は、あらゆる径方向(詳しくは、収容空間32の上下方向と平行な仮想的な中心軸を中心とする径方向)において金属シート346の内側に位置している。本実施の形態において、金属シート346と磁性シート348とは、互いに貼りあわされている。但し、金属シート346と磁性シート348との間に多少の隙間があってもよい。また、金属シート346と磁性シート348との間に樹脂等の薄い絶縁体が設けられていてもよい。
The
本実施の形態による送電アンテナ36は、樹脂等の絶縁体からなる基部362と、送電コイル364とを有している。基部362は、上下方向に沿って延びる円筒形状を有しており、送電コイル364は、基部362の径方向外側の面上を巻回している。特に、本実施の形態による送電コイル364は、基部362の上下方向と平行な仮想的な中心軸の周りを巻回している。
The
本実施の形態において、基部362は、送電コイル364を巻回させるための部位である。従って、基部362なしでも送電コイル364を巻回できる場合には、基部362を設ける必要はない。また、基部362は、上下方向に沿って延びている限り、様々な形状を有していてよい。更に、送電コイル364は、径方向において基部362の内側に位置していてもよい。
In the present embodiment, the
送電アンテナ36は、径方向において磁性シート348の内側に配置されている。換言すれば、送電アンテナ36は、水平面において磁性シート348と収容空間32との間に位置するように設けられている。詳しくは、送電アンテナ36は、あらゆる径方向において磁性シート348の内側に位置している。本実施の形態において、磁性シート348は、送電アンテナ36の径方向外側の面に固定されている。但し、本発明は、これに限られない。例えば、送電アンテナ36と磁性シート348との間に多少の隙間があってもよい。
The
図4乃至図6に示されるように、受電アンテナ構造体60は、受電アンテナ66を備えている。即ち、本実施の形態による非接触電力伝送機構80は、少なくとも、アンテナ構造体30と、受電アンテナ66とを備えている。本実施の形態による受電アンテナ構造体60は、受電アンテナ66のみを備えている。但し、本発明は、これに限られない。受電アンテナ構造体60は、受電アンテナ66に加えて他の部材を備えていてもよい。
As shown in FIGS. 4 to 6, the power receiving
本実施の形態による受電アンテナ66は、樹脂等の絶縁体からなる基部662と、受電コイル664とを有している。基部662は、上下方向に沿って延びる円筒形状を有しており、受電コイル664は、基部662の径方向外側の面上を巻回している。特に、本実施の形態による受電コイル664は、基部662の上下方向と平行な仮想的な中心軸の周りを巻回している。
The
本実施の形態において、基部662は、受電コイル664を巻回させるための部位である。従って、基部662なしでも受電コイル664を巻回できる場合には、基部662を設ける必要はない。また、基部662は、上下方向に沿って延びている限り、様々な形状を有していてよい。更に、受電コイル664は、径方向において基部662の内側に位置していてもよい。
In the present embodiment, the
図5を参照すると、上下方向において、受電アンテナ66(特に、受電コイル664)のサイズは、収容空間32のサイズ以下である。また、図6を参照すると、径方向において、受電アンテナ66のサイズは、収容空間32のサイズよりも小さい。このため、収容空間32は、受電コイル664全体を内部に収容可能である。
Referring to FIG. 5, the size of the power receiving antenna 66 (particularly, the power receiving coil 664) is equal to or smaller than the size of the
より具体的には、図3、図5及び図6を参照すると、電子ペン98を保持穴92の所定位置(図3の位置)に位置させると、受電コイル664は、全体的に収容空間32の内部に位置する。このとき、受電コイル664は、あらゆる径方向において磁性シート348及び送電コイル364の内側に位置する。
More specifically, referring to FIGS. 3, 5, and 6, when the
以下、以上のように構成された非接触電力伝送機構80(図4参照)の機能を中心に詳細に説明する。 Hereinafter, the function of the non-contact power transmission mechanism 80 (see FIG. 4) configured as described above will be mainly described in detail.
