JP2016208704A - Wireless power transmission system and wireless charging terminal - Google Patents

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康一郎 中瀬
Koichiro Nakase
康一郎 中瀬
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wireless power transmission system capable of charging a plurality of pieces of equipment such as mobile devices concurrently with ease without occupying a wide area.SOLUTION: The wireless power transmission system of the present invention has a power transmission antenna and a power reception antenna. The power reception antenna has an antenna element. The antenna element is provided on a surface having the narrowest width of equipment that comprises the power reception antenna. The power transmission antenna simultaneously faces the antenna elements respectively provided in the plurality of pieces of equipment, and supplies a power to the power reception antennas wirelessly.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

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。   The present invention relates to wireless power transmission technology, and more particularly to a wireless power transmission system that charges a plurality of portable devices.

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。   When charging a battery of a portable device, charging has been performed by supplying power to the portable device from a power outlet using a cable. Charging using cables is reliable, but there are problems such as wear of connectors due to insertion and removal of cables, and deterioration of the working environment due to the increase in the number of cables according to the number of electronic devices.

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。   In recent years, as a technique for solving these problems, a wireless power transmission technique for transmitting power in a non-contact manner using magnetic field coupling between coils has been put into practical use, and charging without a power cable is possible. Patent Document 1 discloses a technique for charging a battery by wirelessly transmitting power from a charger to a mobile phone by magnetic coupling between a coil mounted on a mobile phone and a coil mounted on a charger. Has been. In Patent Document 1, wireless power transmission is performed from one charger to one mobile phone. Patent Document 2 discloses a technique for performing wireless power transmission by magnetic field coupling from one or a plurality of transmitters to a plurality of receivers. Further, technologies relating to wireless power transmission by magnetic field coupling are disclosed in Patent Literature 3 and Patent Literature 4.

特許第4723424号公報Japanese Patent No. 4723424 特表2004−501540号公報Special table 2004-501540 gazette 国際公開第2011/046223号International Publication No. 2011/044623 特開2011−205767号公報JP 2011-205767 A

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。   However, the wireless power transmission devices of Patent Document 1 and Patent Document 2 cannot be charged easily and without occupying a wide place when simultaneously charging a plurality of portable devices.

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。   The wireless power transmission apparatus of Patent Document 1 performs wireless power transmission on a one-to-one basis from a single charger to a portable device that is a single charger. In this case, when charging a plurality of portable devices at the same time, the same number of chargers are required. Therefore, it takes time and effort to install each portable device in a separate charger, and a large space for charging is required.

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。   Since the wireless power transmission device of Patent Document 2 can charge a plurality of devices with a single charger, the effort for installing the portable device in the charger is reduced. However, when charging, the portable device is installed such that the back surface on which the coil is mounted faces the charger. Therefore, in order to charge a plurality of mobile devices at the same time, an area equivalent to or larger than the back surface of the plurality of mobile devices is required, and a wide space for charging is required.

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。   Even in the power transmission systems of Patent Document 3 and Patent Document 4, when a plurality of devices are to be charged at the same time, charging cannot be performed easily and without occupying a wide space.

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。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to easily charge a plurality of devices such as portable devices without occupying a wide space. It is to provide a wireless power transmission system.

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。   A wireless power transmission system according to the present invention includes a power transmission antenna and a power reception antenna, the power reception antenna includes an antenna element, and the antenna element is provided on a surface having the narrowest width of a device including the power reception antenna. The power transmitting antenna wirelessly supplies power to the power receiving antenna simultaneously with the antenna elements respectively provided in the plurality of devices.

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。   A wireless charging terminal according to the present invention includes a power receiving antenna and a housing for receiving power wirelessly, the power receiving antenna including an antenna element, and the antenna element along a surface having the narrowest width of the casing. Is provided.

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。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when charging two or more apparatuses, such as a portable apparatus, the wireless power transmission system which makes it possible to charge simply and without occupying a large place is provided.

