JP2024037361A - アンテナ装置及びこれを備えるワイヤレス電力伝送デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】通信可能エリア及び通信距離の広いアンテナ装置を提供する。【解決手段】アンテナ装置１は、複数ターン周回する第１コイル１００と、第１コイル１００のコイル軸方向から見て、第１コイル１００の外側に配置される第２コイル２００とを備える。第１コイル１００は、Ｘ方向におけるターン間の間隔Ｗ２，Ｗ３がＹ方向におけるターン間の間隔Ｗ４より大きい。コイル軸方向から見て、第１コイル１００の外縁と第２コイル２００の内縁のコイル間距離Ｗ５，Ｗ６は、間隔Ｗ４より大きい。これにより、通信可能エリア及び通信距離の広いアンテナ装置を提供することが可能となる。【選択図】図２

Description

本開示は、アンテナ装置及びこれを備えるワイヤレス電力伝送デバイスに関する。

特許文献１には、ＲＦＩＣタグと通信するためのアンテナコイルと、通信距離を拡大するためのブースターコイルとを備えるアンテナモジュールが開示されている。

特開２００９－０６５４２６号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたアンテナモジュールは、通信可能エリアが必ずしも十分ではなかった。また、アンテナコイルとブースターコイルの結合度によっては、通信距離が不足する場合もあった。

したがって、本開示は、通信可能エリア及び通信距離の広いアンテナ装置を提供することを目的とする。

本開示の一実施態様によるアンテナ装置は、複数ターン周回する第１コイルと、第１コイルのコイル軸方向から見て、第１コイルの外側に配置される第２コイルとを備え、第１コイルは、第１方向におけるターン間の第１間隔が第１方向と直交する第２方向におけるターン間の第２間隔より大きく、コイル軸方向から見て、第１コイルの外縁と第２コイルの内縁のコイル間距離は、第２間隔より大きい。

本開示によれば、通信可能エリア及び通信距離の広いアンテナ装置を提供することが可能となる。

図１は、本開示の第１の実施形態によるアンテナ装置１の構成を示す略断面図である。 図２は、第１の実施形態において、第１基材１０の一方の表面１１に設けられた導体パターンのパターン形状を説明するための略平面図である。 図３は、第１の実施形態において、第１基材１０の他方の表面１２に設けられた導体パターンのパターン形状を説明するための略平面図である。 図４は、第２の実施形態において、第１基材１０の一方の表面１１に設けられた導体パターンのパターン形状を説明するための略平面図である。 図５は、第２の実施形態において、第１基材１０の他方の表面１２に設けられた導体パターンのパターン形状を説明するための略平面図である。 図６は、本開示の第３の実施形態によるワイヤレス電力伝送デバイス３の構成を示す略断面図である。 図７は、第３の実施形態において、第１基材１０の一方の表面１１に設けられた導体パターンのパターン形状を説明するための略平面図である。 図８は、第３の実施形態において、第１基材１０の他方の表面１２に設けられた導体パターンのパターン形状を説明するための略平面図である。 図９は、第３の実施形態において、第２基材２０の一方の表面２１に設けられた導体パターンのパターン形状を説明するための略平面図である。 図１０は、ワイヤレス電力伝送デバイス３及びこれにワイヤレス接続される携帯通信機器４を示すブロック図である。

以下、添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。

図１は、本開示の第１の実施形態によるアンテナ装置１の構成を示す略断面図である。

図１に示すように、第１の実施形態によるアンテナ装置１は、第１基材１０と、第１基材１０の一方の表面１１に設けられた第１コイル１００と、第１基材１０の他方の表面１２に設けられた第２コイル２００とを備えている。第１基材１０は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＩ（ポリイミド）などの絶縁性樹脂材料からなるフィルムである。

第１コイル１００は、近距離無線通信（ＮＦＣ）を行うためのアンテナコイルとして機能する。第２コイル２００は、通信距離を拡大するためのブースターコイルとして機能する。第１基材１０の他方の表面１２は磁性体３０で覆われており、これによってインダクタンスが高められている。磁性体３０は、シート状部材であっても構わない。或いは、第１基材１０の他方の表面１２に塗布されたものであっても構わない。

図２は、第１の実施形態において、第１基材１０の一方の表面１１に設けられた導体パターンのパターン形状を説明するための略平面図である。

図２に示すように、第１基材１０の一方の表面１１には、第１コイル１００と、導体パターン４１～４３と、第１キャパシタ電極パターン６１が設けられている。これらの導体パターンは導電材料から構成されており、例えば、銅、アルミニウム、又はこれらの合金などが挙げられる。後述する他の導体パターンについても同様である。第１基材１０は、第２方向であるＹ方向におけるサイズよりも、第１方向であるＸ方向におけるサイズの方が大きい矩形状を有している。

