JP6597885B2 - コイルアンテナ、給電装置、受電装置およびワイヤレス電力供給システム - Google Patents

Description

本発明は、複数のコイル導体を備えるコイルアンテナ、それを備える給電装置、受電装置およびワイヤレス電力供給システムに関する。

従来、給電用コイルアンテナと受電用コイルアンテナとを磁界結合させることにより、ワイヤレス電力供給を可能とした磁界共鳴電力供給システムが知られている（特許文献１）。

例えば、特許文献１には、並列に接続された２つのコイル導体が平面上に並走してスパイラル状に巻回される構造の給電用コイルアンテナが開示されている。

特許第５２２１１１１号公報

しかし、上記構造のコイルアンテナでは、並走する２つのコイル導体のうち外側を巻回するコイル導体の線路長と、内側を巻回するコイル導体の線路長とが異なるため、外側を巻回するコイル導体のインダクタンス値と、内側を巻回するコイル導体のインダクタンス値とが異なる。そのため、給電用コイルアンテナと受電用コイルアンテナとの相対的な位置関係によって、インダクタンス値の異なる２つのコイル導体うちいずれか一方と強く結合することになる。したがって、給電用コイルアンテナと受電用コイルアンテナとの相対的な位置関係によって結合強度にばらつきが生じ、適切なワイヤレス電力供給が行われない虞がある。

本発明の目的は、並列接続された複数のコイル導体を備える構造において、相手側コイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度の変化が小さなコイルアンテナを提供することにある。また、それを備える給電装置、受電装置およびワイヤレス電力供給システムを提供することにある。

（１）本発明のコイルアンテナは、ワイヤレス電力供給システムに用いられるものであって、
巻回軸の周りに巻回され、互いに並列接続される複数のコイル導体を備え、
前記複数のコイル導体のうち少なくとも２つは、前記巻回軸方向から視て、並走して巻回される並走部分に交差箇所を有することを特徴とする。

この構成では、並走して巻回した複数のコイル導体を、交差箇所で、コイル導体同士の内外配置を入れ替える構成となるため、並走して巻回される複数のコイル導体の線路長が略同じである。そのため、複数のコイル導体のインダクタンス値が略同じになり、相手側のコイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度の変化が小さなコイルアンテナを実現できる。

（２）上記（１）において、前記複数のコイル導体は、前記巻回軸方向から視て、スパイラル状に巻回されていてもよい。

（３）上記（２）において、前記並走部分の１ターン当たりの前記交差箇所の個数は、１つ以上であることが好ましい。この構成により、並走して巻回される複数のコイル導体の線路長の差を容易に減らせる。

（４）上記（２）または（３）おいて、前記複数のコイル導体は、径方向において前記巻回軸からの距離が近い第１部分と、前記径方向において前記巻回軸からの距離が前記第１部分よりも遠い第２部分と、を有し、前記並走部分において隣接する前記コイル導体の間隙は、前記第１部分に比べて前記第２部分のほうが小さいことが好ましい。この構成では巻回軸方向から視て、磁束密度が高い内周（第１部分）はコイル導体が疎に巻回され、磁束密度が低い外周（第２部分）はコイル導体が密に巻回される構造となる。一般的に、コイル導体同士の間隔が等しくなるように巻回されたコイルアンテナは、そのコイルアンテナの巻回軸方向におけるコイルアンテナの上面（または下面）において、そのコイルアンテナに電流が流れることに起因する磁束密度の巻回軸方向成分は、径方向において巻回軸（コイルの中心）に近いほど強く、巻回軸（コイルの中心）から遠いほど弱くなる。上記構成によれば、径方向において巻回軸から外周寄りになるほど隣接するコイル導体同士の間隔が密となるように巻回されているため、コイルアンテナの上面（または下面）において、磁束密度の巻回軸方向成分が一様となる。したがって、結合相手のコイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度のばらつきは抑制され、広い範囲の相対的な位置関係において、結合相手のコイルアンテナとの結合係数が安定化されるコイルアンテナを実現できる。

（５）上記（２）から（４）のいずれかにおいて、前記複数のコイル導体は、径方向において前記巻回軸からの距離が近い第１部分と、前記径方向において前記巻回軸からの距離が前記第１部分よりも遠い第２部分と、を有し、前記第１部分の１ターン当たりの前記交差箇所の個数は、前記第２部分の１ターン当たりの前記交差箇所の個数よりも少ないことが好ましい。第２部分は、第１部分よりも１ターン当たりの線路長が長い。そのため、この構成により、交差箇所の個数が同じであっても、並走して巻回される複数のコイル導体の線路長の差をより効果的に減らすことができる。

（６）上記（１）から（５）のいずれかにおいて、前記交差箇所は、直流的に分離されていることが好ましい。この構成により、コイルアンテナに局所的なコイル導体の閉ループが形成されないため、局所的なコイル導体の閉ループに磁束が鎖交することによって流れる誘導電流による損失を抑えることができる。

（７）本発明の給電装置は、
給電装置から受電装置へワイヤレスで電力を供給するワイヤレス電力供給システムにおける給電装置であって、
前記受電装置との結合に用いられるコイルアンテナと、
前記コイルアンテナに電気的に接続される給電回路と、
を備え、
前記コイルアンテナは、
巻回軸の周りに巻回され、互いに並列接続される複数のコイル導体を備え、
前記複数のコイル導体のうち少なくとも２つは、前記巻回軸方向から視て、並走して巻回される並走部分に交差箇所を有することを特徴とする。

この構成により、相手側コイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度の変化が小さなコイルアンテナを備えるワイヤレス電力伝送システムの給電装置を実現できる。

（８）上記（７）において、前記給電回路は前記コイルアンテナにＨＦ帯の交番電圧を印加してもよい。

（９）本発明の受電装置は、
給電装置から受電装置へワイヤレスで電力を供給するワイヤレス電力供給システムにおける受電装置であって、
前記給電装置との結合に用いられるコイルアンテナと、
前記コイルアンテナに接続される受電回路と、
を備え、
前記コイルアンテナは、
巻回軸の周りに巻回され、互いに並列接続される複数のコイル導体を備え、
前記複数のコイル導体のうち少なくとも２つは、前記巻回軸方向から視て、並走して巻回される並走部分に交差箇所を有することを特徴とする。

この構成により、相手側コイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度の変化が小さなコイルアンテナを備えるワイヤレス電力伝送システムの受電装置を実現できる。

（１０）上記（９）において、前記受電回路が有する容量成分と、前記コイルアンテナのインダクタンス成分とで共振回路が構成され、前記共振回路の共振周波数はＨＦ帯の周波数であってもよい。

（１１）給電装置および受電装置で構成される本発明のワイヤレス電力供給システムは、
前記給電装置は、
前記受電装置との結合に用いられるコイルアンテナと、
前記コイルアンテナに電気的に接続される給電回路と、
を有し、
前記コイルアンテナは、
巻回軸の周りに巻回され、互いに並列接続される複数のコイル導体を備え、
前記複数のコイル導体のうち少なくとも２つは、前記巻回軸方向から視て、並走して巻回される並走部分に交差箇所を有し、
前記受電装置は、前記給電装置との結合に用いられるコイルアンテナを備えることを特徴とする。

この構成により、相手側コイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度の変化が小さなコイルアンテナを備える給電装置を有した、ワイヤレス電力供給システムを実現できる。

（１２）上記（１１）において、前記給電回路は前記コイルアンテナにＨＦ帯の交番電圧を印加してもよい。

（１３）給電装置および受電装置で構成される本発明のワイヤレス電力供給システムは、
前記受電装置は、
前記給電装置との結合に用いられるコイルアンテナと、
前記コイルアンテナに電気的に接続される受電回路と、
を有し、
前記コイルアンテナは、
巻回軸の周りに巻回され、互いに並列接続される複数のコイル導体を備え、
前記複数のコイル導体のうち少なくとも２つは、前記巻回軸方向から視て、並走して巻回される並走部分に交差箇所を有し、
前記給電装置は、前記受電装置との結合に用いられるコイルアンテナを備えることを特徴とする。