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。1 is a perspective view showing a configuration of a wireless power transmission system according to a first embodiment of the present invention. 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。It is a block diagram which shows the structure of the wireless power transmission system of the 1st Embodiment of this invention. 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。It is a figure which shows the structure of the power transmission antenna of the wireless power transmission system of the 1st Embodiment of this invention. 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。It is a figure which shows the structure of the receiving antenna of the wireless power transmission system of the 1st Embodiment of this invention. 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。It is a figure explaining the dimension of the power transmission antenna at the time of calculating the transmission efficiency of the wireless power transmission system of the 1st Embodiment of this invention. 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。It is a figure explaining the dimension of the receiving antenna at the time of calculating the transmission efficiency of the wireless power transmission system of the 1st Embodiment of this invention. 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。It is a figure explaining the positional relationship of the power transmission antenna and power receiving antenna at the time of calculating the transmission efficiency of the wireless power transmission system of the 1st Embodiment of this invention. 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。It is a figure which shows the calculation result of the transmission efficiency of the wireless power transmission system of the 1st Embodiment of this invention. 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。It is a figure which shows the calculation result of the transmission efficiency of the wireless power transmission system of the 1st Embodiment of this invention. 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。It is a perspective view which shows the structure of the wireless power transmission system of the 2nd Embodiment of this invention. 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。It is a block diagram which shows the structure of the wireless power transmission system of the 2nd Embodiment of this invention. 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。It is a figure which shows the structure of the power transmission antenna of the wireless power transmission system of the 2nd Embodiment of this invention. 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。It is a perspective view which shows the structure of the wireless power transmission system of the 3rd Embodiment of this invention. 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。It is a block diagram which shows the structure of the wireless power transmission system of the 3rd Embodiment of this invention.

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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the preferred embodiments described below are technically preferable for carrying out the present invention, but the scope of the invention is not limited to the following.
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a wireless power transmission system according to a first embodiment of the present invention. The wireless power transmission system 10 includes a power transmission antenna 11 and a power reception antenna 12, the power reception antenna 12 includes an antenna element 13, and the antenna element 13 is the narrowest width of the device 14 including the power reception antenna 12. The power transmission antenna 11 wirelessly supplies power to the power receiving antenna 12 simultaneously with the antenna elements 13 provided in the plurality of devices 14 respectively.

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。   The power transmitting antenna 11 and the power receiving antenna 12 are not connected by a conductor. The wireless power transmission system 10 can perform power supply by supplying a microwave band electromagnetic wave from the power transmitting antenna 11 to the antenna element 13 of the power receiving antenna 12.

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。   The power transmission antenna 11 constitutes a part of the charger, and is mounted on the casing of the charger. In FIG. 1, the charger and its housing are not shown. The device 14 (also referred to as a terminal) can be a mobile device such as a mobile phone (also referred to as a mobile terminal). The power receiving antenna 12 is mounted on the device 14. The antenna element 13 of the power receiving antenna 12 is provided on the surface having the narrowest width in the casing of the device 14. In FIG. 1, the antenna element 13 is provided on the bottom surface having the smallest width and the smallest area in the casing of the device 14. The power transmission antenna 11 is provided so as to be simultaneously opposed to the antenna element 13 of the power receiving antenna 12 provided in each of the plurality of devices 14.

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。   With the above configuration, the wireless power transmission system 10 of the present embodiment can charge one or more devices 14 simultaneously and wirelessly. At this time, since the devices 13 are arranged with the narrowest surface facing the power transmission antenna 11, the area of the power transmission antenna 11 can be reduced. That is, it is possible to charge without occupying a wide area.

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。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the wireless power transmission system of this embodiment. The wireless power transmission system 20 is embodied by following the configuration of the wireless power transmission system 10 of FIG. The wireless power transmission system 20 can simultaneously charge one or more portable devices 1 (24-1) to n (24-n) (n in FIG. 2) by the charger 28.

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。   The charger 28 includes an oscillation circuit 21, an amplification circuit 22, and a power transmission antenna 23. The oscillation circuit 21 oscillates a microwave band signal. The amplifier circuit 22 amplifies the microwave band signal oscillated by the oscillation circuit 21 into a power signal necessary for power transmission. The power transmission antenna 23 transmits the amplified power signal as an electromagnetic wave.

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。   The mobile devices 1 to n (24-1 to n) are charged by wirelessly receiving electromagnetic waves transmitted from the power transmission antenna 23. The portable devices 1 to n (24-1 to n) include power receiving antennas 1 to n (25-1 to n), rectifier circuits 1 to n (26-1 to n), and power supply circuits 1 to n (27-1 to 27). n).

