JP2019162031A - 給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】給電装置の遠方に加えて、給電装置の近傍においても、不要な電界放射が発生するのを抑制することが可能な給電装置を提供する。【解決手段】この給電装置１００は、差動電源部１と、渦巻き状に巻回され、正極内側端２１ａが、差動電源部１の正側出力端１１ａに接続されるとともに、正極外側端２１ｂが開放される正極コイル２１と、軸線Ｃ１を中心線として、正極コイル２１に対して略線対称に巻回されるとともに、負極内側端２２ａが負側出力端１１ｂに接続されるとともに、負極外側端２２ｂが開放される第２コイル２２とを備え、正極コイル２１および負極コイル２２の接地点Ａは、正極コイル２１の最も外側の巻線２１ｅよりも内側に設けられている。【選択図】図３

Description

この発明は、給電装置に関し、特に、コイルを備える給電装置に関する。

従来、コイルを備える給電装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、第１の１次コイルと第２の１次コイルと差動駆動増幅器とを備える給電装置が開示されている。第１の１次コイルおよび第２の１次コイルは、それぞれ平面状でかつ渦巻き状に巻回されている。また、第１の１次コイルおよび第２の１次コイルは、それぞれ、差動駆動増幅器に接続されているとともに、第１の１次コイルおよび第２の１次コイルの最も外側の巻線よりも外側で接地されるように構成されている。そして、この給電装置は、差動駆動増幅器により、第１の１次コイルおよび第２の１次コイルに互いに異なる極性を有する電界を生じさせて、第１の１次コイルおよび第２の１次コイルに同じ極性の給電用の磁界を生じさせるように構成されている。これにより、特許文献１の給電装置では、遠方から見て、第１の１次コイルおよび第２の１次コイルによる異なる極性を有する電界が互いに打ち消された状態で、給電用の磁界を生じさせることが可能である。

特表２０１３―５１３３５６号公報

しかしながら、上記特許文献１の給電装置では、給電装置の遠方から見て、異なる極性を有する電界が互いに打ち消された状態で、給電用の磁界を生じさせることが可能である一方、上記特許文献１の給電装置では、第１の１次コイルおよび第２の１次コイルは、第１の１次コイルおよび第２の１次コイルの最も外側の巻線よりも外側で接地されるように構成されているため、給電装置の近傍から見た場合、第１の１次コイルおよび第２の１次コイルが生成する電界の分布が、第１の１次コイルおよび第２の１次コイルの巻回中心に対して、非対称になる（対称性が低い）と考えられる。このため、上記特許文献１の給電装置では、給電装置の近傍においては、電界が十分に打ち消されず、不要な電界放射が発生するのを抑制することが困難であるという問題点があると考えられる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、給電装置の遠方に加えて、給電装置の近傍においても、不要な電界放射が発生するのを抑制することが可能な給電装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面による給電装置は、２つの出力端から互いに極性が異なる差動信号を出力する差動電源部と、第１端が内側でかつ第２端が外側に配置されるように渦巻き状に巻回され、第１端が、２つの出力端のうちの一方端に接続されるとともに、第２端が開放される第１コイルと、第１コイルの巻回中心を通る軸線を中心線として、第１コイルに対して略線対称に巻回されるとともに、第３端が内側でかつ第４端が外側に配置されるように巻回され、第３端が２つの出力端のうちの他方端に接続されるとともに、第４端が開放される第２コイルとを備える。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面による給電装置では、上記のように、第１コイルの外側（最も外側の巻線）に設けられている第２端と、軸線を中心線として第１コイルに対して略線対称に設けられている第２コイルの外側（最も外側の巻線）に設けられている第４端とを開放する。これにより、第１コイルの第２端に第２コイルの第４端が接続されている場合と異なり、第１コイルの第２端と第２コイルの第４端とにおいて、互いに異なる極性の電界が生じるので、外側（最も外側の巻線）の端部である第１コイルの第２端および第２コイルの第４端の近傍においても、不要な電界放射が発生するのを抑制することができる。

上記一の局面による給電装置では、好ましくは、第１コイルの第２端と、第２コイルの第４端とは、軸線の近傍で、かつ、軸線を中心線として略線対称の位置に配置されている。このように構成すれば、第１コイルの第２端の近傍と、第２コイルの第４端の近傍とに生成される電界が、軸線を中心線として略線対称になるので、第１コイルと第２コイルとが生成する電界の分布の対称性を、効果的に高めることができる。
上記一の局面による給電装置では、好ましくは、第１コイルの第２端は、第１コイルの最も外側の巻線に設けられており、第２コイルの第４端は、第２コイルの最も外側の巻線に設けられている。

上記一の局面による給電装置では、好ましくは、第１コイルおよび第２コイルは、複数の層を有する配線基板に設けられている。

この場合、好ましくは、配線基板は、軸線を中心線として略線対称に形成されている電界遮蔽層を含む。このように構成すれば、対称性を有する電界遮蔽層により、第１コイルおよび第２コイルが生成する電界を遮蔽することができるので、より確実に、不要な電界放射が発生するのを抑制することができる。
上記一の局面による給電装置では、好ましくは、２つの出力端は、軸線の一方側に配置されており、第１コイルの第２端および第２コイルの第４端は、軸線の他方側に配置されている。