この構成により、相手側コイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度の変化が小さなコイルアンテナを備える受電装置を有した、ワイヤレス電力供給システムを実現できる。

（１４）上記（１３）において、前記受電回路が有する容量成分と、前記コイルアンテナのインダクタンス成分とで共振回路が構成され、前記共振回路の共振周波数はＨＦ帯の周波数であってもよい。

本発明によれば、並列接続された複数のコイル導体を備える構造において、相手側コイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度の変化が小さなコイルアンテナを実現できる。また、それを備える給電装置、受電装置およびワイヤレス電力供給システムを実現できる。

図１は第１の実施形態に係るコイルアンテナ１０１の平面図である。 図２はコイルアンテナ１０１が備えるコイル導体Ｌ１，Ｌ２を示す平面図である。 図３（Ａ）は図１におけるＡ−Ａ断面図であり、図３（Ｂ）は図１に示す交差箇所ＣＲ２の拡大平面図である。 図４（Ａ）は、図１に示すコイルアンテナ１０１とは別の、コイルアンテナ１０１Ａを示す断面図であり、図４（Ｂ）はコイルアンテナ１０１Ａが備えるコイル導体Ｌ１，Ｌ２を示す平面図である。 図５は第２の実施形態に係るコイルアンテナ１０２の平面図である。 図６はコイルアンテナ１０２が備える複数のコイル導体の並走部分ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３を示した平面図である。 図７（Ａ）は図５におけるＢ−Ｂ断面図であり、図７（Ｂ）は図５に示す接続箇所ＰＲ１の拡大平面図である。 図８は第３の実施形態に係るコイルアンテナ１０３の平面図である。 図９はコイルアンテナ１０３が備えるコイル導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６を示す平面図である。 図１０（Ａ）は第４の実施形態に係るコイルアンテナ１０４の平面図であり、図１０（Ｂ）は基材１の裏面に形成される導体パターンを示すコイルアンテナ１０４の平面図である。 図１１（Ａ）は図１０（Ａ）におけるＣ−Ｃ断面図であり、図１１（Ｂ）は図１０（Ａ）に示す交差箇所ＣＲ２の拡大平面図である。 図１２（Ａ）は第５の実施形態に係るコイルアンテナ１０５Ａの平面図であり、図１２（Ｂ）はコイルアンテナ１０５Ａが備えるコイル導体Ｌ１，Ｌ２を示す平面図である。 図１３（Ａ）は第５の実施形態に係る別のコイルアンテナ１０５Ｂの平面図であり、図１３（Ｂ）はコイルアンテナ１０５Ｂが備えるコイル導体Ｌ１，Ｌ２を示す平面図である。 図１４（Ａ）は第６の実施形態に係るコイルアンテナ１０６の平面図であり、図１４（Ｂ）はコイルアンテナ１０６が備えるコイル導体Ｌ１，Ｌ２を示す平面図である。 図１５は第７の実施形態に係るワイヤレス電力供給システム４０１の回路図である。 図１６は、図１５に示すワイヤレス電力供給システム４０１とは別の、ワイヤレス電力供給システム４０２の回路図である。 図１７は、図１４および図１５に示すワイヤレス電力供給システム４０１，４０２とは別の、ワイヤレス電力供給システム４０３の回路図である。

以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能である。第２の実施形態以降では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。

本発明は、例えばマウスとマウスパッド等のように、平面上で位置自由度が求められるシステムに好適である。以降に示す各実施形態において、マウスにワイヤレス給電を行う場合、本発明における「コイルアンテナ」は例えばマウスパッド等に設けられ、受電側コイルアンテナはマウスに設けられる。

《第１の実施形態》
図１は第１の実施形態に係るコイルアンテナ１０１の平面図である。図２はコイルアンテナ１０１が備えるコイル導体Ｌ１，Ｌ２を示す平面図である。図３（Ａ）は図１におけるＡ−Ａ断面図であり、図３（Ｂ）は図１に示す交差箇所ＣＲ２の拡大平面図である。図２では、構造を分かりやすくするために、一方のコイル導体を破線で示している。このコイルアンテナ１０１は、ワイヤレス電力供給システムを構成する給電装置と受電装置との結合に用いられるコイルアンテナであり、給電装置または受電装置のいずれかまたは両方に設けられる。

コイルアンテナ１０１は、基材１および２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２を備える。

２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２は基材１の表面等に形成され、巻回軸ＡＸの周りに巻回される約３ターンの矩形スパイラル状の導体パターンである。２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２は、Ｚ軸方向（本発明における「巻回軸方向」に相当する）から視て、並走して巻回される並走部分ＰＬを有する。本実施形態では、コイルアンテナ１０１の第１端Ｔ１および第２端Ｔ２において、２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２の両端が接続される。すなわち、２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２は互いに並列に接続されている。互いに並走して巻回される２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２を並列に接続することにより、互いに並走して巻回されるコイル導体間の寄生容量の影響が抑制され、コイルアンテナの自己共振周波数を高めることができる。基材１は絶縁性材料からなる矩形状の平板であり、例えばポリイミド（ＰＩ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の樹脂製シートである。また、コイル導体Ｌ１，Ｌ２は例えばＣｕ箔パターンである。

上記並走部分ＰＬは、６つの交差箇所ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３，ＣＲ４，ＣＲ５，ＣＲ６を有する。交差箇所ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３，ＣＲ４，ＣＲ５，ＣＲ６は、コイル導体Ｌ１とコイル導体Ｌ２とが接続されずに、互いに交差する箇所である。本実施形態では、例えば図３（Ｂ）に示すように、コイル導体Ｌ２は、基材１の裏面に形成されるコイル導体Ｌ２Ｊおよび層間接続導体Ｖ２ａ，Ｖ２ｂを介して、コイル導体Ｌ１を跳び越えている（跨いでいる）。また、本実施形態では、図１等に示すように、並走部分ＰＬの１ターン当たりの交差箇所の個数は２つである。

本実施形態では、図１等に示すように、並走して巻回（バイファイラ巻き）した２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２を、交差箇所ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３，ＣＲ４，ＣＲ５，ＣＲ６で、コイル導体Ｌ１とコイル導体Ｌ２との内外配置を入れ替える構成となっている。そのため、並走して巻回される２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２の線路長が略同じである。したがって、コイル導体Ｌ１，Ｌ２のインダクタンス値および抵抗値は略同じになる。コイル導体Ｌ１，Ｌ２のインダクタンス値および抵抗値が略同じであると、コイル導体Ｌ１に生じる磁束とコイル導体Ｌ２に生じる磁束とが略同じとなり、磁束密度のばらつきが抑制される。それにより、相手側のコイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度の変化が小さなコイルアンテナを実現できる。

また、交差箇所ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３，ＣＲ４，ＣＲ５，ＣＲ６では、コイル導体Ｌ１とコイル導体Ｌ２とを接続していない。つまり、交差箇所ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３，ＣＲ４，ＣＲ５，ＣＲ６では、コイル導体Ｌ１とコイル導体Ｌ２とは直流的に分離されている。よって、コイルアンテナ１０１に局所的なコイル導体の閉ループが形成されないため、局所的なコイル導体の閉ループに磁束が鎖交することによって流れる誘導電流による損失を抑えることができる。

なお、本実施形態では、並走部分ＰＬの１ターン当たりの交差箇所の個数が２つである例を示したが、この構成に限定されるものではない。並走部分ＰＬの１ターン当たりの交差箇所の個数が１つ以上あれば、並走して巻回される２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２の線路長の差を容易に減らせる。

また、本実施形態では、６つの交差箇所を有するコイルアンテナ１０１の例を示したが、この構成に限定されるものではない。交差箇所の個数・位置等は本発明の作用・効果を奏する範囲において適宜変更可能である。なお、コイルアンテナが有する交差箇所が１つ以上あれば、本発明の作用・効果を奏する。

なお、本発明における「交差箇所」とは、Ｚ軸方向から視て、「並走して巻回される並走部分ＰＬ」の途中に設けられ、複数のコイル導体が互いに交差する箇所である。つまり、図２に示すブリッジ部ＢＥのように、複数のコイル導体を内周から外周に引き出す場合等で互いに交差する部分については、本発明における「交差箇所」から除外される。このことは、以降の各実施形態でも同様である。