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。   The power receiving antennas 1 to n (25-1 to n) receive the power signal transmitted from the power transmitting antenna 23 wirelessly by electromagnetic coupling and supply the power signal to the rectifier circuit. The rectifier circuits 1 to n (26-1 to n) convert a microwave band power signal received by the receiving antenna into a direct current and supply it to the power supply circuit. The power supply circuits 1 to n (27-1 to n) include a voltage conversion circuit, a charge control circuit, and the like, and are connected to a battery of a portable device, a system power supply, and the like. In FIG. 2, the battery and system notation of the portable device are omitted. In FIG. 2, the power receiving antenna, the rectifier circuit, and the power supply circuit are illustrated as being built in the portable device, but some or all of them are mounted on a case that is externally attached to the portable device. May be.

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。   FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a power transmission antenna of the wireless power transmission system of the present embodiment. The power transmission antenna 30 includes a dielectric t32, and a first conductor t31 and a second conductor t33 provided with the dielectric t32.

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。   The first conductor t31 includes a feed line 34, a patch-shaped conductor 36 facing the antenna element 13, and a tapered conductor 35 that connects the feed line 34 and the patch-shaped conductor 36. The reason for connecting with the taper-shaped conductor 35 is to reduce the reflection of the power signal due to the discontinuity of the structure between the feeder line 34 and the patch-shaped conductor 36 when the power signal is input to the feeding point t37. The second conductor t33 is a ground plate, has an outer periphery outside the outer periphery of the first conductor t31, and is connected to the first conductor t31 at a feeding point t37.

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。   The power transmission antenna 30 can be made of a printed wiring board. A feeding point t37 of the power transmission antenna 30 is connected to the amplifier circuit 22 in FIG. The power signal in the microwave band is supplied to the power transmission antenna 30 from the feeding point t37 and transmitted from the power transmission antenna 30 as an electromagnetic wave.

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。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a power receiving antenna of the wireless power transmission system according to the present embodiment. The power receiving antenna 40 includes an antenna element 44 having a dielectric r42, a first conductor r41 and a second conductor r43 provided therebetween, and an area larger than the antenna element 44 connected to the first conductor r41. And a ground plate 45 having As shown in the front view of FIG. 4, the first conductor r41 and the second conductor r43 are aligned on the right end surface, and the second conductor r43 is longer than the first conductor r41. Is short. The first conductor r41 is electrically connected to the ground plate 45 by solder or the like.

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。   A power signal transmitted as an electromagnetic wave from the power transmission antenna 30 is received by the antenna element 44, and is fed from the feeding point r46 provided on each of the first conductor r41 and the second conductor r43 by a coaxial cable or the like. It is sent to a rectifier circuit or the like (see FIG. 2) provided at the subsequent stage.

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。   In addition, although the feeding point r46 is arrange | positioned in the cross-sectional part of each conductor in FIG. 4, it is not limited to this. For example, the feeding point r46 of the first conductor r41 can be provided on the upper surface of the first conductor r41, or can be provided on the ground plate 45. Further, the feeding point r46 of the second conductor r43 can be provided on the lower surface of the second conductor r43.

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。   The antenna element 44 of the power receiving antenna 40 can be manufactured using a printed wiring board. The ground plate 45 can be made of copper. In addition, it is possible to manufacture other than the printed wiring board, and the conductor is not limited to copper.

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。   Next, the transmission efficiency of the wireless power transmission system of this embodiment will be described. For the transmission efficiency, the ratio between the input signal of the power transmission antenna 30 and the output signal of the power reception antenna 40 is calculated by the three-dimensional electromagnetic simulator using the power transmission antenna 30 of FIG. 3 and the power reception antenna 40 of FIG. .

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。   FIG. 5A is a diagram illustrating dimensions of the power transmission antenna 30 when calculating transmission efficiency. FIG. 5B is a diagram for explaining the dimensions of the power receiving antenna 40 when calculating the transmission efficiency. FIG. 6 is a diagram for explaining the positional relationship between the power transmitting antenna 30 and the power receiving antenna 40 when calculating the transmission efficiency.

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。   FIG. 7 is a diagram illustrating a calculation result of the transmission efficiency of the wireless power transmission system of the present embodiment. The horizontal axis represents the ratio D / C of the length D of the second conductor r43 of the antenna element 44 to the length C of the first conductor r41. The vertical axis represents the transmission efficiency (%) per power receiving antenna.