本発明によれば、上記のように、給電装置の遠方に加えて、給電装置の近傍においても、不要な電界放射が発生するのを抑制することができる。

本発明の第１実施形態による給電装置の全体構成を示した斜視図である。 本発明の第１実施形態による給電装置の構成を示したブロック図である。 本発明の第１実施形態による給電装置の給電アンテナ部の構成を示した平面図である。 比較例による給電装置の給電アンテナ部の構成を示した図である。 比較例による給電装置の給電アンテナ部の電界の分布を説明するための図である。 本発明の第１実施形態による給電装置の給電アンテナ部の電界の分布を説明するための図である。 本発明の第２実施形態による給電装置の配線基板の第１層の構成を示した平面図である。 本発明の第２実施形態による給電装置の配線基板の第２層の構成を示した平面図である。 本発明の第３実施形態による給電装置の配線基板の第１層の構成を示した平面図である。 本発明の第３実施形態による給電装置の配線基板の第２層の構成を示した平面図である。 本発明の第４実施形態による給電装置の配線基板の構成を示した平面図である。 本発明の第１〜第４実施形態の第１変形例による給電アンテナ部の構成を示した平面図である。 本発明の第４実施形態の第２変形例による配線基板の構成を示した平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態による給電装置１００の構成について説明する。図１に示すように、第１実施形態による給電装置１００は、給電装置１００の近傍に配置された受電装置２００に対して、給電装置１００と受電装置２００との間に配線および接点等を設けずに、磁気共鳴方式を用いて、（非接触給電装置、非接点給電装置またはワイヤレス給電装置として）電力を供給するように構成されている。

（給電装置の全体構成）
図２に示すように、給電装置１００には、差動電源部１と、給電アンテナ部２とが設けられている。

差動電源部１は、正極出力端１１ａと負極出力端１１ｂとを有し、正極出力端１１ａおよび負極出力端１１ｂから互いに極性が異なる差動信号を出力するように構成されている。なお、正極出力端１１ａは、特許請求の範囲の「２つの出力端の一方端」の一例である。また、負極出力端１１ｂは、特許請求の範囲の「２つの出力端の他方端」の一例である。

給電アンテナ部２は、正極コイル２１と、負極コイル２２と、接地部２３とを含む。なお、正極コイル２１は、特許請求の範囲の「第１コイル」の一例である。また、負極コイル２２は、特許請求の範囲の「第２コイル」の一例である。

ここで、第１実施形態では、図３に示すように、正極コイル２１は、正極内側端２１ａが内側でかつ正極外側端２１ｂが外側に配置されるように渦巻き状で、かつ、ＸＹ平面に平行な面において略平面状に巻回され、正極内側端２１ａが、正極出力端１１ａに接続されるとともに、正極外側端２１ｂが開放されるように構成されている。なお、正極内側端２１ａは、特許請求の範囲の「第１端」の一例である。また、正極外側端２１ｂは、特許請求の範囲の「第２端」の一例である。

また、第１実施形態では、負極コイル２２は、正極コイル２１の巻回中心（図３の符号Ａ１）を通るとともに、正極コイル２１に略平行（Ｙ軸方向に略平行）に延びる軸線Ｃ１を中心線として、正極コイル２１に対して略線対称に巻回されるとともに、負極内側端２２ａが内側でかつ負極外側端２２ｂが外側に配置されるように巻回されている。すなわち、負極コイル２２を軸線Ｃ１回りに１８０度回転させた場合、正極コイル２１に略一致する。また、負極コイル２２は、負極内側端２２ａが負極出力端１１ｂに接続されるとともに、負極外側端２２ｂが開放されるように構成されている。なお、負極内側端２２ａは、特許請求の範囲の「第３端」の一例である。また、負極外側端２２ｂは、特許請求の範囲の「第４端」の一例である。

そして、第１実施形態では、正極コイル２１および負極コイル２２の接地点Ａは、正極コイル２１および負極コイル２２の最も外側の巻線２１ｅおよび２２ｅよりも内側に設けられている。好ましくは、接地点Ａは、正極コイル２１および負極コイル２２の最も内側の巻線２１ｃおよび２２ｃよりも内側に設けられている。

（給電装置の各部の構成）

図２に示すように、差動電源部１は、差動増幅回路１１と、電源部１２と、発振器１３とを含む。

電源部１２は、外部商用電源（図示せず）またはバッテリ部（図示せず）から電力を取得するように構成されている。また、電源部１２は、取得した電力を、制御部４による指令に基づいた電圧値を有する電力に電力変換するように構成されている。そして、電源部１２は、変換した電力を差動増幅回路１１に供給するように構成されている。

発振器１３は、所定の周波数（たとえば、６．７８ＭＨｚ）の交流信号を生成するように構成されている。そして、発振器１３は、生成した交流信号を、差動増幅回路１１の入力端１１ｃに入力するように構成されている。

差動増幅回路１１は、零電圧スイッチングが可能な、いわゆるＥ級増幅回路を含む。そして、差動増幅回路１１は、電源部１２からの電力を用いて、発振器１３から入力された交流信号を増幅して、差動信号として、正極出力端１１ａおよび負極出力端１１ｂから出力するように構成されている。

給電アンテナ部２の正極コイル２１および負極コイル２２は、図３に示すように、互いに逆巻きに巻回されている。これにより、正極コイル２１および負極コイル２２は、差動信号（互いに逆の極性を有する電圧）が印加された場合に、同一の回転方向に流れる電流が流れるので、同一の極性を有する磁界（給電磁界）を発生させることが可能である。そして、給電アンテナ部２は、給電磁界を発生させて、電力を受電装置２００に供給するように構成されている。この場合、少なくとも遠方から見て、正極コイル２１および負極コイル２２が生成する電界は、打ち消される。

また、給電装置１００には、図２に示すように、整合回路３と、制御部４とが設けられている。

整合回路３は、差動電源部１と給電アンテナ部２との間に設けられている。そして、整合回路３は、たとえば、共振コンデンサ等を含み、差動電源部１のインピーダンスと給電アンテナ部２のインピーダンスとを整合するように構成されている。

制御部４は、給電装置１００の各部の動作を制御するように構成されている。たとえば、制御部４は、所望の給電電力を受電装置２００に供給するために、電源部１２の電圧値を変更する制御を行うように構成されている。