次に、本実施形態に係るコイルアンテナ１０１の変形例について説明する。図４（Ａ）は、図１に示すコイルアンテナ１０１とは別の、コイルアンテナ１０１Ａを示す断面図であり、図４（Ｂ）はコイルアンテナ１０１Ａが備えるコイル導体Ｌ１，Ｌ２を示す平面図である。図４（Ｂ）では、構造を分かりやすくするために、一方のコイル導体を破線で示している。

コイルアンテナ１０１Ａは、交差箇所ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３，ＣＲ４，ＣＲ５を有する。図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、交差箇所ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３，ＣＲ４，ＣＲ５は、矩形スパイラル状のコイルアンテナ１０１Ａの角部にそれぞれ配置されている。

このような構成であっても、本実施形態で示したコイルアンテナ１０１と同様の作用・効果を奏する。

《第２の実施形態》
第２の実施形態では、並走部分に複数の交差箇所と複数の接続箇所とを有するコイルアンテナの例を示す。

図５は第２の実施形態に係るコイルアンテナ１０２の平面図である。図６はコイルアンテナ１０２が備える複数のコイル導体の並走部分ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３を示した平面図である。図７（Ａ）は図５におけるＢ−Ｂ断面図であり、図７（Ｂ）は図５に示す接続箇所ＰＲ１の拡大平面図である。図６では、構造を分かりやすくするために、コイル導体Ｌ１，Ｌ２を実線で示し、コイル導体Ｌ３，Ｌ４を破線で示し、コイル導体Ｌ５，Ｌ６を一点鎖線で示している。

本実施形態に係るコイルアンテナ１０２は６つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６を備える点で第１の実施形態に係るコイルアンテナ１０１と異なる。また、コイルアンテナ１０２は、並走部分に、交差箇所ＣＲ３，ＣＲ６ではなく接続箇所ＰＲ１，ＰＲ２を有する点でコイルアンテナ１０１と異なる。その他の構成についてはコイルアンテナ１０１と実質的に同じである。

６つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６は基材１の表面に形成され、巻回軸ＡＸの周りに巻回される導体パターンである。２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２は、Ｚ軸方向から視て、並走して巻回される並走部分ＰＬ１を有する。２つのコイル導体Ｌ３，Ｌ４は、Ｚ軸方向から視て、並走して巻回される並走部分ＰＬ２を有する。また、２つのコイル導体Ｌ５，Ｌ６は、Ｚ軸方向から視て、並走して巻回される並走部分ＰＬ３を有する。

２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２は巻回軸ＡＸの周りに巻回される約５／４ターンの矩形スパイラル状の導体パターンであり、接続箇所ＰＲ１（後に詳述する）にて２つのコイル導体Ｌ３，Ｌ４に接続される。２つのコイル導体Ｌ３，Ｌ４は巻回軸ＡＸの周りに巻回される約１．５ターンの矩形スパイラル状の導体パターンであり、接続箇所ＰＲ２（後に詳述する）にて２つのコイル導体Ｌ５，Ｌ６に接続される。２つのコイル導体Ｌ５，Ｌ６は巻回軸ＡＸの周りに巻回される約１／４ターンの矩形ループ状の導体パターンである。

本実施形態に係る並走部分ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３は、４つの交差箇所ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ４，ＣＲ５および２つの接続箇所ＰＲ１，ＰＲ２を有する。交差箇所ＣＲ１，ＣＲ２はコイル導体Ｌ１とコイル導体Ｌ２とが互いに交差する箇所であり、交差箇所ＣＲ４，ＣＲ５はコイル導体Ｌ３とコイル導体Ｌ４とが互いに交差する箇所である。交差箇所ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ４，ＣＲ５の構造は、第１の実施形態で示した交差箇所ＣＲ２と実質的に同じである。

接続箇所ＰＲ１，ＰＲ２は複数のコイル導体が互いに接続される箇所である。本実施形態では、例えば図７（Ｂ）に示すように、コイル導体Ｌ１の第２端、コイル導体Ｌ２の第２端、コイル導体Ｌ３の第１端およびコイル導体Ｌ４の第１端が、接続箇所ＰＲ１にて互いに接続される。コイル導体Ｌ３の第２端、コイル導体Ｌ４の第２端、コイル導体Ｌ５の第１端およびコイル導体Ｌ６の第１端は、接続箇所ＰＲ２にて互いに接続される。

すなわち、２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２の両端は、コイルアンテナ１０２の第１端Ｔ１と接続箇所ＰＲ１にて接続される。このようにして、２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２は互いに並列に接続される。２つのコイル導体Ｌ３，Ｌ４の両端は、接続箇所ＰＲ１，ＰＲ２にて接続される。このようにして、２つのコイル導体Ｌ３，Ｌ４は互いに並列に接続される。２つのコイル導体Ｌ５，Ｌ６の両端は、接続箇所ＰＲ２とコイルアンテナ１０２の第２端Ｔ２にて、接続される。このようにして、２つのコイル導体Ｌ５，Ｌ６は互いに並列に接続される。

そして、並列接続された２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２、並列接続された２つのコイル導体Ｌ３，Ｌ４、および並列接続された２つのコイル導体Ｌ５，Ｌ６が直列に接続され、約３ターンの矩形スパイラル状の導体パターンを構成する。

このような構成でも、並走して巻回される２つのコイル導体の線路長が略同じであるため、第１の実施形態に係るコイルアンテナ１０１と同様の作用・効果を奏することができる。また、並走する２つのコイル導体が、接続箇所ＰＲ１，ＰＲ２で接続されることによって、２つのコイル導体同士の線路長の僅かな差に起因する磁束密度のばらつきが抑制される。

なお、本実施形態で示したように、コイルアンテナが２つのコイル導体を備える構成に限定されるものではなく、コイルアンテナが２つ以上のコイル導体を備えていてもよい。なお、コイル導体を２つ以上備える場合には、並走する複数のコイル導体のうち少なくとも２つのコイル導体を、交差箇所において互いに交差させることにより、本発明の作用・効果を奏することができる。

また、本実施形態では、並走部分に３つの交差箇所および３つの接続箇所を有する構成を示したが、これに限定されるものではない。並走部分に設けられる交差箇所および接続箇所の個数、位置等は本発明の作用・効果を奏する範囲において適宜変更可能である。なお、上述のとおり、コイルアンテナが有する交差箇所が１つ以上あれば、本発明の作用・効果を奏する。

《第３の実施形態》
第３の実施形態では、並走部分を有さないコイル導体Ｌ３，Ｌ６を備えたコイルアンテナの例を示す。

図８は第３の実施形態に係るコイルアンテナ１０３の平面図である。図９はコイルアンテナ１０３が備えるコイル導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６を示す平面図である。図９では、構造を分かりやすくするために、コイル導体Ｌ１，Ｌ２を破線で示し、コイル導体Ｌ４，Ｌ５を一点鎖線で示している。

コイルアンテナ１０３は、基材１および６つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６を備える。

コイル導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６は基材１の表面に形成され、巻回軸ＡＸの周りに巻回される導体パターンである。２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２は、Ｚ軸方向から視て、並走して巻回される並走部分ＰＬ１を有する。また、２つのコイル導体Ｌ４，Ｌ５は、Ｚ軸方向から視て、並走して巻回される並走部分ＰＬ２を有する。

２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２は巻回軸ＡＸの周りに巻回される約３／４ターンの矩形ループ状の導体パターンであり、接続箇所ＰＲ１（後に詳述する）にてコイル導体Ｌ３に接続される。コイル導体Ｌ３は巻回軸ＡＸの周りに巻回される約１／２ターンの矩形ループ状の導体パターンであり、接続箇所ＰＲ２にて２つのコイル導体Ｌ４，Ｌ５に接続される。２つのコイル導体Ｌ４，Ｌ５は巻回軸ＡＸの周りに巻回される約１ターンの矩形ループ状の導体パターンであり、接続箇所ＰＲ３（後に詳述する）にてコイル導体Ｌ６に接続される。コイル導体Ｌ６は巻回軸ＡＸの周りに巻回される約３／４ターンの矩形ループ状の導体パターンである。