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。   In the calculation of the transmission efficiency in FIG. 7, the dimensions of the patch-shaped conductor 36 of the first conductor r31 of the power transmitting antenna 30 are such that the widths A and B in FIG. 5A are A = 40 mm and B = 25 mm, respectively. The dielectric t32 of the power transmission antenna 30 has a thickness of 1.6 mm and uses a material constant assuming FR4, which is a general-purpose printed circuit board material. The thickness of the dielectric r42 of the antenna element 44 of the power receiving antenna 40 is 1.6 mm, and the material constant assuming FR4 described above is used. The analysis model is a model in which ten power receiving antennas 40 are arranged on one power transmitting antenna 30. Further, each dimension of the antenna element 44 of the power receiving antenna 40 shown in FIG. 5B, that is, the length C of the first conductor r41, the length D of the second conductor r43, the position of the feeding point r46 (the end of the antenna element 44). The distance E) from the part is changed. The width of the first conductor r41 and the second conductor r43 is 2.5 mm.

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。   Furthermore, the position of the feeding point r46 is a position where the transmission efficiency is maximum for each D / C. The dimensions of C are 42 mm, 44 mm, and 46 mm. The power transmitting antenna 30 and the power receiving antenna 40 are spaced by 1 mm as non-contact. In FIG. 6, the positional relationship between the power transmission antenna 30 and the power reception antenna 40 is such that the boundary surface between the patch-shaped conductor 36 and the taper-shaped conductor 35 of the first conductor t31 of the power transmission antenna 30 and the antenna element 44 of the power reception antenna 40. The distance G from the end face is 1 mm.

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。   From FIG. 7, when it is desired to improve the transmission efficiency, for example, when the transmission efficiency per power receiving antenna is set to 4% or more, the D / C may be set to 0.4 to 0.87. The reason why the transmission efficiency is set to 4% or more is as follows. That is, when the wireless power transmission system is considered as a high-frequency equipment, if the high-frequency output (power input to the power transmission antenna) is 50 W or less, no special permission is required for commercialization. In order to satisfy this requirement, the transmission efficiency between the antennas (between the transmitting antenna and one receiving antenna) needs to be 4% or more.

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。
This is because the efficiency of the rectifier circuit is 50%, which can be fully realized with a low-cost silicon Schottky diode and FR4 substrate, and the power supplied to the power supply circuit of the portable device is 1 W even if it is a power-saving device. It is the result estimated based on the following calculation formula as necessary.
50W x "Efficiency per power receiving antenna" x "Number of power receiving antennas" x "Rectifier circuit efficiency" ≥ "Device supply power" x "Number of devices (= Number of power receiving antennas)"
Here, assuming that the “number of power receiving antennas” is 10, the “rectifier circuit efficiency” is 0.5 (50%), the “equipment supply power” is 1 W, and the “number of devices” is 10, the “1 power receiving antenna” Efficiency per unit "≧ 0.04 (4%).

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。   FIG. 8 is a diagram illustrating a calculation result of transmission efficiency when the positional relationship between the power transmitting antenna 30 and the power receiving antenna 40 is changed. 6, the ratio F / D of the length F in which the second conductor r43 of the power receiving antenna 40 overlaps the patch-shaped conductor 36 of the power transmitting antenna 30 on the vertical plane in FIG. 6 to the length D of the second conductor r43. It is. The vertical axis represents the transmission efficiency (%) per power receiving antenna.

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。   In the calculation of the transmission efficiency of FIG. 8, the dimensions of the patch-shaped conductor 36 of the power transmission antenna 30 are such that the widths A and B in FIG. 5A are A = 40 mm and B = 25 mm, respectively. The dielectric t32 of the power transmission antenna 30 has a thickness of 1.6 mm, and uses a material constant assuming FR4, which is a general-purpose printed circuit board material. The dimensions of each part of the antenna element 44 of the power receiving antenna 40 are C = 44 mm, D = 34 mm, and E = 26 mm in FIG. 5B. The dielectric r42 of the power receiving antenna 40 has a thickness of 1.6 mm and uses a material constant assuming the above-described FR4. The power transmitting antenna 30 and the power receiving antenna 40 are spaced by 1 mm as non-contact.

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。   FIG. 8 shows a calculation result of transmission efficiency when an electromagnetic wave having a frequency of 2.5 GHz is used. From FIG. 8, when it is desired to set the efficiency per power receiving antenna to 4% or more, the F / D may be set to 0.16 to 0.55.