（給電アンテナ部の構成）
図３に示すように、正極コイル２１は、たとえば、ワイヤからなり、ＸＹ平面上と平行な平面上で、略平面状に巻回されている。具体的には、正極コイル２１は、正極内側端２１ａから、矢印Ｘ１方向および矢印Ｙ２方向に向かって、軸線Ｃ２を中心線として略線対称に、矩形形状を有するように配線されている。そして、正極コイル２１と軸線Ｃ１とが交わる部分Ｐ１において、正極コイル２１は、Ｘ方向に交差する外側方向に向かって配線され、部分Ｐ１から矢印Ｘ２方向および矢印Ｙ１方向に向かって、軸線Ｃ２を中心線として略線対称に、矩形形状を有するように配線されている。そして、正極コイル２１と軸線Ｃ１とが交わる部分Ｐ２において、Ｘ方向に交差する外側方向に向かって配線され、部分Ｐ２から矢印Ｘ１方向および矢印Ｙ２方向に向かって、軸線Ｃ２を中心線として略線対称に、矩形形状を有するように配線されている。これらを繰り返すことにより、正極コイル２１は、軸線Ｃ１と軸線Ｃ２とが交わる点を巻回中心Ａ１として、渦巻き状に巻回される。

正極コイル２１の正極内側端２１ａと正側出力端１１ａとの間には、接続線２１ｄが設けられている。接続線２１ｄは、一端が正極内側端２１ａに接続されているとともに、外側（矢印Ｙ１方向側）に向かって配線されている。そして、接続線２１ａは、他端が正側出力端１１ａに接続されている。

ここで、第１実施形態では、正極コイル２１は、接地点Ａと正極コイル２１の最も外側（矢印Ｘ１方向側）の巻線２１ｅとを接続する接続線２１ｆを含む。接続線２１ｆは、矢印Ｚ１方向側から見て（平面視において）、接地点Ａから軸線Ｃ２に沿って配線されており、正極コイル２１の巻線２１ｅの中心点であり、かつ、巻線２１ｅと軸線Ｃ２との交点に対応する位置である点２１ｇに接続されている。

そして、負極コイル２２は、軸線Ｃ１を中心線として、正極コイル２１に対して略線対称に巻回されている。また、負極コイル２２は、正極コイル２１に対して逆巻きに巻回されている。ここで、負極コイル２２の巻回中心Ａ２は、正極コイル２１の巻回中心Ａ１と略同一の位置であり、軸線Ｃ１と軸線Ｃ２とが交わる点である。そして、正極コイル２１と負極コイル２２とは、接地点Ａにおいて接続されている。

そして、負極コイル２２の負極内側端２２ａと負側出力端１１ｂとの間には、接続線２２ｄが設けられている。接続線２２ｄは、軸線Ｃ１を中心線として、正極コイル２１の接続線２１ｄと略線対称の位置に配置されている。

また、負極コイル２２は、接地点Ａと負極コイル２２の最も外側（矢印Ｘ２方向側）の巻線２２ｅとを接続する接続線２２ｆを含む。接続線２２ｆは、接地点Ａから軸線Ｃ２に沿って配線されており、負極コイル２２の巻線２２ｅの中心点であり、かつ、巻線２２ｅと軸線Ｃ２との交点である点２２ｇに接続されている。そして、接続線２２ｆおよび点２２ｇは、それぞれ、軸線Ｃ１を中心線として、正極コイル２１の接続線２１ｆおよび点２１ｇと略線対称の位置に配置されている。

ここで、第１実施形態では、接地点Ａは、正極コイル２１および負極コイル２２の最も外側の巻線２１ｅおよび２２ｅよりも内側に設けられている。好ましくは、接地点Ａは、正極コイル２１および負極コイル２２の最も内側の巻線２１ｃおよび２２ｃよりも内側に設けられている。また、好ましくは、接地点Ａは、正極コイル２１の巻回中心Ａ１および負極コイル２２の巻回中心Ａ２の近傍に配置されている。さらに好ましくは、接地点Ａは、正極コイル２１の巻回中心Ａ１および負極コイル２２の巻回中心Ａ２に一致する位置に配置されている。なお、図３では、接地点Ａが、正極コイル２１の巻回中心Ａ１および負極コイル２２の巻回中心Ａ２に略一致する位置に配置されている場合を図示している。

また、第１実施形態では、正極コイル２１の正極外側端２１ｂと、負極コイル２２の負極外側端２２ｂとは、軸線Ｃ１の近傍で、かつ、軸線Ｃ１を中心線として略線対称の位置に配置されている。具体的には、正極外側端２１ｂは、正極コイル２１の最も外側の巻線２１ｅに設けられている。また、負極外側端２２ｂは、負極コイル２２の最も外側の巻線２２ｅに設けられている。そして、正極外側端２１ｂと負極外側端２２ｂとは、軸線Ｃ１の近傍において、軸線Ｃ１を挟んで、互いに対向するように配置されている。そして、正極外側端２１ｂと負極外側端２２ｂとは、他の配線等に接続されず、開放されている。

また、正極外側端２１ｂは、軸線Ｃ２に対して、矢印Ｙ２方向側に配置され、正極内側端２１ａは、軸線Ｃ２に対して、矢印Ｙ１方向側に配置されている。また、負極外側端２２ｂは、軸線Ｃ２に対して、矢印Ｙ２方向側に配置され、負極内側端２２ａは、軸線Ｃ２に対して、矢印Ｙ１方向側に配置されている。