本実施形態に係る並走部分ＰＬ１，ＰＬ２は、２つの交差箇所ＣＲ１，ＣＲ２および３つの接続箇所ＰＲ１，ＰＲ２，ＰＲ３を有する。交差箇所ＣＲ１はコイル導体Ｌ１とコイル導体Ｌ２とが互いに交差する箇所であり、交差箇所ＣＲ２はコイル導体Ｌ４とコイル導体Ｌ５とが互いに交差する箇所である。交差箇所ＣＲ１，ＣＲ２の構造は、第１の実施形態で示した交差箇所ＣＲ２と実質的に同じである。

接続箇所ＰＲ１，ＰＲ２，ＰＲ３は複数のコイル導体が互いに接続される箇所である。コイル導体Ｌ１の第２端、コイル導体Ｌ２の第２端およびコイル導体Ｌ３の第１端は、接続箇所ＰＲ１にて互いに接続される。コイル導体Ｌ３の第２端、コイル導体Ｌ４の第１端およびコイル導体Ｌ５の第１端は、接続箇所ＰＲ２にて互いに接続される。コイル導体Ｌ４の第２端、コイル導体Ｌ５の第２端およびコイル導体Ｌ６の第１端は、接続箇所ＰＲ３にて互いに接続される。

すなわち、２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２の両端は、コイルアンテナ１０３の第１端Ｔ１と接続箇所ＰＲ１にて接続される。このようにして、２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２は互いに並列に接続される。２つのコイル導体Ｌ４，Ｌ５の両端は、接続箇所ＰＲ２，ＰＲ３にて並列に接続される。このようにして、２つのコイル導体Ｌ４，Ｌ５は互いに並列に接続される。

そして、並列接続された２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２、コイル導体Ｌ３、並列接続された２つのコイル導体Ｌ４，Ｌ５、およびコイル導体Ｌ６が直列に接続され、約３ターンの矩形スパイラル状の導体パターンを構成する。

本実施形態で示したように、コイルアンテナは少なくとも一部に並走部分を有していればよく、並走部分を有さないコイル導体Ｌ３，Ｌ６を備えていてもよい。なお、コイルアンテナ１０３のように、コイル導体のうち巻回軸ＡＸからの距離が近い部分（図７に示すコイル導体の内周部分。例えば、コイル導体Ｌ６等。）が並走部分を有さないことが好ましい。その構成により、相対的に磁束密度が高くなる開口部での磁界形成が抑制され、コイルアンテナとの相対的な位置関係による磁束密度のばらつきは抑制される。

このような構成でも、２つのコイル導体の線路長が略同じであるため、第１の実施形態に係るコイルアンテナ１０１と同様の作用・効果を奏することができる。

《第４の実施形態》
第４の実施形態では、コイル導体が基材１の両面に形成されているコイルアンテナの例を示す。

図１０（Ａ）は第４の実施形態に係るコイルアンテナ１０４の平面図であり、図１０（Ｂ）は基材１の裏面に形成される導体パターンを示すコイルアンテナ１０４の平面図である。図１１（Ａ）は図１０（Ａ）におけるＣ−Ｃ断面図であり、図１１（Ｂ）は図１０（Ａ）に示す交差箇所ＣＲ２の拡大平面図である。なお、図１０（Ｂ）では、構造を分かりやすくするために、コイル導体Ｌ１Ａ，Ｌ２Ａの図示を省略している。

本実施形態に係るコイルアンテナ１０４は、基材１の裏面にもコイル導体が形成されている点で第１の実施形態に係るコイルアンテナ１０１と異なる。その他の構成についてはコイルアンテナ１０１と実質的に同じである。

コイルアンテナ１０４は、基材１および４つのコイル導体Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂ，Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂを備える。

２つのコイル導体Ｌ１Ａ，Ｌ２Ａは基材１の表面に形成され、巻回軸ＡＸの周りに巻回される約３ターンの矩形スパイラル状の導体パターンである。２つのコイル導体Ｌ１Ａ，Ｌ２Ａは、Ｚ軸方向から視て、並走して巻回される並走部分ＰＬＡを有する。

２つのコイル導体Ｌ１Ｂ，Ｌ２Ｂは基材１の表面に形成され、巻回軸ＡＸの周りに巻回される約３ターンの矩形スパイラル状の導体パターンである。２つのコイル導体Ｌ１Ｂ，Ｌ２Ｂは、Ｚ軸方向から視て、並走して巻回される並走部分ＰＬＢを有する。

本実施形態では、コイル導体Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂが略同形状の導体パターンであり、コイル導体Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂは、Ｚ軸方向から視て、略一致している。すなわち、コイル導体Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂは、図１１（Ａ）等に示すように、厚み方向（Ｚ軸方向）に対向して配置され、Ｚ軸方向において並走して巻回されている。また、コイル導体Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂは略同形状の導体パターンであり、コイル導体Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂは、Ｚ軸方向から視て、略一致している。すなわち、コイル導体Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂは、図１１（Ａ）等に示すように、Ｚ軸方向に対向して配置され、Ｚ軸方向において並走して巻回されている。

本実施形態に係る並走部分ＰＬＡ，ＰＬＢは、６つの交差箇所ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３，ＣＲ４，ＣＲ５，ＣＲ６を有する。交差箇所ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３，ＣＲ４，ＣＲ５，ＣＲ６は、２つのコイル導体Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂと２つのコイル導体Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂとが接続されずに、互いに交差する箇所である。本実施形態では、例えば図１１（Ｂ）に示すように、コイル導体Ｌ１Ｂは、基材１の表面に形成されるコイル導体Ｌ１Ａおよび層間接続導体Ｖ１ａ，Ｖ１ｂを介して、基材１の裏面に形成されるコイル導体Ｌ２Ｂを跳び越えている（跨いでいる）。また、コイル導体Ｌ２Ａは、基材１の裏面に形成されるコイル導体Ｌ２Ｂおよび層間接続導体Ｖ２ａ，Ｖ２ｂを介して、基材１の表面に形成されるコイル導体Ｌ１Ａを跳び越えている（跨いでいる）。

すなわち、コイル導体Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂは、コイルアンテナ１０４の第１端Ｔ１、第２端Ｔ２および交差箇所ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３，ＣＲ４，ＣＲ５，ＣＲ６にて接続される。このようにして、Ｚ軸方向において並走して巻回される２つのコイル導体Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂは、互いに並列に接続される。また、コイル導体Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂは、コイルアンテナ１０４の第１端Ｔ１、第２端Ｔ２および交差箇所ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３，ＣＲ４，ＣＲ５，ＣＲ６にて接続される。このようにして、Ｚ軸方向において並走して巻回される２つのコイル導体Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂは、互いに並列に接続される。

また、同一平面上（基材１の表面）に形成される２つのコイル導体Ｌ１Ａ，Ｌ２Ａは、コイルアンテナ１０４の第１端Ｔ１および第２端Ｔ２にて接続される。このようにして、２つのコイル導体Ｌ１Ａ，Ｌ２Ａは、互いに並列に接続される。同一平面上（基材１の裏面）に形成される２つのコイル導体Ｌ１Ｂ，Ｌ２Ｂは、コイルアンテナ１０４の第１端Ｔ１および第２端Ｔ２にて接続される。このようにして、２つのコイル導体Ｌ１Ｂ，Ｌ２Ｂは、互いに並列に接続される。

このような構成でも、２つのコイル導体Ｌ１Ａ，Ｌ２Ａの線路長が略同じに形成され、２つのコイル導体Ｌ１Ｂ，Ｌ２Ｂの線路長が略同じであるため、第１の実施形態に係るコイルアンテナ１０１と同様の作用・効果を奏することができる。