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。   In the above wireless power transmission system, the power receiving antenna having the structure of the power receiving antenna 40 is used. However, in addition to the power receiving antenna 40, a general antenna such as a dipole antenna or an inverted F antenna can be used as the power receiving antenna. It is. As an advantage of using the power receiving antenna having the structure of the power receiving antenna 40, it is easy to downsize and easy to mount on the narrowest surface of the portable device.

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。
According to this embodiment, when charging a plurality of devices such as portable devices at the same time, a wireless power transmission system is provided that can be easily charged without occupying a wide space.
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of a wireless power transmission system according to the second embodiment of this invention. The wireless power transmission system 50 includes a power transmission antenna 51 and a power reception antenna 52, and the power reception antenna 52 includes an antenna element 53 on the surface having the narrowest width of a device 54 including the power reception antenna 52. 51 wirelessly supplies power to the power receiving antenna 52 simultaneously with the antenna elements 53 provided in each of the plurality of devices 54. Furthermore, the power transmission antenna 51 has a plurality.

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。   The wireless power transmission system 50 is different from the first embodiment in that it has a plurality of power transmission antennas 51. The plurality of devices 54 are arranged in a distributed manner on the plurality of power transmission antennas 51. The reason why a plurality of power transmission antennas 51 are provided is as follows. If the width of the patch-shaped conductor of the power transmitting antenna 51 (width A in FIG. 5A) is reduced, the power density increases, so that the power received by the antenna element 53 of the power receiving antenna 52 increases and the transmission efficiency improves. However, if the width of the patch-shaped conductor is reduced, the number of power receiving antennas 52, that is, the number of rechargeable devices 54 is reduced. By using a plurality of power transmission antennas 51, it is possible to improve transmission efficiency without reducing the number of rechargeable devices 54.

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。   FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the wireless power transmission system of this embodiment. The wireless power transmission system 60 is embodied by following the configuration of the wireless power transmission system 50 of FIG. The wireless power transmission system 60 can simultaneously charge one or more portable devices 1 (64-1) to n (64-n) (n in FIG. 10) for each power transmission antenna by a charger 69. it can.

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。   The charger 69 includes an oscillation circuit 61, an amplifier circuit 62, a switching circuit 66, a plurality of power transmission antennas 1 to m (63-1 to m) (m units in FIG. 10), a storage circuit 67, and a control circuit 68. Yes. The oscillation circuit 61 oscillates a microwave band signal. The amplifier circuit 62 amplifies the microwave band signal oscillated by the oscillation circuit 61 into a power signal necessary for power transmission. The control circuit 68 refers to the setting of the connection switching timing written in the storage circuit 67 and connects the amplifier circuit 62 and the power transmission antennas 1 to m (63-1 to m) to the switching circuit 66. A control signal to be switched is transmitted. When receiving the control signal, the switching circuit 66 switches the power transmission antennas 1 to m (63-1 to m) that transmit power signals. When the power transmission antennas 1 to m (63-1 to m) are connected to the amplifier circuit 62 by the switching circuit 66, the amplified power signals are transmitted as electromagnetic waves. In FIG. 10, the amplifier circuit 62 is placed at the front stage of the switching circuit 66, but may be placed at the rear stage for each of the power transmission antennas 1 to m (63-1 to m).

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。   The mobile devices 1 to n (64-1 to n) wirelessly transmit electromagnetic waves transmitted from the power transmission antennas 1 to m (63-1 to m) to which the respective mobile devices 1 to n (64-1 to n) are opposed. It is charged by receiving it at The portable devices 1 to n (64-1 to n) include power receiving antennas 1 to n (65-1 to n), a rectifier circuit, and a power supply circuit. In FIG. 10, the notation of the rectifier circuit and the power supply circuit included in each of the mobile devices 1 to n (64-1 to n) is omitted.

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。   The power receiving antennas 1 to n (65-1 to n) are transmitted power signals when the power transmitting antennas 1 to m (63-1 to m), which are opposed to each other, are transmitting electromagnetic waves of power signals. Is wirelessly received by electromagnetic coupling and supplied to the rectifier circuit. The rectifier circuit converts a microwave band power signal received by the power receiving antenna into a direct current and supplies it to the power supply circuit. The power supply circuit includes a voltage conversion circuit, a charge control circuit, and the like, and is connected to a battery of a portable device, a system power supply, and the like. In FIG. 10, notation of a battery and a system included in the portable device is omitted.