第１コイル１００は、約３ターン周回するコイルパターンであり、最内周に位置する第１ターン１１０と、最内周（最外周）から２番目に位置する第２ターン１２０と、最外周に位置する第３ターン１３０とを含んでいる。第１コイル１１０のコイル軸方向はＺ方向である。第１コイル１００の外周端は導体パターン４１に接続されている。第１コイル１００の内周端は、第１基材１０を貫通して設けられたビア導体５１，５２及び後述する導体パターン４４を介して導体パターン４２に接続されている。導体パターン４１，４２の端部は、第１コイル１１０に接続される一対の信号端子を構成する。

第１ターン１１０、第２ターン１２０及び第３ターン１３０は、いずれも略矩形状に周回している。第１ターン１１０は、Ｘ方向におけるサイズよりもＹ方向におけるサイズが大きい形状を有している。これに対し、第２ターン１２０及び第３ターン１３０は、Ｙ方向におけるサイズよりもＸ方向におけるサイズが大きい形状を有している。

第１ターン１１０は、Ｘ方向に延在する区間１１１，１１３，１１５と、Ｙ方向に延在する区間１１２，１１４とを含んでいる。そして、内周端を始点とした場合、区間１１１～１１５の順に周回する。区間１１３のＸ方向における長さはＷ１であり、区間１１２，１１４のＹ方向における長さはＷ０である。ここで、長さＷ１は長さＷ０よりも小さい。長さＷ１は、第１ターン１１０の開口のＸ方向における幅に相当し、長さＷ０は、第１ターン１１０の開口のＹ方向における幅に相当する。

第２ターン１２０は、Ｘ方向に延在する区間１２１，１２３，１２５と、Ｙ方向に延在する区間１２２，１２４とを含んでいる。そして、第１ターン１１０との接続部を始点とした場合、区間１２１～１２５の順に周回する。第２ターン１２０の区間１２２と第１ターン１１０の区間１１２のＸ方向における間隔はＷ２である。同様に、第２ターン１２０の区間１２４と第１ターン１１０の区間１１４のＸ方向における間隔もＷ２である。このため、区間１２３のＸ方向における長さ、並びに、第２ターン１２０の開口のＸ方向における幅はＷ１＋Ｗ２＋Ｗ２に第１ターン１１０の区間１１２，１１４それぞれのＸ方向におけるパターン幅を加えたものである。間隔Ｗ２は長さＷ１と略等しくても構わない。また、第２ターン１２０の区間１２３と第１ターン１１０の区間１１３のＹ方向における間隔はＷ４である。同様に、第２ターン１２０の区間１２１と第１ターン１１０の区間１１１のＹ方向における間隔、並びに、第２ターン１２０の区間１２５と第１ターン１１０の区間１１５のＹ方向における間隔もＷ４である。間隔Ｗ４は間隔Ｗ２よりも十分に小さく、第１基材１０の一方の表面１１に形成可能な導体パターンの最小スペースであっても構わない。この場合、区間１２２，１２４のＹ方向における長さ、並びに、第２ターン１２０の開口のＹ方向における幅はＷ０＋Ｗ４＋Ｗ４に第１ターン１１０の区間１１１又は区間１１５のＹ方向におけるパターン幅と第１ターン１１０の区間１１３のＹ方向におけるパターン幅を加えたもの（≒Ｗ０）となる。

第３ターン１３０は、Ｘ方向に延在する区間１３１，１３３，１３５と、Ｙ方向に延在する区間１３２，１３４とを含んでいる。そして、第２ターン１２０との接続部を始点とした場合、区間１３１～１３５の順に周回する。第３ターン１３０の区間１３２と第２ターン１２０の区間１２２のＸ方向における間隔はＷ３である。同様に、第３ターン１３０の区間１３４と第２ターン１２０の区間１２４のＸ方向における間隔もＷ３である。このため、区間１３３のＸ方向における長さ、並びに、第３ターン１３０の開口のＸ方向における幅はＷ１＋Ｗ２＋Ｗ２＋Ｗ３＋Ｗ３に第１ターン１１０の区間１１２，１１４及び第２ターン１２０の区間１２２，１２４それぞれのＸ方向におけるパターン幅を加えたものである。間隔Ｗ３は、長さＷ１及び間隔Ｗ２と略等しくても構わない。つまり、Ｗ１≒Ｗ２≒Ｗ３であっても構わない。また、第３ターン１３０の区間１３３と第２ターン１２０の区間１２３のＹ方向における間隔はＷ４である。同様に、第３ターン１３０の区間１３１と第２ターン１２０の区間１２１のＹ方向における間隔、並びに、第３ターン１３０の区間１３５と第２ターン１２０の区間１２５のＹ方向における間隔もＷ４である。このため、区間１３２，１３４のＹ方向における長さ、並びに、第３ターン１３０の開口のＹ方向における幅はＷ０＋Ｗ４＋Ｗ４＋Ｗ４＋Ｗ４に第１ターン１１０の区間１１１又は区間１１５のＹ方向におけるパターン幅、第１ターン１１０の区間１１３のＹ方向におけるパターン幅、第２ターン１２０の区間１２１又は区間１２５のＹ方向におけるパターン幅、及び、区間１２３のＹ方向におけるパターン幅を加えたものであり、間隔Ｗ４やパターン幅が非常に小さい場合にはほぼＷ０である。ここで、略等しいには製造誤差等により生じるばらつきは含まれるものとする。誤差の範囲としては、例えば、５％以内であってよい。