なお、本実施形態では、Ｚ軸方向において並走する２つのコイル導体Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂが、互いに並列に接続される。そのため、コイル導体Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂの合成抵抗がコイル導体Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂ単体での抵抗より小さい。したがって、この構成により、損失が小さく、Ｑ値の高いコイルアンテナを実現できる。同様に、本実施形態では、Ｚ軸方向において並走する２つのコイル導体Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂが、互いに並列に接続される。そのため、コイル導体Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂの合成抵抗がコイル導体Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂ単体での抵抗より小さい。したがって、この構成により、損失が小さく、Ｑ値の高いコイルアンテナを実現できる。

なお、本実施形態では、Ｚ軸方向に対向して並走する２つのコイル導体Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂが互いに並列に接続され、Ｚ軸方向に対向して並走する２つのコイル導体Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂが互いに並列に接続される例を示したが、この構成に限定されるものではない。Ｚ軸方向に対向して並走する２つのコイル導体Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂが互いに並列に接続されていなくてもよく、Ｚ軸方向に対向して並走する２つのコイル導体Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂが互いに並列に接続されていなくてもよい。なお、Ｚ軸方向に対向して並走する複数のコイル導体が互いに並列に接続されていない場合には、複数のコイル導体間で容量を形成してもよい。なお、本発明では、Ｚ軸方向から視て、並走して巻回されるコイル導体同士（並走部分）が互いに並列に接続されていればよい。すなわち、Ｚ軸方向から視て、並走する２つのコイル導体Ｌ１Ａ，Ｌ２Ｂが互いに並列に接続されていてもよく、Ｚ軸方向から視て、並走する２つのコイル導体Ｌ１Ｂ，Ｌ２Ａが互いに並列に接続されていてもよい。

《第５の実施形態》
第５の実施形態では、２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２の形状等が第１の実施形態に係るコイルアンテナ１０１と異なる例を示す。

図１２（Ａ）は第５の実施形態に係るコイルアンテナ１０５Ａの平面図であり、図１２（Ｂ）はコイルアンテナ１０５Ａが備えるコイル導体Ｌ１，Ｌ２を示す平面図である。

本実施形態に係るコイルアンテナ１０５Ａは、コイル導体Ｌ１，Ｌ２の形状等が第１の実施形態に係るコイルアンテナ１０１と異なる。また、コイルアンテナ１０５Ａは、コイル導体Ｌ１が基材１の表面に形成され、コイル導体Ｌ２が基材１の裏面に形成されている点でコイルアンテナ１０１と異なる。その他の構成についてはコイルアンテナ１０１と実質的に同じである。

コイル導体Ｌ１は基材１の表面に形成され、巻回軸ＡＸの周りに巻回される約３ターンの矩形スパイラル状の導体パターンである。コイル導体Ｌ２は基材１の裏面に形成され、巻回軸ＡＸの周りに巻回される約３ターンの矩形スパイラル状の導体パターンである。２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２は、Ｚ軸方向から視て、並走して巻回される並走部分ＰＬを有する。本実施形態では、コイルアンテナ１０５Ａの第１端Ｔ１および第２端Ｔ２において、２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２の両端が接続される。すなわち、２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２は互いに並列に接続されている。

２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２は、径方向（図１２（Ａ）における矢印参照）において巻回軸ＡＸからの距離Ｒ１が近い第１部分ＰＥ１と、径方向において巻回軸ＡＸからの距離Ｒ２が遠い第２部分ＰＥ２とを有する（Ｒ１＜Ｒ２）。言い換えると、２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２は、Ｚ軸方向から視て、内周に位置する第１部分ＰＥ１と、第１部分ＰＥ１よりも外周側に位置する第２部分ＰＥ２とを有する。

図１２（Ｂ）に示すように、並走部分ＰＬにおいて隣接するコイル導体Ｌ１，Ｌ２同士の間隙は、第１部分ＰＥ１（第１部分におけるコイル導体Ｌ１，Ｌ２の間隙Ｓ１）に比べて、第２部分ＰＥ２（第２部分におけるコイル導体Ｌ１，Ｌ２の間隙Ｓ２）のほうが小さい（Ｓ１＞Ｓ２）。

本実施形態では、Ｚ軸方向から視て、磁束密度が高い内周（第１部分ＰＥ１）はコイル導体Ｌ１，Ｌ２が疎に巻回され、磁束密度が低い外周（第２部分ＰＥ２）はコイル導体Ｌ１，Ｌ２が密に巻回される構造となる。言い換えると、コイル導体Ｌ１，Ｌ２同士の間隔が密の部分は、径方向において巻回軸ＡＸから外周寄りに位置していて、疎の部分は径方向において巻回軸ＡＸから内周寄りに位置している。一般的に、コイル導体同士の間隔が等しくなるように巻回されたコイルアンテナは、そのコイルアンテナの巻回軸方向におけるコイルアンテナの上面（または下面）において、そのコイルアンテナに電流が流れることに起因する磁束密度の巻回軸方向成分は、径方向において巻回軸（コイルの中心）に近いほど強く、巻回軸（コイルの中心）から遠いほど弱くなる。しかし、コイルアンテナ１０５Ａでは、径方向において巻回軸ＡＸから外周寄りになるほどコイル導体Ｌ１，Ｌ２同士の間隔が密となるように巻回されているため、コイルアンテナの上面（または下面）において、磁束密度の巻回軸方向成分が一様となる。よって、この構成により、結合相手のコイルアンテナとの相対的な位置関係（特にＸＹ平面方向）のずれによる磁束密度の変化が抑制される。したがって、結合相手のコイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度のばらつきは抑制され、広い範囲の相対的な位置関係において、結合相手のコイルアンテナとの結合係数が安定化されるコイルアンテナを実現できる。

次に、本実施形態に係るコイルアンテナ１０５Ａの変形例について図を参照して説明する。図１３（Ａ）は第５の実施形態に係る別のコイルアンテナ１０５Ｂの平面図であり、図１３（Ｂ）はコイルアンテナ１０５Ｂが備えるコイル導体Ｌ１，Ｌ２を示す平面図である。

コイルアンテナ１０５Ｂは、コイル導体Ｌ１，Ｌ２の形状等が上述のコイルアンテナ１０５Ａと異なる。その他の構成についてはコイルアンテナ１０５Ａと同じである。

第１部分ＰＥ１の１ターン当たりの交差箇所の個数Ｎ１は、第２部分ＰＥ２の１ターン当たりの交差箇所の個数Ｎ２よりも少ない（Ｎ１＜Ｎ２）。なお、コイルアンテナ１０５Ｂは、図１３（Ｂ）に示すように、第１部分ＰＥ１に交差箇所を有していない（Ｎ１＝０）。

第２部分ＰＥ２は、第１部分ＰＥ１よりも１ターン当たりの線路長が長い。そのため、上述のように、第２部分ＰＥ２の１ターン当たりの交差箇所の個数Ｎ２を、第１部分ＰＥ１の１ターン当たりの交差箇所の個数Ｎ１よりも多くすることにより、交差箇所の個数が同じであっても、並走して巻回される２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２の線路長の差をより効果的に減らすことができる。

《第６の実施形態》
第６の実施形態では、１ターン当たりの交差箇所の個数が３つ以上であるコイルアンテナについて示す。

図１４（Ａ）は第６の実施形態に係るコイルアンテナ１０６の平面図であり、図１４（Ｂ）はコイルアンテナ１０６が備えるコイル導体Ｌ１，Ｌ２を示す平面図である。

本実施形態に係るコイルアンテナ１０６は、１ターン当たりの交差箇所の個数が、第１の実施形態に係るコイルアンテナ１０１と異なる。また、コイルアンテナ１０６は、コイル導体Ｌ１が基材１の表面に形成され、コイル導体Ｌ２が基材１の裏面に形成されている点でコイルアンテナ１０１と異なる。その他の構成についてはコイルアンテナ１０１と実質的に同じである。

コイル導体Ｌ１は基材１の表面に形成され、巻回軸ＡＸの周りに巻回される約３ターンの矩形スパイラル状の導体パターンである。コイル導体Ｌ２は基材１の裏面に形成され、巻回軸ＡＸの周りに巻回される約３ターンの矩形スパイラル状の導体パターンである。２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２は、Ｚ軸方向から視て、並走して巻回される並走部分ＰＬを有する。本実施形態では、コイルアンテナ１０６の第１端Ｔ１および第２端Ｔ２において、２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２の両端が接続される。すなわち、２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２は互いに並列に接続されている。