（受電装置の構成）
次に、図２を参照して、受電装置２００の構成について説明する。

受電装置２００は、たとえば、スマートフォンからなる。そして、受電装置２００には、受電アンテナ部２０１と、負荷２０２と、制御部２０３とが設けられている。

受電アンテナ部２０１は、共振コンデンサ２１１および受電コイル２１２を含み、受電アンテナ部２０１は、受電コイル２１２と給電アンテナ部２とを磁界結合することにより、給電装置１００から受電するように構成されている。

負荷２０２は、たとえば、受電装置２００の各種機能（たとえば、スマートフォンとしての機能）を発揮するために電力を消費する回路やバッテリ部として構成されている。

制御部２０３は、受電装置２００の各部の動作を制御するように構成されている。

（給電アンテナ部の電界分布の比較）
次に、図４〜図６を参照して、第１実施形態による給電装置１００の給電アンテナ部２（正極コイル２１と負極コイル２２と）が生成する電界の分布と、比較例による給電装置のコイルが生成する電界分布との比較について説明する。

図４は、比較例による給電装置のコイルの構成について、図５は、比較例による給電装置のコイルの外形と電界分布を模式的に示した図である。この給電装置には、正極コイルと負極コイルとが設けられており、軸線Ｃ３を中心線として線対称に巻回されている。また、正極コイルと負極コイルとは互いに逆巻きに巻回されている。また、この給電装置では、正極コイルまたは負極コイルの最も外側の巻線に接地点Ｂが設けられている。接地点Ｂは、この給電装置の矢印Ｙ１方向側で、かつ、軸線Ｃ３上に設けられている。

比較例による給電装置の電界の分布は、図５に示すように、接地点Ｂを含むＸ方向に沿った線Ｃ４上では、接地点Ｂを中心点として、点対称に生成される。すなわち、接地点Ｂから矢印Ｘ１に向かって、０から徐々にｅ_０となる一方、接地点Ｂから矢印Ｘ２に向かって、０から徐々に−ｅ_０となる。この場合、この部分においては、電界の放射は抑制される。

また、比較例による給電装置の矢印Ｘ１方向側の電界の分布は、点対称にはならず、矢印Ｙ１方向側から矢印Ｙ２方向側に向かって、徐々に大きくなるように（ｅ_０からｅ_０＋ｅ_１に変化するように）生成される。この場合、給電装置の近傍では（コイルの電界の分布の影響がある範囲では）、電界が打ち消されず、電界の放射が発生する。

そして、比較例による給電装置の矢印Ｘ２方向側の電界の分布は、点対称にはならず、矢印Ｙ１方向側から矢印Ｙ２方向側に向かって、徐々に大きくなるように（−ｅ_０から−ｅ_０＋ｅ_１に変化するように）生成される。この場合も、電界が打ち消されておらず、電界の放射が発生する。

したがって、比較例による給電装置では、給電装置の近傍においては、電界が打ち消されず、電界の放射が発生する。

一方、図６に示すように、第１実施形態による給電装置１００の電界の分布は、Ｘ方向において、接地点Ａを中心点として、点対称に生成される。すなわち、接地点Ａから矢印Ｘ１に向かって、０から徐々にｅ_０となる一方、接地点Ａから矢印Ｘ２に向かって、０から徐々に−ｅ_０となる。この場合、電界の放射は抑制される。

また、第１実施形態による給電装置１００の矢印Ｘ１方向側の電界の分布は、Ｙ方向において、点２１ｇを中心点として、点対称に生成される。すなわち、点２１ｇから矢印Ｙ１に向かって、ｅ_０から徐々にｅ_０−ｅ_２となる一方、点２１ｇから矢印Ｙ２に向かって、ｅ_０から徐々にｅ_０＋ｅ_２となる。この場合、給電装置１００の近傍においても（正極コイル２１および負極コイル２２の電界の分布の影響がある範囲（たとえば、受電装置２００が配置される範囲）においても）、電界の放射は抑制される。

また、第１実施形態による給電装置１００の矢印Ｘ２方向側の電界の分布は、Ｙ方向において、点２２ｇを中心点として、点対称に生成される。すなわち、点２２ｇから矢印Ｙ１に向かって、−ｅ_０から徐々に−ｅ_０−ｅ_２となる一方、点２２ｇから矢印Ｙ２に向かって、−ｅ_０から徐々に−ｅ_０＋ｅ_２となる。この場合、給電装置１００の近傍においても、電界の放射は抑制される。

したがって、第１実施形態による給電装置１００では、給電装置１００の近傍においても、電界が打ち消され、電界の放射が抑制される。

そして、第１実施形態による給電装置１００の電界の分布は、接地点Ａを中心点として、点対称に生成される。これにより、給電装置１００の電界分布を平均（合計）した場合に、略０となり、電界の放射は抑制される。

なお、第１実施形態による給電装置１００では、正極外側端２１ｂの電界（電位）は、ｅ_３となり、負極外側端２１ｂの電界（電位）は、−ｅ_３となる。すなわち、正極外側端２１ｂと負極外側端２１ｂとは、互いに極性の異なる電位となる。