このように、第１コイル１００は、Ｘ方向におけるターン間の第１間隔である間隔Ｗ２，Ｗ３が、Ｙ方向におけるターン間の第２間隔である間隔Ｗ４より大きい。これにより、通信可能エリアをＸ方向に拡大することができる。したがって、本実施形態によるアンテナ装置１は、このような通信可能エリアが求められる用途に好適である。

また、第１基材１０の一方の表面１１に設けられた導体パターン４３は、一端が第１キャパシタ電極パターン６１に接続され、他端が第１基材１０を貫通して設けられたビア導体５３に接続されている。第１キャパシタ電極パターン６１は、第１コイル１００の外側に配置されており、Ｘ方向に延在する導体パターンがＹ方向に複数配列された構造を有している。

図３は、第１の実施形態において、第１基材１０の他方の表面１２に設けられた導体パターンのパターン形状を説明するための略平面図である。

図３に示すように、第１基材１０の他方の表面１２には、第２コイル２００と、導体パターン４４と、第２キャパシタ電極パターン６２が設けられている。導体パターン４４は、ビア導体５１，５２を相互に接続する。第２コイル２００は、第１基材１０の外周辺１３～１６に沿って約１ターン周回する。したがって、第２コイル２００は、Ｙ方向におけるサイズよりもＸ方向におけるサイズが大きい形状を有している。第２コイル２００は、Ｘ方向に延在する区間２０１，２０３，２０５と、Ｙ方向に延在する区間２０２，２０４とを含んでいる。そして、ビア導体５３に接続された第２コイル２００の一端を始点とした場合、区間２０１～２０５の順に周回する。

第１基材１０の一方の表面１１側から見た第２コイル２００の平面位置は、図２において破線で示されている。図２に示すように、第２コイル２００は、Ｚ方向から見て第１コイル１００の外側に配置されている。そして、第１コイル１００の第１の外縁を構成する区間１３２と、第２コイル２００の第１の内縁を構成する区間２０２のＸ方向におけるコイル間距離はＷ５である。第１コイル１００の第２の外縁を構成する区間１３４と、第２コイル２００の第２の内縁を構成する区間２０４のＸ方向におけるコイル間距離はＷ５である。また、第１コイル１００の第３の外縁を構成する区間１３１と、第２コイル２００の第３の内縁を構成する区間２０１のＹ方向におけるコイル間距離はＷ６である。第１コイル１００の第４の外縁を構成する区間１３３と、第２コイル２００の第４の内縁を構成する区間２０３のＹ方向におけるコイル間距離もＷ６である。コイル間距離Ｗ５，Ｗ６は、間隔Ｗ４よりも大きい。コイル間距離Ｗ５，Ｗ６は、間隔Ｗ１～Ｗ３より小さくても構わない。コイル間距離Ｗ５とコイル間距離Ｗ６は、互いに同じであっても構わないし、両者に差があっても構わない。

図１に示すように、第２コイル２００と磁性体３０は重なりを有している。第２コイル２００のサイズは磁性体３０の外形サイズよりも僅かに小さく、第２コイル２００の外縁と磁性体３０の外縁との距離Ｌは、コイル間距離Ｗ５，Ｗ６よりも小さい。つまり、第２コイル２００は、Ｚ方向から見て、磁性体３０と重なるよう、磁性体３０の外周に沿って配置されていることになる。

第２コイル２００の一端は、ビア導体５３を介して、第１基材１０の一方の表面１１に設けられた第１キャパシタ電極パターン６１に接続される。また、第２コイル２００の他端は、第１基材１０の他方の表面１２に設けられた第２キャパシタ電極パターン６２に接続される。第１及び第２キャパシタ電極パターン６１，６２はいずれも終端された導体パターンであり、したがって、第２コイル２００は両端が開放された構造を有している。