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。   FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a power transmission antenna of the wireless power transmission system of the present embodiment. The power transmission antenna 70 includes a plurality of power transmission antennas 1 to m (70-1 to m), and the power transmission antennas 1 to m (70-1 to m) are respectively first conductors t1 to tm (71-1). ~ M). Each of the first conductors t1 to tm (71-1 to m) is opposed to the second conductor t73 with the dielectric t72 interposed therebetween. The second conductor t73 is a ground plate. The second conductor t73 may be a single conductor plate as shown in FIG. 11, or may be a conductor plate divided for each of the first conductors t1 to tm (71-1 to m). Furthermore, each of the power transmission antennas 1 to m (70-1 to m) has feeding points t1 to tm (77-1 to m).

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。   The configuration of the power receiving antenna of the wireless power transmission system of the present embodiment can be the configuration of the power receiving antenna 40 of the first embodiment.

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。
According to this embodiment, when charging a plurality of devices such as portable devices at the same time, a wireless power transmission system is provided that can be easily charged without occupying a wide space.
(Third embodiment)
FIG. 12 is a perspective view illustrating a configuration of a wireless power transmission system according to the third embodiment of this invention. The wireless power transmission system 80 includes a power transmission antenna 81 and a power reception antenna 82, and the power reception antenna 82 includes an antenna element 83 on the surface having the narrowest width of the device 84 including the power reception antenna 82, 81 wirelessly supplies power to the power receiving antenna 82 simultaneously with the antenna elements 83 respectively provided in the plurality of devices 84. Further, two antenna elements 83 are provided for each device 84. Further, two power transmission antennas 81 are provided, and each power transmission antenna 81 is opposed to each of the antenna elements 83 provided for each device 84.

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。   The wireless power transmission system 80 is different from the first embodiment in that the device 84 has a plurality of power receiving antennas 82, and correspondingly, the power transmitting antenna 81 has a plurality. is there. By using a plurality of power receiving antennas 82, when the power obtained from one power receiving antenna 84 is smaller than the power required by the device 84, the mobile device is configured by combining the power received by the plurality of power receiving antennas 84. The required power can be obtained.

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。   FIG. 12 shows an example in which two power receiving antennas 82 are mounted on the device 84. Each of the two power receiving antennas 82 is supplied with power from a separate power transmitting antenna 81. One power receiving antenna mounted on the device 84 receives power from one power transmitting antenna, and the other power receiving antenna receives power from the other power transmitting antenna. Each power transmission antenna 84 can send power to one or more power reception antennas 82.

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。   FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the wireless power transmission system of this embodiment. The wireless power transmission system 90 is embodied by following the configuration of the wireless power transmission system 80 of FIG. The wireless power transmission system 80 can simultaneously charge one or more portable devices 1 (94-1) to n (94-n) (n in FIG. 13) for each power transmission antenna by the charger 99. it can.

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。   The charger 99 includes an oscillation circuit 91, an amplifier circuit 92, a distributor 98, a power transmission antenna 1 (93-1), and a power transmission antenna 2 (93-2). The oscillation circuit 91 oscillates a microwave band signal. The amplification circuit 92 amplifies the microwave band signal oscillated by the oscillation circuit 91 into a power signal necessary for power transmission. The power signal is distributed to power transmission antenna 1 (93-1) and power transmission antenna 2 (93-2) by distributor 98. The power transmission antenna 1 (93-1) and the power transmission antenna 2 (93-2) transmit a power signal distributed to each as an electromagnetic wave.

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。   The mobile devices 1 to n (94-1 to n) each have two power receiving antennas, that is, power receiving antennas 11 to 1n (95-11 to 1n) and power receiving antennas 21 to 2n (95-21 to 2n). Charging is performed by wirelessly receiving electromagnetic waves transmitted from the opposing power transmission antenna 1 (93-1) and power transmission antenna 2 (93-2). For example, in the portable device 1 (94-1), the power signals received by the power receiving antenna 11 (95-11) and the power receiving antenna 21 (95-21) are rectified by the rectifier circuit 11 (96-11) and the rectifier circuit 21 ( 96-21) and converted to direct current and supplied to the power supply circuit 1 (97-1). The power supply circuit 1 (97-1) synthesizes the power signal converted into direct current by the rectifier circuit 11 (96-11) and the rectifier circuit 21 (96-21), and supplies it to a battery, a system power supply, etc. . In FIG. 13, some or all of the rectifier circuit, power supply circuit, battery, and system are not shown.