［第１実施形態の効果］
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、正極コイル２１および負極コイル２２の接地点Ａを、正極コイル２１および負極コイル２２の最も外側の巻線２１ｃおよび２２ｃよりも内側に設ける。好ましくは、正極コイル２１および負極コイル２２の最も内側の巻線２１ｃおよび２２ｃよりも内側に設ける。これにより、正極コイル２１と負極コイル２２とが生成する電界の分布を、正極コイル２１および負極コイル２２の最も内側の巻線２１ｃおよび２２ｃよりも内側に設けられている接地点Ａを中心に形成することができるので、接地点Ａを正極コイル２１の最も外側の巻線２１ｅよりも外側に設ける場合に比べて、正極コイル２１と負極コイル２２とが生成する電界の分布を点対称に近付ける（対称性をより高める）ことができる。その結果、給電装置１００の遠方に加えて、給電装置１００の近傍においても、不要な電界放射が発生するのを抑制することができる。また、正極コイル２１の最も外側の巻線２１ｅに設けられている正極外側端２１ｂと、軸線Ｃ１を中心線として正極コイル２１に対して略線対称に設けられている負極コイル２２の最も外側の巻線２２ｅに設けられている負極外側端２２ｂとを開放する。これにより、正極コイル２１の正極外側端２１ｂに負極コイル２２の負極外側端２２ｂが接続されている場合と異なり、正極コイル２１の正極外側端２１ｂと負極コイル２２の負極外側端２２ｂとにおいて、互いに異なる極性の電界（ｅ_３と−ｅ_３と）が生じるので、正極外側端２１ｂおよび負極外側端２２ｂの近傍においても、不要な電界放射が発生するのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、接地点Ａを、正極コイル２１の巻回中心Ａ１の近傍に配置する。これにより、正極コイル２１と負極コイル２２とが生成する電界の分布をより点対称に近付ける（対称性をさらに高める）ことができるので、給電装置１００の近傍において、不要な電界放射が発生するのを、より抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、接地点Ａを、正極コイル２１の巻回中心Ａ１に配置して、正極コイル２１と負極コイル２２とを、正極コイル２１と負極コイル２２とが生成する電界の分布が、略点対称となるように設ける。これにより、正極コイル２１と負極コイル２２とが生成する電界の分布が略点対称になるので、給電装置１００の近傍において、不要な電界放射が発生するのを、より一層抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、正極コイル２１の正極外側端２１ｂと、負極コイル２２の負極外側端２２ｂとを、軸線Ｃ１の近傍で、かつ、軸線Ｃ１を中心線として略線対称の位置に配置する。これにより、正極コイル２１の正極外側端２１ｂの近傍と、負極コイル２２の負極外側端２２ｂの近傍とに生成される電界が、軸線Ｃ１を中心線として略線対称になるので、正極コイル２１と負極コイル２２とが生成する電界の分布の対称性を、効果的に高めることができる。

［第２実施形態］
次に、図７および図８を参照して、第２実施形態による給電装置３００の構成について説明する。第２実施形態による給電装置３００では、正極コイル３２１、負極コイル３２２、および、接地部３２３は、複数の層（２層）を有する配線基板３０１に設けられている。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

（第２実施形態による給電装置の構成）
図７に示すように、第２実施形態による給電装置３００は、給電アンテナ部３０２を含み、給電アンテナ部３０２は、配線基板３０１を含む。

ここで、第２実施形態では、図７および図８に示すように、配線基板３０１は、複数の層（たとえば、２層）を有する。具体的には、配線基板３０１は、第１層３０１ａと、第２層３０１ｂとを有する。そして、配線基板３０１は、配線基板３０１の第１層３０１ａと第２層３０１ｂとに、それぞれ、導体によりパターンが形成されることにより、配線パターンが形成されるように構成されている。たとえば、第１層３０１ａと、第２層３０１ｂとは、配線基板３０１の表面側および裏面側として構成されている。なお、第１層３０１ａは、特許請求の範囲の「第１の層」の一例である。また、第２層３０１ｂは、特許請求の範囲の「第２の層」の一例である。

そして、第２実施形態では、配線基板３０１には、正極コイル３２１、負極コイル３２２、および、接地部３２３が設けられている。そして、正極コイル３２１、負極コイル３２２および接地部３２３は、配線基板３０１の第１層３０１ａおよび第２層３０１ｂにわたって、それぞれ設けられている。

具体的には、図７および図８に示すように、配線基板３０１の第１層３０１ａには、負極コイル３２２と接地部３２３とが設けられている。また、配線基板３０１の第２層３０１ｂには、正極コイル３２１が設けられている。そして、第１層３０１ａおよび第２層３０１ｂには、複数（２３個）のホール３０３が設けられている。これにより、配線基板３０１は、正極コイル３２１、負極コイル３２２、および、接地部３２３が、互いに、同一の層上で交差しないように、ホール３０３を介して、他方側の層に一部（たとえば、図８の部分Ｐ３およびＰ４など）迂回するように配線パターンが設けられている。

そして、正極コイル３２１と負極コイル３２２とは、軸線Ｃ５を中心線として、略線対称に巻回されるように、それぞれ、配線基板３０１に形成されている。

また、正極コイル３２１と負極コイル３２２とは、第１実施形態による給電装置１００と同様に、接地点Ａ３が、正極コイル３２１の巻回中心および負極コイル３２２の巻回中心と略一致する位置（軸線Ｃ５と軸線Ｃ６との交点）に配置されている。また、正極コイル３２１と負極コイル３２２とは、第１実施形態による給電装置１００と同様に、正極コイル３２１と負極コイル３２２とが生成する電界の分布が、略点対称となるように設けられている。

ここで、第２実施形態では、配線基板３０１は、正極コイル３２１と負極コイル３２２とが、矢印Ｚ１方向側から見て、互いに交差する交差部分３０４ａ〜３０４ｄと、グラウンドＧに接続され、正極コイル３２１の外側に設けられている接地端子３１１と、配線基板３０１の第１層３０１ａおよび第２層３０１ｂに設けられ、接地点Ａ３と接地端子３１１とに接続され、交差部分３０４ａ〜３０４ｄのうちの交差部分３０４ｃおよび３０４ｄを、軸線Ｃ５を中心線として略線対称に取り囲むように形成されている接続線３２３ａとを含む。

具体的には、第１層３０１ａには、負極コイル３２２（正極コイル３２１）の外側で、かつ、矢印Ｙ１方向側の端部の近傍に、接地端子３１１と、正極端子３１２と、負極端子３１３とが設けられている。接地端子３１１は、グラウンドＧに接続されている（接地されている）。正極端子３１２は、正側出力端１１ａに接続されている。負極端子３１３は、負側出力端１１ｂに接続されている。