第２キャパシタ電極パターン６２は、Ｘ方向に延在する複数の導体パターン７１と、各導体パターン７１に沿ってＸ方向に配列された複数の導体パターン７２と、Ｙ方向に延在し、対応する導体パターン７１，７２同士を接続する導体パターン７３とを含んでいる。複数の導体パターン７２は、第１基材１０を介して、それぞれ対応する第１キャパシタ電極パターン６１と重なる。これにより、第１及び第２キャパシタ電極パターン６１，６２及びこれらの間に位置する第１基材１０によって、キャパシタが形成される。キャパシタのキャパシタンスは、トリミングによっていくつかの導体パターン７３を除去することによって微調整することができる。

このように、本実施形態によるアンテナ装置１は、アンテナコイルとして機能する第１コイル１００が第１ターン１１０、第２ターン１２０及び第３ターン１３０を有しており、各ターンのＹ方向における外形サイズがほぼ同じであるのに対し、各ターンのＸ方向における外形サイズが大きく異なっていることから、通信可能エリアをＸ方向に拡大することが可能となる。しかも、ターン間のＸ方向における間隔Ｗ２，Ｗ３を第１ターン１１０の開口のＸ方向における幅Ｗ１とほぼ同じとすれば、通信対象となる機器のＸ方向における位置にかかわらず正しく通信することができ、いわゆるヌル点の発生を防止することが可能となる。

また、第１コイル１００の外側にブースターコイルとして機能する第２コイル２００が配置されているとともに、第１コイル１００と第２コイル２００の間隔Ｗ５，Ｗ６が第１コイル１００のターン間のＹ方向における間隔Ｗ４よりも大きいことから、第１コイル１００と第２コイル２００の過剰な結合が抑制され、それぞれが最適な共振周波数となるよう調整できるため、これにより通信距離を拡大することが可能となる。また、間隔Ｗ５，Ｗ６を第１コイル１００のターン間のＸ方向における間隔Ｗ２，Ｗ３よりも小さくすれば、第１コイル１００と第２コイル２００の結合がある程度確保されるとともに、通信対象となる機器がＺ方向から見て第１コイル１００の外側に位置する場合であっても、第２コイル２００を介した通信が可能となる。

次に、本開示の第２の実施形態について説明する。

図１に示すように、第２の実施形態によるアンテナ装置２は、第１基材１０と、第１基材１０の一方の表面１１に設けられた第１コイル１００と、第１基材１０の他方の表面１２に設けられた第２コイル３００とを備えている。第１基材１０の他方の表面１２は、磁性体３０で覆われている。第１コイル１００は、近距離無線通信（ＮＦＣ）を行うためのアンテナコイルとして機能する。第２コイル３００は、通信距離を拡大するためのブースターコイルとして機能する。

図４は、第２の実施形態において、第１基材１０の一方の表面１１に設けられた導体パターンのパターン形状を説明するための略平面図である。

図４に示すように、第１基材１０の一方の表面１１には、第１コイル１００と、導体パターン４１，４２と、第２キャパシタ電極パターン６３～６５が設けられている。第１コイル１００の構造は第１の実施形態と同一であることから、重複する説明は省略する。

第２キャパシタ電極パターン６３～６５は、それぞれ第１基材１０の外周辺１３～１５に沿って配置されるとともに、互いに直列に接続されている。第２キャパシタ電極パターン６３～６５からなる直列パターンの一端は、第１基材１０を貫通して設けられたビア導体５４に接続され、他端は開放されている。

図５は、第２の実施形態において、第１基材１０の他方の表面１２に設けられた導体パターンのパターン形状を説明するための略平面図である。

図５に示すように、第１基材１０の他方の表面１２には、第２コイル３００と、導体パターン４４と、第１キャパシタ電極パターン６６～６８が設けられている。第２コイル３００は、第１基材１０の外周辺１３～１６に沿って約１．５ターン周回する。したがって、第２コイル３００は、Ｙ方向におけるサイズよりもＸ方向におけるサイズが大きい形状を有している。第２コイル３００は、Ｘ方向に延在する区間３０１，３０３，３０５，３０７と、Ｙ方向に延在する区間３０２，３０４，３０６とを含んでいる。そして、ビア導体５４に接続された第２コイル３００の一端を始点とした場合、区間３０１～３０７の順に周回する。第２コイル３００の他端を構成する区間３０７の端部は開放されている。第１の実施形態と同様、第１基材１０の一方の表面１１側から見た第２コイル３００の平面位置は、第１コイル１００の外側に位置する。