図4及び図5を参照すると、送電アンテナ36の送電コイル364は、第1導電線22によって送電回路基板20の送電回路200と電気的に接続されており、シールド部材34の金属シート346は、第2導電線24によって送電回路200と電気的に接続されている。また、受電アンテナ66の受電コイル664は、導電線52によって、受電回路基板50の受電回路500と電気的に接続されている。
Referring to FIGS. 4 and 5, the
受電アンテナ構造体60の受電アンテナ66が図5の位置にあるとき、アンテナ構造体30の送電アンテナ36は、収容空間32の内部に収容された受電アンテナ66に対して非接触で電力を伝送する。詳しくは、送電アンテナ36の送電コイル364には、送電アンテナ36の外部の送電回路200から第1導電線22を介して電力(交流電流IACS)が供給される。送電コイル364は、供給された電力を、受電アンテナ66の受電コイル664に対して非接触で伝送する。より具体的には、送電コイル364は、交流磁界を生成し、受電コイル664は、この交流磁界を使用して交流電流IACRを生成する。受電コイル664は、生成した交流電流IACRを、導電線52を介して受電回路500に供給する。
When the
上述した非接触電力伝送の際、送電コイル364及び受電コイル664の夫々から不要な電磁波(放射ノイズ)が放射される。また、第1導電線22等の導電路に、放射ノイズに起因する伝導ノイズが生じる。一般的に、放射ノイズ及び伝導ノイズ(以下、「ノイズ」と総称する。)は、タブレット端末90(図1参照)の周辺に位置する電子装置(図示せず)だけでなく、タブレット端末90の上位装置900(図3参照)の動作にも悪影響を及ぼす。
During the above-described contactless power transmission, unnecessary electromagnetic waves (radiation noise) are radiated from the
一方、本実施の形態によれば、ノイズは、送電コイル364及び受電コイル664を囲むシールド部材34(金属シート346及び磁性シート348の夫々)によってシールドされる。換言すれば、本実施の形態によれば、非接触電力伝送機構80の外部に放出されるノイズを低減できる。これにより、タブレット端末90(図1参照)の周辺に位置する電子装置(図示せず)や、タブレット端末90の上位装置900(図3参照)の動作へのノイズの悪影響が防止できる。
On the other hand, according to the present embodiment, noise is shielded by the shield member 34 (each of the
特に、本実施の形態において、送電コイル364及び受電コイル664は、共通のシールド部材34によって囲まれている。換言すれば、従来技術と異なり、送電コイル364に対するシールド部材(送電側シールド部)と、受電コイル664に対するシールド部材(受電側シールド部)とが電気的に分離されていない。このため、送電用シールド部の電位と受電用シールド部の電位とを同一にできる。より具体的には、後に詳述するように、金属シート346の電位を送電回路200の基準電位VBと同一にすることで、ノイズを、より効果的に低減できる。
In particular, in the present embodiment, the
以上の説明から理解されるように、本発明によれば、主として、アンテナ構造体30の新たな構造によってノイズが効果的に抑制される。換言すれば、タブレット端末(電子機器)90(図1参照)は、本発明によるアンテナ構造体30を備えているため、ノイズを効果的に抑制できる。
As understood from the above description, according to the present invention, noise is effectively suppressed mainly by the new structure of the
加えて、本発明によれば、1つのシールド部材34が、2つのシールド部(送電側シールド部及び受電側シールド部)として機能する。このため、部材の点数を削減でき、製造コストが低減できる。
In addition, according to the present invention, one
更に、金属シート346の内側に配置された磁性シート348は、ノイズをシールドできるだけでなく、金属シート346における渦電流の発生を防止できる。詳しくは、非接触電力伝送時に生じた交流磁界は、磁性シート348内に集まる。このため、金属シート346に渦電流が生じ難い。この結果、渦電流損が低減し、電力伝送効率が向上する。
Furthermore, the
更に、受電アンテナ66を収容空間32の内部に収容することにより、送電コイル364は、受電コイル664を外側から囲むことができる。このため、送電コイル364と受電コイル664とが強く電磁結合し、電力伝送効率が向上する。また、平面状の送電コイルと受電コイルとを対向させる従来の電力伝送と異なり、送電コイル364と受電コイル664との間のアンテナ間距離が所定の範囲に保たれる。従って、収容空間32の内部において受電コイル664の水平面における位置が多少ずれたとしても、電力伝送効率が殆ど低下しない。
Furthermore, by accommodating the
更に、本発明によれば、収容空間32が水平面において小さく且つ上下方向において長い(即ち、細長い)空間である場合にも、磁性シート348により送電コイル364の外側の磁路が確保できる。このため、本発明は、本実施の形態のように、携帯機器等の電子機器(例えば、タブレット端末)が電子ペンに対して電力を伝送する場合に、特に効果的である。但し、本発明は、収容空間32が水平面において大きく且つ上下方向において短い空間であっても、十分な効果を奏する。
Furthermore, according to the present invention, the magnetic path outside the
前述したように、金属シート346の電位を送電回路200の基準電位と同一にすることで、ノイズを更に効果的に低減できる。以下、このように構成する場合の具体的な回路構成について説明する。
As described above, by making the potential of the