正極コイル３２１の正極内側端３２１ａは、正極端子３１２に接続されている。負極コイル３２２の負極内側端３２２ａは、負極端子３１２に接続されている。そして、接地点Ａ３は、接続線３２３ａを介して、接地端子３１１に接続されている。

また、第１層３０１ａの負極コイル３２２の軸線Ｃ５と交わる部分（交差部分３０４ａ〜３０４ｄ）と、第２層３０１ｂの正極コイル３２１の軸線Ｃ５と交わる部分（交差部分３０４ｃ〜３０４ｄ）とは、矢印Ｚ１方向側から見て、互いに交差する。そして、接続線３２３ａは、図７に示すように、軸線Ｃ５を中心線として、略線対称で、かつ、交差部分３０４ｃおよび３０４ｄを矩形状を有するように取り囲むように配線されている。

なお、正極コイル３２１の正極外側端３２１ｂおよび負極コイル３２２の負極外側端３２２ｂは共に、第１実施形態による給電装置１００の正極外側端２１ｂおよび負極外側端２２ｂと同様に、開放されている。

また、第２実施形態による給電装置３００のその他の構成は、第１実施形態における給電装置１００と同様である。

［第２実施形態の効果］
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記のように、正極コイル３２１、負極コイル３２２、および、接地部３２３を、複数の層（第１層３０１ａおよび第２層３０１ｂ）を有する配線基板３０１に設ける。これにより、複数の層（第１層３０１ａおよび第２層３０１ｂ）を有する配線基板３０１の配線パターンとして、正極コイル３２１、負極コイル３２２、および、接地部３２３を形成することができる。この結果、正極コイル３２１、負極コイル３２２、および、接地部３２３を、寸法の誤差（部品ばらつき）が比較的大きく、かつ、比較的厚みが大きい単体のワイヤにより構成する場合と異なり、配線パターンとして形成される正極コイル３２１および負極コイル３２２の特性のばらつきが生じるのを抑制することができるとともに、厚みが大きくなるのを抑制することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、正極コイル３２１および負極コイル３２２を、配線基板３０１の第１層３０１ａおよび第２層３０１ｂにわたって設ける。また、配線基板３０１に、正極コイル３２１と負極コイル３２２とが、矢印Ｚ１方向側から見て、互いに交差する交差部分３０４ａ〜３０４ｄと、グラウンドＧに接続され、正極コイル３２１の外側に設けられている接地端子３１１と、配線基板３０１の第１層３０１ａおよび第２層３０１ｂに設けられ、接地点Ａ３と接地端子３１１とに接続され、交差部分３０４ａ〜３０４ｄのうちの交差部分３０４ｃおよび３０４ｄを、軸線Ｃ５を中心線として略線対称に取り囲むように形成されている接続線３２３ａとを設ける。これにより、配線基板３０１の第１層３０１ａおよび第２層３０１ｂに、正極コイル３２１、負極コイル３２２、および、接地部３２３を設けて、正極コイル３２１の外側に接地端子３１１を設ける場合でも、接地部３２３から生じる電界の分布の対称性を高めることができる。その結果、接地部３２３からの不要な電界放射を抑制しながら、配線基板３０１が、２つの層（第１層３０１ａおよび第２層３０１ｂ）よりも多く層を必要としない分、配線基板３０１の厚みが増大するのを抑制することができる。また、配線基板３０１に、接地端子３１１を設けることにより、容易に、接地端子３１１とグラウンドＧとを接続することができる。

また、第２実施形態による給電装置３００のその他の効果は、第１実施形態における給電装置１００と同様である。

［第３実施形態］
次に、図９および図１０を参照して、第３実施形態による給電装置４００の構成について説明する。第３実施形態による給電装置４００では、正極コイル４２１および負極コイル４２２が、同一の層である第２層４０１ｂに設けられ、接地部４２３が第１層４０１ａに設けられている。なお、上記第１実施形態または上記第２実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

（第３実施形態による給電装置の構成）
図９に示すように、第３実施形態による給電装置４００は、給電アンテナ部４０２を含み、給電アンテナ部４０２は、配線基板４０１を含む。

配線基板４０１は、第１層４０１ａと第２層４０１ｂとの複数の層（たとえば、２層）を有する。なお、第１層４０１ａは、特許請求の範囲の「コイル層」の一例である。また、第２層４０１ｂは、特許請求の範囲の「接地層」の一例である。

ここで、第３実施形態では、配線基板４０１は、正極コイル４２１の正極内側端４２１ａおよび正側出力端１１ａに接続され、正極コイル４２１の外側に設けられている正極端子４１２と、負極コイル４２２の負極内側端４２２ａおよび負側出力端１１ｂに接続され、負極コイル４２２の外側に設けられている負極端子４１３と、接地点Ａ４（接地部４２３）およびグラウンドＧに接続され、正極コイル４２１の外側に設けられている接地端子４１１とを含む。また、配線基板４０１は、正極コイル４２１および負極コイル４２２が、同一の層である第２層４０１ｂに設けられ、接地部４２３が第１層３０１ａに設けられるように構成されている。なお、正極端子４１２は、特許請求の範囲の「第１端子」の一例である。また、負極端子４１３は、特許請求の範囲の「第２端子」の一例である。

具体的には、配線基板４０１の第１層４０１ａには、接地部４２３が設けられている。また、配線基板４０１の第２層４０１ｂには、正極コイル４２１および負極コイル４２２が設けられている。そして、第１層４０１ａおよび第２層４０１ｂには、複数（１２個）のホール４０３が設けられている。これにより、配線基板４０１の正極コイル４２１は、負極コイル４２２と、同一の層上で交差しないように、ホール４０３を介して、第１層３０１ａの層に一部迂回するように配線パターンが設けられている。