上記並走部分ＰＬは、１４つの交差箇所ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３，ＣＲ４，ＣＲ５，ＣＲ６，ＣＲ７，ＣＲ８，ＣＲ９，ＣＲ１０，ＣＲ１１，ＣＲ１２，ＣＲ１３，ＣＲ１４を有する。交差箇所ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３，ＣＲ４，ＣＲ５，ＣＲ６，ＣＲ７，ＣＲ８，ＣＲ９，ＣＲ１０，ＣＲ１１，ＣＲ１２，ＣＲ１３，ＣＲ１４は、コイル導体Ｌ１とコイル導体Ｌ２とが接続されずに、互いに交差する箇所である。本実施形態では、図１４等に示すように、２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２の並走部分ＰＬが、１ターンごとに６つの交差箇所を有する。

本実施形態では、並走部分ＰＬの１ターン当たりの交差箇所の個数が６つである。この構成により、並走部分ＰＬの１ターン当たりの交差箇所の個数が少ない場合と比べて、並走して巻回される２つのコイル導体Ｌ１，Ｌ２の線路長の差をさらに容易に減らせる。

《第７の実施形態》
第７の実施形態では、本発明のコイルアンテナを利用したワイヤレス電力供給システムの例を示す。

本発明における「給電装置」は、上記コイルアンテナおよび給電回路（後に詳述する）等を備える装置であり、例えば磁気共鳴電力供給システム等のワイヤレス電力供給システムに対応した上記マウスパッド等である。本発明における「受電装置」は、上記コイルアンテナおよび受電回路（後に詳述する）等を備える装置であり、例えば磁気共鳴電力供給システム等のワイヤレス電力供給システムに対応した受電側機器（ワイヤレスマウス、携帯電話端末、いわゆるスマートフォン、タブレット端末、ノートＰＣやＰＤＡ、ウェアラブル端末、カメラ、ビデオ、ゲーム機および玩具等）にワイヤレス給電する充電器等である。

磁界共鳴電力供給システムは、ＨＦ帯、特に６．７８ＭＨｚ付近の周波数で用いられる。また、磁界型ワイヤレス電力供給システムは、磁界結合により電力供給相手と結合して電力の供給を行う。

図１５は第７の実施形態に係るワイヤレス電力供給システム４０１の回路図である。図１６は、図１５に示すワイヤレス電力供給システム４０１とは別の、ワイヤレス電力供給システム４０２の回路図である。図１７は、図１４および図１５に示すワイヤレス電力供給システム４０１，４０２とは別の、ワイヤレス電力供給システム４０３の回路図である。

ワイヤレス電力供給システム４０１，４０２，４０３は、給電装置２０１および受電装置３０１で構成され、給電装置２０１から受電装置３０１へワイヤレスで電力を供給する。

給電装置２０１は、給電回路２１０と、給電用コイルアンテナＬｔと、給電用コイルアンテナＬｔと共振回路２２０を構成する共振キャパシタＣｔとを含み、給電回路２１０には共振回路２２０が電気的に接続される。なお、本実施形態では、給電用コイルアンテナＬｔが給電回路２１０に直接接続（オーミック接続）されている。給電用コイルアンテナＬｔは、受電装置３０１が備える受電回路３１０との結合に用いられる。

ワイヤレス電力供給システム４０１では、１つの共振キャパシタＣｔを備えた直列共振回路が構成されている。図１５に示すように、共振キャパシタＣｔは、給電用コイルアンテナＬｔの一端に直列接続されている。

ワイヤレス電力供給システム４０２では、２つの共振キャパシタＣｔを備えた直列共振回路が構成されている。図１６に示すように、２つの共振キャパシタＣｔは、給電用コイルアンテナＬｔの両端にそれぞれ直接接続されている。このように、給電用コイルアンテナＬｔは、共振キャパシタＣｔを介して給電回路２０１に接続されていてもよい。

ワイヤレス電力供給システム４０３では、１つの共振キャパシタＣｔを備えた並列共振回路が構成されている。図１７に示すように、共振キャパシタＣｔは、給電用コイルアンテナＬｔに並列に接続されている。

給電回路２１０は、直流入力電圧Ｖｉを交流電圧に変換して上記共振回路２２０に印加するインバータ回路２１１を備える。インバータ回路２１１は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、キャパシタＣ１１、ダイオードＤ１および駆動回路２１２を含む。駆動回路２１２は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をＨＦ帯の動作周波数（例えば６．７８ＭＨｚ）で交互にオン／オフ駆動する。共振回路２２０の共振周波数はこの動作周波数またはその近傍の周波数である。このように、給電回路２１０は給電用コイルアンテナＬｔにＨＦ帯の交番電圧を印加する。共振回路２２０の共振周波数を、動作周波数またはその近傍の周波数に設定することで電力伝送効率が向上し、電力伝送損失を低減できる。

受電装置３０１は、受電回路３１０と、受電回路３１０に電気的に接続される受電用コイルアンテナＬｒとを含む。なお、本実施形態では、受電用コイルアンテナＬｒが受電回路３１０に直接接続（オーミック接続）されている。受電用コイルアンテナＬｒは、給電装置２０１が備える給電回路２１０との結合に用いられ、この受電用コイルアンテナＬｒのインダクタンス成分と受電回路３１０が有する容量成分とで共振回路３２０が構成される。受電用コイルアンテナＬｒと給電用コイルアンテナＬｔとは主に磁界結合する。

また、受電回路３１０は、受電用コイルアンテナＬｒに生じる交流電圧を直流電圧に変換する整流平滑回路３１１と、整流平滑回路３１１によって変換された直流出力電圧によって駆動される負荷Ｒｏとを備える。整流平滑回路３１１はダイオードブリッジ回路による整流回路３１２、平滑キャパシタＣ２１，Ｃ２２、および電圧レギュレータ回路３１３を含む。

共振回路３２０はＨＦ帯の上記動作周波数またはその近傍の周波数で共振する。共振回路３２０の共振電圧は整流回路３１２で全波整流され、平滑キャパシタＣ２１，Ｃ２２、および電圧レギュレータ回路２１３で平滑および安定化され、負荷Ｒｏへ所定の一定電圧Ｖｏが供給される。

本実施形態では、給電用コイルアンテナＬｔは、第１の実施形態で示した構造のコイルアンテナ１０１であり、受電用コイルアンテナＬｒは通常のコイルアンテナである。なお、「通常のコイルアンテナ」とは、コイル導体が単純なループ状またはスパイラル状を成しているものである。

なお、給電用コイルアンテナが通常のコイルアンテナであり、受電用コイルアンテナが第１の実施形態で示したコイルアンテナ１０１であってもよい。また、給電用コイルアンテナおよび受電用コイルアンテナの双方が第１の実施形態で示した構造のコイルアンテナ１０１であってもよい。いずれも構造でも、給電用コイルアンテナと受電用コイルアンテナは主に磁界結合し、主に磁界を介して電力が伝送される。

このように、本発明のコイルアンテナは、給電用コイルアンテナ、受電用コイルアンテナのいずれにも利用できる。

この構成により、相手側コイルアンテナとの相対的な位置関係による結合強度の変化が小さなコイルアンテナを備える給電装置、受電装置およびワイヤレス電力供給システムを実現できる。

なお、本実施形態では、受電回路３１０が有する容量成分と、受電用コイルアンテナＬｒのインダクタンス成分とで共振回路が構成される例を示したが、共振用のキャパシタを受電用コイルアンテナＬｒに直列または並列に接続してもよい。