図13に示されるように、送電回路200は、送電制御部210と、発振駆動回路212と、増幅回路214と、ローパスフィルタ216と、整合回路218と、コモンモードチョークコイル220と、RFチョークコイル230とを有している。受電回路500は、キャパシタ510と、充電制御部520と、整流回路530と、整合回路540とを有している。
As shown in FIG. 13, the
送電制御部210は、スイッチ28(図3参照)が閉じたことを検出すると、発振駆動回路212を制御してキャリア信号SCを発信させる。キャリア信号SCは、増幅回路214に入力される。増幅回路214には、コモンモードチョークコイル220及びRFチョークコイル230を経由して上位装置900から電力(直流電流IDC)が供給されている。増幅回路214は、この電力を使用してキャリア信号SCを増幅させる。増幅されたキャリア信号SCは、ローパスフィルタ216に入力される。ローパスフィルタ216は、高周波成分を減衰させる一方、キャリア信号SCの周波数(キャリア周波数)を通過させる。このため、増幅されたキャリア信号SCは、整合回路218を経由して、電力(交流電流IACS)として送電コイル364に供給される。
The power
受電コイル664は、送電コイル364が生成した交流磁界によって交流電流IACRを生成する。交流電流IACRは、整合回路540を経由して整流回路530に供給され、整流回路530によって直流電流に整流される。この直流電流は、充電制御部520を経由してキャパシタ510に供給される。本実施の形態によるキャパシタ510は、DLキャパシタ(電気二重層キャパシタ)であり、供給された直流電流を電子ペン98の動作電力として蓄積する。また、充電制御部520は、例えばレギュレータによって構成できる。
The
本実施の形態において、シールド部材34(図5参照)の金属シート346は、第1導電線22の一方に接続されている。これにより、金属シート346は、送電回路200の基準電位に接続されている。この結果、金属シート346から送電回路200への電流経路が形成され、送電コイル364等から放射されるノイズの一部は、金属シート346を経由して送電回路200内を電流として流れる。送電回路200内にノイズを流すことで、送電アンテナ構造体30の外に放射されるノイズが減少する。更に、送電回路200内を流れるノイズは、コモンモードチョークコイル220によって減衰する。
In the present embodiment, the
以上の説明から理解されるように、本実施の形態によれば、ノイズを送電回路200内に流すことで、送電アンテナ構造体30の外に放射されるノイズが減少し、送電回路200以外の回路(例えば、上位装置900に含まれる様々な回路)へのノイズの伝播を抑制できる。
As understood from the above description, according to the present embodiment, noise radiated to the outside of the power
本実施の形態によるキャリア周波数は、例えば、1MHz以上、且つ、20MHz以下である。一般的に、キャリア周波数が高くなるほどノイズが生じやすくなる一方、小さな送電コイル364及び受電コイル664によっても、効率的に電力伝送できる。より具体的には、送電コイル364の外径は、3mm以上、且つ、10mm以下にできる。また、磁性シート348の厚さは、0.01mm以上、且つ、0.5mm以下にできる。このため、送電コイル364や受電コイル664を小型の電子装置に搭載し易い。
The carrier frequency according to the present embodiment is, for example, 1 MHz or more and 20 MHz or less. In general, as the carrier frequency becomes higher, noise is more likely to be generated. On the other hand, power can be efficiently transmitted by the small
例えばキャリア周波数が13.56MHzである場合、ノイズを十分に低減するためには、磁性シート348の複素透磁率の実部μ′は、20以上、且つ、300以下であることが好ましく、複素透磁率の虚部μ"は、0以上、且つ、200以下であることが好ましい。虚部μ"を低くすることで、磁性シート348における交流磁界の損失を低減し、電力伝送効率を向上できる。
For example, when the carrier frequency is 13.56 MHz, in order to sufficiently reduce noise, the real part μ ′ of the complex permeability of the
本実施の形態は、既に述べた変形例に加えて、以下に説明するように様々に変形可能である。以下、主として、上述の実施の形態における部位や部材と異なる部位や部材について説明する。一方、以下の変形例の説明において、上述の実施の形態における部位や部材と同じ部位や部材には同じ符号を付し、説明を省略する。 The present embodiment can be variously modified as described below in addition to the modifications already described. Hereinafter, the parts and members different from the parts and members in the above-described embodiment will be mainly described. On the other hand, in the following description of the modified examples, the same reference numerals are assigned to the same parts and members as those in the above-described embodiment, and the description thereof is omitted.