そして、正極コイル４２１と負極コイル４２２とは、軸線Ｃ７を中心線として、略線対称に巻回されるように、配線基板４０１の第２層４０１ｂに形成されている。

また、正極コイル４２１と負極コイル４２２とは、第１実施形態による給電装置１００と同様に、接地点Ａ４が、正極コイル４２１の巻回中心および負極コイル４２２の巻回中心（軸線Ｃ７と軸線Ｃ８との交点）と略一致する位置に配置されている。また、正極コイル４２１と負極コイル４２２とは、第１実施形態による給電装置１００と同様に、正極コイル４２１と負極コイル４２２とが生成する電界の分布が、略点対称となるように設けられている。

また、接続線４２３ａは、第２実施形態による接続線３２３ａと同様に、交差部分４０４ａ〜４０４ｄのうちの交差部分４０４ｃおよび４０４ｄを、軸線Ｃ７を中心線として略線対称に取り囲むように形成されている。

また、第３実施形態による給電装置４００のその他の構成は、第１実施形態における給電装置１００と同様である。

［第３実施形態の効果］
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第３実施形態では、上記のように、配線基板４０１に、正極コイル４２１の正極内側端４２１ａおよび正側出力端１１ａに接続され、正極コイル４２１の外側に設けられている正極端子４１２と、負極コイル４２２の負極内側端４２２ａおよび負側出力端１１ｂに接続され、負極コイル４２２の外側に設けられている負極端子４１３と、接地点Ａ４（接地部４２３）およびグラウンドＧに接続され、正極コイル４２１の外側に設けられている接地端子４１１とを設ける。また、配線基板４０１を、正極コイル４２１および負極コイル４２２が、同一の層である第２層４０１ｂに設けるとともに、接地部４２３が第１層３０１ａに設けるように構成する。これにより、正極コイル４２１または負極コイル４２２と、接地点Ａ４とが同一の層に設けられている場合に比べて、接地点Ａ４と接地端子４１１とを接続するための配線４２３ａが、正極コイル４２１または負極コイル４２２と、同一の層上で重ならないように、他の層に迂回するために設けられるホールの数が、増大するのを抑制することができる。その結果、ホール４０３の数が増大することによる配線基板４０１の製造工数が増大するのを抑制することができる。なお、第２実施形態の給電装置３００のように、別々の層に設けられ、接地点Ａ３が正極コイル３２１および負極コイル３２２が設けられている層のいずれか一方の層に設けられる場合では、ホール３０３の数は、２３個であり、第３実施形態の給電装置４００では、ホール４０３の数は１２個であり、ホールの数の増大が抑制されている。

また、第３実施形態による給電装置４００のその他の効果は、第１実施形態における給電装置１００と同様である。

［第４実施形態］
次に、図１１を参照して、第４実施形態による給電装置５００の構成について説明する。第４実施形態による給電装置５００には、電界遮蔽層５１０が設けられている。なお、上記第１〜第３実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

（第４実施形態による給電装置の構成）
図１１に示すように、第４実施形態による給電装置５００は、給電アンテナ部５０２を含む。給電アンテナ部５０２には、配線基板５０１が設けられている。

ここで、第４実施形態では、配線基板５０１は、接地点Ａ５に接続され、軸線Ｃ９を中心線として略線対称に形成されている電界遮蔽層５１０（第３層５０１ａ）を含む。また、電界遮蔽層５１０は、軸線Ｃ１０を中心線としても、略線対称に形成されている。すなわち、電界遮蔽層５１０は、軸線Ｃ９と軸線Ｃ１０との交点である、接地点Ａ５を中心点として、略点対称に形成されている。

具体的には、図１１に示すように、配線基板５０１には、第１層４０１ａと、第２層４０１ｂと、第３層５０１ａとが設けられている。なお、第３層は、第２層の矢印Ｚ２方向側に設けられてもよいし、第１層の矢印Ｚ１方向側に設けられてもよい。第３層は、第１層と第２層との間に設けられてもよい。

そして、電界遮蔽層５１０は、第３層５０１ａの導体によるパターンとして形成されており、電界を静電遮蔽する機能を有する。そして、配線基板５０１の接地点Ａ５には、ホール５０３が設けられており、ホール５０３は、接地点Ａ５と電界遮蔽層５１０とを接続するように構成されている。

また、電界遮蔽層５１０は、矢印Ｚ１方向側から見て、第１層４０１ａに設けられている接続部４２３と、第２層４０１ｂに設けられている正極コイル４２１および負極コイル４２２とを、覆うように設けられている。具体的には、電界遮蔽層５１０は、矩形形状の外形を有する正極コイル４２１および負極コイル４２２に合わせて、２つのＵ字形状を有するように形成されている。

また、第４実施形態による給電装置５００のその他の構成は、第１実施形態における給電装置１００と同様である。

［第４実施形態の効果］
第４実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第４実施形態では、上記のように、配線基板５０１に、接地点Ａ５に接続され、軸線Ｃ９を中心線として略線対称に形成されている電界遮蔽層５１０（第３層５０１ａ）を設ける。これにより、対称性を有する電界遮蔽層５１０により、正極コイル４２１および負負極コイル４２２が生成する電界を遮蔽することができるので、より確実に、不要な電界放射が発生するのを抑制することができる。