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。   According to this embodiment, when charging a plurality of devices such as portable devices at the same time, a wireless power transmission system is provided that can be easily charged without occupying a wide space.

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。   The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible within the scope of the invention described in the claims, and these are also included in the scope of the present invention.

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。   Moreover, although a part or all of said embodiment may be described also as the following additional remarks, it is not restricted to the following.

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。
Appendix (Appendix 1)
A power transmitting antenna and a power receiving antenna;
The power receiving antenna has an antenna element, and the antenna element is provided on a surface having the narrowest width of a device including the power receiving antenna.
The wireless power transmission system, wherein the power transmitting antenna supplies power to the power receiving antenna wirelessly while facing simultaneously with the antenna elements respectively provided in the plurality of devices.
(Appendix 2)
The power receiving antenna has a ground plate,
The antenna element has a first conductor r and a second conductor r across a dielectric r,
The second conductor r is provided on a surface of the dielectric r facing the power transmission antenna,
The wireless device according to claim 1, wherein the first conductor r is provided on a surface of the dielectric r opposite to the side facing the power transmitting antenna, and is longer than the second conductor r and connected to the ground plate. Power transmission system.
(Appendix 3)
The wireless power transmission system according to appendix 2, wherein the length of the second conductor r is 0.4 to 0.87 times the length of the first conductor r.
(Appendix 4)
The power transmission antenna has a first conductor t and a second conductor t across a dielectric t,
The first conductor t is provided on a surface of the dielectric t facing the antenna element,
4. The wireless power transmission system according to claim 1, wherein the second conductor t is a ground plate provided on a surface of the dielectric t opposite to the side facing the antenna element. 5.
(Appendix 5)
The wireless power according to appendix 4, wherein the first conductor t includes a feed line and a patch-shaped conductor facing the antenna element, and the feed line and the patch-shaped conductor are connected by a tapered conductor. Transmission system.
(Appendix 6)
The wireless power transmission system according to appendix 4 or 5, wherein the second conductor t has an outer periphery outside the outer periphery of the first conductor t.
(Appendix 7)
The wireless power transmission system according to appendix 5 or 6, wherein a center in the length direction of the second conductor r is farther from the feeder line than a center point in the length direction of the first conductor r.
(Appendix 8)
8. The length of the second conductor r overlapping the patch-shaped conductor is 0.16 to 0.55 times the length of the second conductor r, 8. Wireless power transmission system.
(Appendix 9)
9. The wireless power transmission system according to one of appendices 1 to 8, wherein the power transmission antenna has a plurality.
(Appendix 10)
The wireless power transmission system according to appendix 9, wherein the plurality of power transmission antennas are sequentially switched to transmit power.
(Appendix 11)
The wireless power according to one of appendices 1 to 10, wherein a plurality of the power receiving antennas are provided in the device, each of the power receiving antennas has a power transmitting antenna opposed to each other, and the power received by the plurality of power receiving antennas is combined. Transmission system.
(Appendix 12)
It has a power receiving antenna and a housing for receiving power wirelessly,
The power receiving antenna has an antenna element;
The wireless charging terminal, wherein the antenna element is provided along a surface having the narrowest width of the casing.
(Appendix 13)
The wireless charging terminal according to appendix 12, wherein the antenna element is provided along a surface having the smallest area of the casing.
(Appendix 14)
The power receiving antenna has a ground plate,
The antenna element has a first conductor r and a second conductor r across a dielectric r,
The second conductor r is provided on a surface of the dielectric r that faces the outside of the housing,
The wireless charging according to appendix 12 or 13, wherein the first conductor r is provided on a surface of the dielectric r facing the inside of the housing and is longer than the second conductor r and connected to the ground plate. Terminal.
(Appendix 15)
The wireless charging terminal according to appendix 14, wherein the length of the second conductor r is 0.4 to 0.87 times the length of the first conductor r.
(Appendix 16)
16. The wireless charging terminal according to one of appendices 12 to 15, comprising a plurality of the antenna elements.