図7を参照すると、第1の変形例による送電ユニット10Aは、送電アンテナ構造体(アンテナ構造体)30Aを備えている。アンテナ構造体30Aは、シールド部材34(図4参照)と少し異なるシールド部材34Aと、収容空間32(図4参照)と少し異なる収容空間32Aとを有している。シールド部材34Aは、シールド部材34と同様に、金属シート346A及び磁性シート348Aからなる筒状部342Aを有している。但し、筒状部342Aの上下方向におけるサイズは、筒状部342(図4参照)よりも大きい。このため、収容空間32Aの上下方向におけるサイズも、収容空間32の上下方向におけるサイズよりも大きい。これにより、非接触電力伝送の際、収容空間32Aは、受電アンテナ66と、受電回路基板50とを両方とも収容可能である。
Referring to FIG. 7, a
非接触電力伝送の際、受電回路基板50の受電回路500にも交流電流IACRが流れる(図5参照)。このため、受電回路500もノイズを発生させる。本変形例によるシールド部材34Aは、受電回路500によって生じたノイズもシールドできる。加えて、収容空間32Aの上下方向におけるサイズを、送電コイル364や受電コイル664の上下方向におけるサイズに比べて十分に大きくできる。このため、送電コイル364や受電コイル664によって生じたノイズを更に効果的にシールドできる。
During non-contact power transmission, an alternating current I ACR also flows through the
図8を参照すると、第2の変形例による受電ユニット40Bは、受電アンテナ構造体60Bを備えている。受電アンテナ構造体60Bは、受電アンテナ66(図6参照)と少し異なる受電アンテナ66Bを有している。より具体的には、受電アンテナ66Bは、基部662及び受電コイル664に加えて磁性部材668Bを有している。本変形例による磁性部材668Bは、円柱形状を有しており、受電アンテナ66Bの内部に保持されている。換言すれば、磁性部材668Bは、水平面において基部662及び受電コイル664に囲まれている。
Referring to FIG. 8, a
磁性部材668Bを設けることで、送電コイル364と受電コイル664とを、より強く電磁結合させることができる。これにより、電力伝送効率を向上できる。
By providing the
本変形例による磁性部材は、円柱形状に限定されず、様々な形状に形成できる。例えば、図9を参照すると、受電ユニット40Cは、受電ユニット40B(図8参照)の変形例(第3の変形例)である。受電ユニット40Cは、受電アンテナ構造体60Cを備えている。受電アンテナ構造体60Cは、受電アンテナ66B(図8参照)と少し異なる受電アンテナ66Cを有している。受電アンテナ66Cは、磁性部材668B(図8参照)に代えて、磁性部材668Cを有している。本変形例による磁性部材668Cは、円筒形状を有しており、受電アンテナ66Cの内部に保持されている。本変形例によっても、電力伝送効率を向上できる。
The magnetic member according to this modification is not limited to a cylindrical shape, and can be formed in various shapes. For example, referring to FIG. 9, the
図10乃至図12を参照すると、第4の変形例による送電ユニット10Dは、送電アンテナ構造体(アンテナ構造体)30Dを備えている。アンテナ構造体30Dは、送電アンテナ36(図4参照)と異なる送電アンテナ36Dを有している。送電アンテナ36Dは、樹脂等の絶縁体からなる基部362Dと、送電コイル364Dとを有している。
Referring to FIGS. 10 to 12, a
本変形例による送電アンテナ36Dは、例えば、送電コイル364Dが形成されたFPC(Flexible printed circuit)を、水平面において円弧形状を有するように撓ませて形成されている。送電コイル364Dは、基部362Dの径方向内側の面上を巻回している。詳しくは、本変形例による送電コイル364Dは、上下方向と直交する仮想的な中心軸の周りを巻回している。
The
送電アンテナ36Dは、径方向において磁性シート348の内側に配置されている。換言すれば、送電アンテナ36Dは、水平面において磁性シート348と収容空間32との間に位置するように設けられている。本変形例において、送電アンテナ36Dは、磁性シート348の径方向内側に固定されている。詳しくは、送電コイル364Dは、円周方向において中心角θを有する扇形の円弧部分に位置している。
The
本変形例による受電ユニット40Dは、受電アンテナ構造体60Dを備えている。受電アンテナ構造体60Dは、受電アンテナ66(図4参照)と異なる受電アンテナ66Dを有している。受電アンテナ66Dは、樹脂等の絶縁体からなる基部662Dと、受電コイル664Dとを有している。
A
本変形例による受電アンテナ66Dは、例えば、受電コイル664Dが形成されたFPCを、水平面において円弧形状を有するように撓ませて形成されている。受電コイル664Dは、基部662Dの径方向外側の面上を巻回している。詳しくは、本変形例による受電コイル664Dは、上下方向と直交する仮想的な中心軸の周りを巻回している。
The