また、第４実施形態による給電装置５００のその他の効果は、第１実施形態における給電装置１００と同様である。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１〜第４実施形態では、受電装置として、スマートフォンを用いる例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、受電装置として、電気自動車などの輸送機器を用いてもよい。この場合、給電装置は、輸送機器のための給電ステーションとして構成してもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、接地点を、正極コイルおよび負極コイルの最も内側の巻線よりも内側に設けるように構成する例（図３参照）を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、接地点を、正極コイルおよび負極コイルの最も内側の巻線よりも外側で、かつ、正極コイルおよび負極コイルの最も外側の巻線よりも内側に設けてもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、接地点を、正極コイルの巻回中心および負極コイルの巻回中心に設ける例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、図１２に示す第１変形例の給電アンテナ部６０２のように、接地点Ａ６を、正極コイル２１の巻回中心Ａ１および負極コイル２２の巻回中心Ａ２以外の位置に設けてもよい。

ここで、第１変形例による給電アンテナ部６０２には、図１２に示すように、正極コイル２１および負極コイル２２が設けられている。そして、正極コイル２１および負極コイル２２の接地点Ａ６は、正極コイル２１の最も内側の巻線２１ｃで、かつ、正極コイル２１の巻回中心Ａ１および負極コイル２２の巻回中心Ａ２よりも、矢印Ｙ１方向側に設けられている。この場合でも、給電アンテナ部６０２は、比較的高い対称性を有するので、効果的に、正極コイル２１および負極コイル２２からの電界の放射を抑制することが可能である。

また、上記第４実施形態では、電界遮蔽層を、２つのＵ字形状を有するように構成する例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、図１３に示す第２変形例の配線基板７０１のように、電界遮蔽層７１０を、櫛歯形状を有するように構成してもよい。

ここで、第２変形例による配線基板７０１には、図１３に示すように、第１層４０１ａと第２層４０１ｂと、第３層７０１ａとが設けられている。第３層７０１ａには、電界遮蔽層７１０が設けられている。電界遮蔽層７１０は、接地点Ａ７に接続されているとともに、接地点Ａ７を中心点として、点対称を有するように形成されている。そして、電界遮蔽層７１０は、第１層４０１ａの正極コイル４２１と、第２層４０１ｂの負極コイル４２２との配線パターンに沿って、櫛歯形状を有するように形成されている。これにより、電界遮蔽層７１０は、正極コイル４２１および負極コイル４２２からの電界の放射を遮蔽するように構成されている。

また、上記第１〜第４実施形態では、正極コイルおよび負極コイルを、矩形形状を有するように構成する例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、正極コイルおよび負極コイルを、円形形状を有するように構成してもよい。

また、上記第２〜第４実施形態では、配線基板を、２つの層または３つの層を有するように構成する例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、配線基板を、４つ以上の層を有するように構成してもよい。

また、上記第２〜第４実施形態では、配線基板を、平面状（ＸＹ平面）に設ける例を示したが、発明はこれに限らない。たとえば、配線基板に、フレキシブル基板を用いて、配線基板を、Ｚ方向に対して変形可能に構成してもよい。すなわち、配線基板に、フレキシブル基板を用いる場合でも、対称性を比較的高くすることが可能である。

１ 差動電源部
２、３０２、４０２、５０２、６０２ 給電アンテナ部
１１ａ 正側出力端（出力端）
１１ｂ 負側出力端（出力端）
２１、３２１、４２１ 正極コイル（第１コイル）
２１ａ、３２１ａ、４２１ａ 正極内側端（第１端）
２１ｂ、３２１ｂ、４２１ｂ 正極外側端（第２端）
２２、３２２、４２２ 負極コイル（第２コイル）
２２ａ、３２２ａ、４２２ａ 負極内側端（第３端）
２２ｂ、３２２ｂ、４２２ｂ 負極外側端（第４端）
２１ｃ 巻線（最も内側の巻線）
１００、３００、４００、５００ 給電装置
３０１、４０１、５０１、７０１ 配線基板
３０１ａ、４０１ａ 第１層（第１の層、接地層）
３０１ｂ、４０１ｂ 第２層（第２の層、コイル層）
３０４ａ〜３０４ｄ、４０４ａ〜４０４ｄ 交差部分
３１１、４１１ 接地端子
３１２、４１２ 正極端子（第１端子）
３１３、４１３ 負極端子（第２端子）
３２３ａ、４２３ａ 接続線
５１０、７１０ 電界遮蔽層

Claims (6)

1. ２つの出力端から互いに極性が異なる差動信号を出力する差動電源部と、
   第１端が内側でかつ第２端が外側に配置されるように渦巻き状に巻回され、前記第１端が、前記２つの出力端のうちの一方端に接続されるとともに、前記第２端が開放される第１コイルと、
   前記第１コイルの巻回中心を通る軸線を中心線として、前記第１コイルに対して略線対称に巻回されるとともに、第３端が内側でかつ第４端が外側に配置されるように巻回され、前記第３端が前記２つの出力端のうちの他方端に接続されるとともに、前記第４端が開放される第２コイルとを備える、給電装置。
2. 前記第１コイルの前記第２端と、前記第２コイルの前記第４端とは、前記軸線の近傍で、かつ、前記軸線を中心線として略線対称の位置に配置されている、請求項１に記載の給電装置。
3. 前記第１コイルの前記第２端は、前記第１コイルの最も外側の巻線に設けられており、
   前記第２コイルの前記第４端は、前記第２コイルの最も外側の巻線に設けられている、請求項１または２に記載の給電装置。
4. 前記第１コイルおよび前記第２コイルは、複数の層を有する配線基板に設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の給電装置。
5. 前記配線基板は、前記軸線を中心線として略線対称に形成されている電界遮蔽層を含む、請求項４に記載の給電装置。
6. 前記２つの出力端は、前記軸線の一方側に配置されており、
   前記第１コイルの前記第２端および前記第２コイルの前記第４端は、前記軸線の他方側に配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の給電装置。

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