なお、本実施形態では、第１の実施形態で示した構造のコイルアンテナ１０１が給電用コイルアンテナＬｔであり、給電回路２１０に直接接続（オーミック接続）される例を示したが、この構成に限定されるものではない。第１の実施形態で示した構造のコイルアンテナ１０１が中継用コイルアンテナとして、電界結合や磁界結合によって給電回路２１０に接続されていてもよい。例えば、給電回路２１０に直接接続された結合コイルと、受電回路３１０に接続された受電用コイルアンテナＬｒとが、第１の実施形態で示した構造のコイルアンテナ１０１を変形したコイルアンテナ１０１Ｐを介して、電界結合や磁界結合によって互いに接続されていてもよい。なお、コイルアンテナ１０１Ｐは、コイルアンテナ１０１の第１端（図１におけるＴ１参照）と第２端（図１におけるＴ２参照）とを直接接続して閉ループとしたもの、またはコイルアンテナ１０１の第１端と第２端とをキャパシタを介して接続して閉ループとしたものである。すなわち、本発明における「コイルアンテナに電気的に接続される」とは、コイルアンテナに直接接続（オーミック接続）される構造に限定されず、電界結合や磁界結合による接続される態様も含む。

《その他の実施形態》
以上に示した各実施形態では、並走部分が２つのコイル導体が並走して巻回する例を示したが、この構成に限定されるものではない。本発明における「並走部分」は２つ以上のコイル導体が並走して巻回する部分であればよく、並走部分が例えば３つのコイル導体が並走して巻回してもよい。並走部分が３つ以上のコイル導体が並走して巻回されている場合には、並走して巻回される全ての複数のコイル導体の内外配置を、交差箇所にて入れ替える構造であってもよい。なお、並走部分が３つ以上のコイル導体が並走して巻回されている場合には、並走して巻回される複数のコイル導体のうち少なくとも２つの内外配置を、交差箇所にて入れ替えることにより、本願発明の作用・効果を奏することができる。

以上に示した各実施形態では、基材１が矩形状の平板である例を示したが、この構成に限定されるものではない。基材１の平面形状は適宜変更可能であり、例えば円形、楕円形、多角形、Ｔ字形、Ｌ字形等でもよい。また、基材１は平板に限らず、立体構造等とすることも可能である。また、基材１の主面は平面状に限定されるものではなく、曲面等であってもよい。なお、後に詳述するように、本発明のコイルアンテナにおいて基材１は必須ではない。

また、以上に示した各実施形態では、基材１の表面に複数のコイル導体を形成する例や、基材１の表面および裏面に複数のコイル導体を形成する例を示したが、この構成に限定されるものではない。複数のコイル導体は、Ｚ軸方向から視て、並走して巻回される並走部分を有していればよく、複数のコイル導体が多層に亘って形成されていてもよい。複数のコイル導体は、例えばそれぞれ異なる基材に形成されていてもよい。また、積層体を構成する各基材に複数のコイル導体が形成されていてもよい。

以上に示した第１・５・６の各実施形態では、複数のコイル導体が約３ターンの矩形スパイラル状の導体パターンである例を示したが、この構成に限定されるものではない。複数のコイル導体の外形は、例えば円形、楕円形、多角形等でもよい。また、複数のコイル導体のターン数は、本発明の作用・効果を奏する範囲において適宜変更可能である。さらに、複数のコイル導体はスパイラル状に限らず、ループ状の導体パターンであってもよい。また、コイルアンテナが備える複数のコイル導体は巻線コイルであってもよい。すなわち、本発明のコイルアンテナにおいて基材は必須ではない。複数のコイル導体が巻線コイルである場合には、ヘリカル状であってもよい。

同様に、以上に示した第２・３の各実施形態では、複数のコイル導体が直列に接続されて約３ターンの矩形スパイラル状の導体パターンを構成する例を示したが、これに限定されるものではない。直列に接続された複数のコイル導体の外形は、例えば円形、楕円形、多角形等でもよい。また、直列に接続された複数のコイル導体のターン数は、本発明の作用・効果を奏する範囲において適宜変更可能である。さらに、直列に接続された複数のコイル導体は、スパイラル状に限らず、ループ状の導体パターンであってもよい。ループ状またはスパイラル状のコイル導体が形成された基材を積層してヘリカル状の導体パターンを構成してもよい。

最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。

ＡＸ…巻回軸
ＢＥ…ブリッジ部
ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３，ＣＲ４，ＣＲ５，ＣＲ６，ＣＲ７，ＣＲ８，ＣＲ９，ＣＲ１０，ＣＲ１１，ＣＲ１２，ＣＲ１３，ＣＲ１４…交差箇所
Ｃ１１…キャパシタ
Ｃ２１，Ｃ２２…平滑キャパシタ
Ｃｔ…共振キャパシタ
Ｄ１…ダイオード
Ｓ１，Ｓ２…複数のコイル導体の間隙
Ｌ１，Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂ，Ｌ２，Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂ，Ｌ２Ｊ，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６…コイル導体
ＰＬ，ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬＡ，ＰＬＢ…複数のコイル導体の並走部分
ＰＲ１，ＰＲ２，ＰＲ３…接続箇所
Ｌｒ…受電用コイルアンテナ
Ｌｔ…給電用コイルアンテナ
ＰＥ１…第１部分
ＰＥ２…第２部分
Ｎ１…第１部分の１ターン当たりの交差箇所の個数
Ｎ２…第２部分の１ターン当たりの交差箇所の個数
Ｒ１…第１部分の径方向において巻回軸からの距離
Ｒ２…第２部分の径方向において巻回軸からの距離
Ｑ１，Ｑ２…スイッチング素子
Ｒｏ…負荷
Ｔ１…コイルアンテナの第１端
Ｔ２…コイルアンテナの第２端
Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ，Ｖ２ａ，Ｖ２ｂ…層間接続導体
Ｖｉ…直流入力電圧
Ｖｏ…一定電圧
１…基材
１０１，１０２，１０３，１０４，１０５Ａ，１０５Ｂ，１０６…コイルアンテナ
２０１…給電装置
２１０…給電回路
２１１…インバータ回路
２１２…駆動回路
２１３…電圧レギュレータ回路
２２０…共振回路
３０１…受電装置
３１０…受電回路
３１１…整流平滑回路
３１２…整流回路
３１３…電圧レギュレータ回路
３２０…共振回路
４０１…ワイヤレス電力供給システム

Claims (21)