上下方向において、受電アンテナ66Dのサイズは、収容空間32のサイズ以下である。また、径方向において、受電アンテナ66Dのサイズは、収容空間32のサイズよりも小さい。このため、電子ペン98(図3参照)を保持穴92(図3参照)の所定位置(図3の位置)に位置させると、受電アンテナ66Dは、径方向において磁性シート348及び送電アンテナ36Dの内側に位置する(図11及び図12参照)。このとき、受電コイル664Dは、径方向において磁性シート348及び送電コイル364Dの内側に位置できる。詳しくは、受電コイル664Dは、水平面において、中心角θを有する扇形の内部に位置できる。
In the vertical direction, the size of the
本変形例による送電ユニット10D及び受電ユニット40Dによっても、ノイズを効果的に低減できる。また、受電アンテナ66Dは、特に水平面におけるサイズを小さくできるため、小さな電子機器にも搭載し易い。但し、既に述べた実施例及び変形例に比べると、送電コイル364Dと受電コイル664Dとの間の電磁結合は弱く、電力伝送効率は低い。従って、受電アンテナ66Dを搭載するスペースの制限が厳しくない場合には、既に述べた実施例及び変形例の方が好ましい。
Noise can also be effectively reduced by the
本実施の形態は、更に様々に変形可能である。例えば、図2乃至図5を参照すると、保持穴92全体を収容空間32としてもよい。この場合、収容空間32の下端をシールド部材によって塞ぐことで、更に効果的にノイズを低減できる。また、収容空間32の上端に、開閉可能なシールド部材を取り付けてもよい。更に、上述した実施例及び変形例は、様々に組み合わせることができる。
This embodiment can be further variously modified. For example, referring to FIGS. 2 to 5, the entire holding
10,10A,10D 送電ユニット
20 送電回路基板
22 第1導電線
24 第2導電線
26 第3導電線
28 スイッチ
200 送電回路
210 送電制御部
212 発振駆動回路
214 増幅回路
216 ローパスフィルタ
218 整合回路
220 コモンモードチョークコイル
230 RFチョークコイル
30,30A,30D 送電アンテナ構造体(アンテナ構造体)
32,32A 収容空間
34,34A シールド部材
342,342A 筒状部
346,346A 金属シート
348,348A 磁性シート
36,36D 送電アンテナ
362,362D 基部
364,364D 送電コイル
40,40B,40C,40D 受電ユニット
50 受電回路基板
52 導電線
500 受電回路
510 キャパシタ
520 充電制御部
530 整流回路
540 整合回路
60,60B,60C,60D 受電アンテナ構造体
66,66B,66C,66D 受電アンテナ
662,662D 基部
664,664D 受電コイル
668B,668C 磁性部材
80 非接触電力伝送機構
90 タブレット端末(電子機器)
92 保持穴
98 電子ペン(電子機器)
900 上位装置
10, 10A, 10D
32,
92
900 Host device
Claims (10)
前記シールド部材は、上下方向に沿って延びる筒状部を有しており、
前記筒状部は、前記上下方向と直交する所定平面において収容空間を囲んでおり、
前記筒状部は、金属シートと、磁性シートとからなり、
前記金属シートは、前記所定平面において前記磁性シートを囲んでおり、
前記送電アンテナは、前記所定平面において前記磁性シートと前記収容空間との間に位置するように設けられており、
前記送電アンテナは、前記収容空間の内部に収容された受電アンテナに対して非接触で電力を伝送する
アンテナ構造体。 An antenna structure including a shield member and a power transmission antenna,
The shield member has a cylindrical portion extending along the vertical direction,
The cylindrical portion surrounds the accommodating space in a predetermined plane orthogonal to the up-down direction,
The cylindrical portion is composed of a metal sheet and a magnetic sheet,
The metal sheet surrounds the magnetic sheet in the predetermined plane;
The power transmission antenna is provided so as to be positioned between the magnetic sheet and the accommodation space in the predetermined plane,
The power transmission antenna is an antenna structure that transmits power in a non-contact manner to a power receiving antenna housed in the housing space.
前記送電アンテナは、前記上下方向と平行な中心軸の周りを巻回する送電コイルを有している
アンテナ構造体。 The antenna structure according to claim 1,