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
10, 20, 50, 80, 90 Wireless power transmission system 11, 23, 30, 51, 70, 81 Power transmitting antenna 12, 40, 52, 82 Power receiving antenna 13, 44, 53, 83 Antenna element 14, 54, 84 Equipment 21, 61, 91 Oscillation circuit 22, 62, 92 Amplification circuit 24-1, 64-1, 94-1 Portable device 1
24-n, 64-n, 94-n Mobile device n
25-1, 65-1 Power receiving antenna 1
25-n, 65-n Power receiving antenna n
26-1 Rectifier circuit 1
26-n rectifier circuit n
27-1 Power supply circuit 1
27-n power circuit n
28, 69, 99 Charger 31 First conductor t
32, 72 Dielectric t
33, 73 second conductor t
34 Feeding line 35 Tapered conductor 36 Patch shaped conductor 37 Feed point t
41 First conductor r
42 Dielectric r
43 Second conductor r
45 Ground plate 46 Feed point r
63-1 Power transmission antenna 1
63-m Power transmission antenna m
64-2 Mobile device 2
64-n-1 portable device n-1
65-2 Power receiving antenna 2
65-n-1 Power receiving antenna n-1
66 switching circuit 67 memory circuit 68 control circuit 70-1, 93-1 power transmission antenna 1
70-2, 93-2 Power transmission antenna 2
70-m power transmission antenna m
71-1 first conductor t1
71-2 first conductor t2
71-m first conductor tm
77-1 Feeding point t1
77-2 Feeding point t2
77-m Feed point tm
95-11 power receiving antenna 11
95-21 Power receiving antenna 21
95-1n Power receiving antenna 1n
95-2n Power receiving antenna 2n
96-11 Rectifier Circuit 11
96-21 Rectifier Circuit 21
97-1 Power supply circuit 1
98 distributor

Claims (10)

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。
A power transmitting antenna and a power receiving antenna;
The power receiving antenna has an antenna element, and the antenna element is provided on a surface having the narrowest width of a device including the power receiving antenna.
The wireless power transmission system, wherein the power transmitting antenna supplies power to the power receiving antenna wirelessly while facing simultaneously with the antenna elements respectively provided in the plurality of devices.
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。
The power receiving antenna has a ground plate,
The antenna element has a first conductor r and a second conductor r across a dielectric r,
The second conductor r is provided on a surface of the dielectric r facing the power transmission antenna,
The said 1st conductor r is provided in the surface opposite to the side facing the said power transmission antenna of the said dielectric material r, is longer than the said 2nd conductor r, and is connected to the said ground board. Wireless power transmission system.
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。 The wireless power transmission system according to claim 2, wherein the length of the second conductor r is 0.4 to 0.87 times the length of the first conductor r. 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。
The power transmission antenna has a first conductor t and a second conductor t across a dielectric t,
The first conductor t is provided on a surface of the dielectric t facing the antenna element,
4. The wireless power transmission system according to claim 1, wherein the second conductor t is a ground plate provided on a surface of the dielectric t opposite to the side facing the antenna element. 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。 The wireless device according to claim 4, wherein the first conductor t includes a feed line and a patch-shaped conductor facing the antenna element, and the feed line and the patch-shaped conductor are connected by a tapered conductor. Power transmission system. 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。 The wireless power transmission system according to claim 5, wherein a length of the second conductor r overlapping the patch-shaped conductor is 0.16 to 0.55 times a length of the second conductor r. 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。 The wireless power transmission system according to claim 1, wherein the power transmission antenna includes a plurality of power transmission antennas. 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。 8. The wireless device according to claim 1, wherein a plurality of the power receiving antennas are provided in the device, each power receiving antenna has a power transmitting antenna opposed thereto, and the power received by the plurality of power receiving antennas is combined. 9. Power transmission system. 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。
It has a power receiving antenna and a housing for receiving power wirelessly,
The power receiving antenna has an antenna element;
The wireless charging terminal, wherein the antenna element is provided along a surface having the narrowest width of the casing.
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。
The power receiving antenna has a ground plate,
The antenna element has a first conductor r and a second conductor r across a dielectric r,
The second conductor r is provided on a surface of the dielectric r that faces the outside of the housing,
The wireless charging terminal according to claim 9, wherein the first conductor r is provided on a surface of the dielectric r facing the inside of the housing and is longer than the second conductor r and connected to the ground plate. .
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WO2022139566A1 (en) * 2020-12-22 2022-06-30 삼성전자(주) Wireless charging device

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