1. ワイヤレス電力供給システムで用いられるコイルアンテナであって、
   巻回軸の周りに巻回され、互いに並列接続される複数のコイル導体を備え、
   前記複数のコイル導体のうち少なくとも２つは、前記巻回軸方向から視て、並走して巻回される並走部分に交差箇所を有し、
   前記複数のコイル導体は、前記巻回軸方向から視て、スパイラル状に巻回され、
   前記並走部分の１ターン当たりの前記交差箇所の個数は、１つ以上である、コイルアンテナ。
2. ワイヤレス電力供給システムで用いられるコイルアンテナであって、
   巻回軸の周りに巻回され、互いに並列接続される複数のコイル導体を備え、
   前記複数のコイル導体のうち少なくとも２つは、前記巻回軸方向から視て、並走して巻回される並走部分に交差箇所を有し、
   前記複数のコイル導体は、前記巻回軸方向から視て、スパイラル状に巻回され、径方向において前記巻回軸からの距離が近い第１部分と、前記径方向において前記巻回軸からの距離が前記第１部分よりも遠い第２部分と、を有し、
   前記並走部分において隣接する前記コイル導体の間隙は、前記第１部分に比べて前記第２部分のほうが小さい、コイルアンテナ。
3. 前記並走部分の１ターン当たりの前記交差箇所の個数は、１つ以上である、請求項２に記載のコイルアンテナ。
4. 前記複数のコイル導体は、径方向において前記巻回軸からの距離が近い第１部分と、前記径方向において前記巻回軸からの距離が前記第１部分よりも遠い第２部分と、を有し、
   前記第１部分の１ターン当たりの前記交差箇所の個数は、前記第２部分の１ターン当たりの前記交差箇所の個数よりも少ない、請求項１から３のいずれかに記載のコイルアンテナ。
5. 前記交差箇所は、直流的に分離されている、請求項１から４のいずれかに記載のコイルアンテナ。
6. 給電装置から受電装置へワイヤレスで電力を供給するワイヤレス電力供給システムにおける給電装置であって、
   前記受電装置との結合に用いられるコイルアンテナと、
   前記コイルアンテナに電気的に接続される給電回路と、
   を備え、
   前記コイルアンテナは、
   巻回軸の周りに巻回され、互いに並列接続される複数のコイル導体を備え、
   前記複数のコイル導体のうち少なくとも２つは、前記巻回軸方向から視て、並走して巻回される並走部分に交差箇所を有し、
   前記複数のコイル導体は、前記巻回軸方向から視て、スパイラル状に巻回され、
   前記並走部分の１ターン当たりの前記交差箇所の個数は、１つ以上である、給電装置。
7. 給電装置から受電装置へワイヤレスで電力を供給するワイヤレス電力供給システムにおける給電装置であって、
   前記受電装置との結合に用いられるコイルアンテナと、
   前記コイルアンテナに電気的に接続される給電回路と、
   を備え、
   前記コイルアンテナは、
   巻回軸の周りに巻回され、互いに並列接続される複数のコイル導体を備え、
   前記複数のコイル導体のうち少なくとも２つは、前記巻回軸方向から視て、並走して巻回される並走部分に交差箇所を有し、
   前記複数のコイル導体は、前記巻回軸方向から視て、スパイラル状に巻回され、径方向において前記巻回軸からの距離が近い第１部分と、前記径方向において前記巻回軸からの距離が前記第１部分よりも遠い第２部分と、を有し、
   前記並走部分において隣接する前記コイル導体の間隙は、前記第１部分に比べて前記第２部分のほうが小さい、給電装置。
8. 前記並走部分の１ターン当たりの前記交差箇所の個数は、１つ以上である、請求項７に記載の給電装置。
9. 前記給電回路は前記コイルアンテナにＨＦ帯の交番電圧を印加する、請求項６から８のいずれかに記載の給電装置。
10. 給電装置から受電装置へワイヤレスで電力を供給するワイヤレス電力供給システムにおける受電装置であって、
    前記給電装置との結合に用いられるコイルアンテナと、
    前記コイルアンテナに電気的に接続される受電回路と、
    を備え、
    前記コイルアンテナは、
    巻回軸の周りに巻回され、互いに並列接続される複数のコイル導体を備え、
    前記複数のコイル導体のうち少なくとも２つは、前記巻回軸方向から視て、並走して巻回される並走部分に交差箇所を有し、
    前記複数のコイル導体は、前記巻回軸方向から視て、スパイラル状に巻回され、
    前記並走部分の１ターン当たりの前記交差箇所の個数は、１つ以上である、受電装置。
11. 給電装置から受電装置へワイヤレスで電力を供給するワイヤレス電力供給システムにおける受電装置であって、
    前記給電装置との結合に用いられるコイルアンテナと、
    前記コイルアンテナに電気的に接続される受電回路と、
    を備え、
    前記コイルアンテナは、
    巻回軸の周りに巻回され、互いに並列接続される複数のコイル導体を備え、
    前記複数のコイル導体のうち少なくとも２つは、前記巻回軸方向から視て、並走して巻回される並走部分に交差箇所を有し、
    前記複数のコイル導体は、前記巻回軸方向から視て、スパイラル状に巻回され、径方向において前記巻回軸からの距離が近い第１部分と、前記径方向において前記巻回軸からの距離が前記第１部分よりも遠い第２部分と、を有し、
    前記並走部分において隣接する前記コイル導体の間隙は、前記第１部分に比べて前記第２部分のほうが小さい、受電装置。
12. 前記並走部分の１ターン当たりの前記交差箇所の個数は、１つ以上である、請求項１１に記載の受電装置。
13. 前記受電回路が有する容量成分と、前記コイルアンテナのインダクタンス成分とで共振回路が構成され、
    前記共振回路の共振周波数はＨＦ帯の周波数である、請求項１０から１２のいずれかに記載の受電装置。
14. 給電装置および受電装置で構成されるワイヤレス電力供給システムにおいて、
    前記給電装置は、
    前記受電装置との結合に用いられるコイルアンテナと、
    前記コイルアンテナに電気的に接続される給電回路と、
    を有し、
    前記コイルアンテナは、
    巻回軸の周りに巻回され、互いに並列接続される複数のコイル導体を備え、
    前記複数のコイル導体のうち少なくとも２つは、前記巻回軸方向から視て、並走して巻回される並走部分に交差箇所を有し、
    前記複数のコイル導体は、前記巻回軸方向から視て、スパイラル状に巻回され、
    前記並走部分の１ターン当たりの前記交差箇所の個数は、１つ以上であり、
    前記受電装置は、前記給電装置との結合に用いられるコイルアンテナを備える、ワイヤレス電力供給システム。
15. 給電装置および受電装置で構成されるワイヤレス電力供給システムにおいて、
    前記給電装置は、
    前記受電装置との結合に用いられるコイルアンテナと、
    前記コイルアンテナに電気的に接続される給電回路と、
    を有し、
    前記コイルアンテナは、
    巻回軸の周りに巻回され、互いに並列接続される複数のコイル導体を備え、
    前記複数のコイル導体のうち少なくとも２つは、前記巻回軸方向から視て、並走して巻回される並走部分に交差箇所を有し、
    前記複数のコイル導体は、前記巻回軸方向から視て、スパイラル状に巻回され、径方向において前記巻回軸からの距離が近い第１部分と、前記径方向において前記巻回軸からの距離が前記第１部分よりも遠い第２部分と、を有し、
    前記並走部分において隣接する前記コイル導体の間隙は、前記第１部分に比べて前記第２部分のほうが小さく、
    前記受電装置は、前記給電装置との結合に用いられるコイルアンテナを備える、ワイヤレス電力供給システム。
16. 前記並走部分の１ターン当たりの前記交差箇所の個数は、１つ以上である、請求項１５に記載の受電装置。
17. 前記給電回路は前記コイルアンテナにＨＦ帯の交番電圧を印加する、請求項１４から１６のいずれかに記載のワイヤレス電力供給システム。
18. 給電装置および受電装置で構成されるワイヤレス電力供給システムにおいて、
    前記受電装置は、
    前記給電装置との結合に用いられるコイルアンテナと、
    前記コイルアンテナに電気的に接続される受電回路と、
    を有し、
    前記コイルアンテナは、
    巻回軸の周りに巻回され、互いに並列接続される複数のコイル導体を備え、
    前記複数のコイル導体のうち少なくとも２つは、前記巻回軸方向から視て、並走して巻回される並走部分に交差箇所を有し、
    前記複数のコイル導体は、前記巻回軸方向から視て、スパイラル状に巻回され、
    前記並走部分の１ターン当たりの前記交差箇所の個数は、１つ以上であり、
    前記給電装置は、前記受電装置との結合に用いられるコイルアンテナを備える、ワイヤレス電力供給システム。
19. 給電装置および受電装置で構成されるワイヤレス電力供給システムにおいて、
    前記受電装置は、
    前記給電装置との結合に用いられるコイルアンテナと、
    前記コイルアンテナに電気的に接続される受電回路と、
    を有し、
    前記コイルアンテナは、
    巻回軸の周りに巻回され、互いに並列接続される複数のコイル導体を備え、
    前記複数のコイル導体のうち少なくとも２つは、前記巻回軸方向から視て、並走して巻回される並走部分に交差箇所を有し、
    前記複数のコイル導体は、前記巻回軸方向から視て、スパイラル状に巻回され、径方向において前記巻回軸からの距離が近い第１部分と、前記径方向において前記巻回軸からの距離が前記第１部分よりも遠い第２部分と、を有し、
    前記並走部分において隣接する前記コイル導体の間隙は、前記第１部分に比べて前記第２部分のほうが小さく、
    前記給電装置は、前記受電装置との結合に用いられるコイルアンテナを備える、ワイヤレス電力供給システム。
20. 前記並走部分の１ターン当たりの前記交差箇所の個数は、１つ以上である、請求項１９に記載の受電装置。
21. 前記受電回路が有する容量成分と、前記コイルアンテナのインダクタンス成分とで共振回路が構成され、
    前記共振回路の共振周波数はＨＦ帯の周波数である、請求項１８から２０のいずれかに記載のワイヤレス電力供給システム。

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