The said power transmission antenna is an antenna structure which has the power transmission coil wound around the central axis parallel to the said up-down direction.
前記送電アンテナは、前記上下方向と直交する中心軸の周りを巻回する送電コイルを有している
アンテナ構造体。 The antenna structure according to claim 1,
The said power transmission antenna is an antenna structure which has the power transmission coil wound around the central axis orthogonal to the said up-down direction.
前記送電アンテナには、前記送電アンテナの外部の送電回路から第1導電線を介して交流電流が供給され、
前記シールド部材の前記金属シートは、前記第1導電線に接続されている
アンテナ構造体。 An antenna structure according to any one of claims 1 to 3,
An alternating current is supplied to the power transmission antenna from the power transmission circuit outside the power transmission antenna via the first conductive line,
The antenna structure in which the metal sheet of the shield member is connected to the first conductive line.
非接触電力伝送機構。 A contactless power transmission mechanism comprising the antenna structure according to claim 1 and the power receiving antenna.
前記受電アンテナは、前記上下方向と平行な中心軸の周りを巻回する受電コイルを有している
非接触電力伝送機構。 The contactless power transmission mechanism according to claim 5,
The non-contact power transmission mechanism, wherein the power receiving antenna has a power receiving coil wound around a central axis parallel to the vertical direction.
前記受電アンテナは、磁性部材を有しており、
前記磁性部材は、前記所定平面において前記受電コイルに囲まれている
非接触電力伝送機構。 The contactless power transmission mechanism according to claim 6,
The power receiving antenna has a magnetic member,
The non-contact power transmission mechanism, wherein the magnetic member is surrounded by the power receiving coil in the predetermined plane.
前記受電アンテナは、前記上下方向と直交する中心軸の周りを巻回する受電コイルを有している
非接触電力伝送機構。 The contactless power transmission mechanism according to claim 5,
The non-contact power transmission mechanism, wherein the power receiving antenna has a power receiving coil wound around a central axis orthogonal to the vertical direction.
前記受電アンテナは、受電回路基板と接続されており、
前記収容空間は、前記受電アンテナと、前記受電回路基板とを収容可能である
非接触電力伝送機構。 A contactless power transmission mechanism according to any one of claims 5 to 8,
The power receiving antenna is connected to a power receiving circuit board,
The contact space is a non-contact power transmission mechanism capable of storing the power receiving antenna and the power receiving circuit board.
電子機器。 An electronic device comprising the antenna structure according to any one of claims 1 to 4.
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