第２コイル３００の一端は、ビア導体５４を介して、第１基材１０の一方の表面１１に設けられた第２キャパシタ電極パターン６３～６５に接続される。また、第２コイル３００には、区間３０５～３０７に沿って第１キャパシタ電極パターン６６～６８が接続されている。第１キャパシタ電極パターン６６～６８は、区間３０５～３０７に沿って互いに異なる位置に配置された複数の導体パターン７２と、導体パターン７２と第２コイル３００を接続する導体パターン７３とを含んでいる。複数の導体パターン７２は、第１基材１０を介して、それぞれ対応する第２キャパシタ電極パターン６３～６５と重なる。これにより、第２キャパシタ電極パターン６３～６５、第１キャパシタ電極パターン６６～６８、及びこれらの間に位置する第１基材１０によって、キャパシタが形成される。キャパシタのキャパシタンスは、トリミングによっていくつかの導体パターン７３を除去することによって微調整することができる。

本実施形態によるアンテナ装置２は、第１の実施形態によるアンテナ装置１と同様の効果に加え、キャパシタ電極パターン６３～６８が分散配置されていることから、設計自由度が高められるとともに、ワイヤレス電力伝送デバイス用の送電コイルと重ねて使用する場合であっても、送電コイルによって生じる磁束とキャパシタ電極パターン６３～６８の干渉が抑制されることから、送電コイルの交流抵抗の増加を抑制することができる。また、第２コイル３００に接続された第１キャパシタ電極パターン６６～６８は、第２コイル３００の内側に突出するよう、第１コイル１００と第２コイル３００の間に配置されていることから、第２コイル３００の区間３０１と区間３０５の間に配置した場合に比べて、意図せず第２コイル３００の導体パターンを破損してしまうことを抑制しつつ、容易にトリミングを実施できる。また、第２コイル３００のターン間の間隔を小さくできるため、Ｚ方向から見て第１コイル１００の外側に通信対象となる機器が位置した場合に、第２コイル３００と通信対象となる機器との結合を強くすることができる。

図６は、本開示の第３の実施形態によるワイヤレス電力伝送デバイス３の構成を示す略断面図である。

図６に示すように、第３の実施形態によるワイヤレス電力伝送デバイス３は、第１及び第２基材１０，２０と、第１基材１０の一方の表面１１に設けられたノイズ抑制パターンＮと、第１基材１０の他方の表面１２に設けられた第１コイル１００及び第２コイル３００と、第２基材２０の一方及び他方の表面２１，２２に設けられた複数の送電コイル４００とを備えている。第２基材２０は、第１基材１０と同様、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＩ（ポリイミド）などの絶縁性樹脂材料からなるフィルムである。

第１コイル１００は、近距離無線通信（ＮＦＣ）を行うためのアンテナコイルとして機能する。第２コイル３００は、通信距離を拡大するためのブースターコイルとして機能する。送電コイル４００は、ワイヤレス電力伝送における送電に用いられる。第２基材２０の他方の表面２２は磁性体３０で覆われており、これによってインダクタンスが高められている。

図７は、第３の実施形態において、第１基材１０の一方の表面１１に設けられた導体パターンのパターン形状を説明するための略平面図である。

図７に示すように、第１基材１０の一方の表面１１には、ノイズ抑制パターンＮ、導体パターン４７，４８、及び第２キャパシタ電極パターン６３～６５が設けられている。第２キャパシタ電極パターン６３～６５の位置及び形状は、図４に示した第２キャパシタ電極パターン６３～６５の位置及び形状と基本的に同じであることから、重複する説明は省略する。

ノイズ抑制パターンＮは、Ｙ方向に延在する複数の線状パターン８１と、Ｘ方向に延在し、複数の線状パターン８１を接続する接続パターン８２と、接続パターン８２に接続され、端子電極を構成する引き出しパターン８３とを有する。図７に示す例では、複数の線状パターン８１がいずれもＹ方向に直線的に延在し、これらのＸ方向におけるピッチが一定であるが、これに限定されるものではない。例えば、複数の線状パターン８１が蛇行しながらＹ方向に延在しても構わない。或いは、複数の線状パターン８１の延在方向がＹ方向に対して所定の傾きを有していても構わない。さらには、複数の線状パターン８１のＸ方向におけるピッチが平面位置によって異なっていても構わない。

図８は、第３の実施形態において、第１基材１０の他方の表面１２に設けられた導体パターンのパターン形状を説明するための略平面図である。

図８に示すように、第１基材１０の他方の表面１２には、第１コイル１００と、第２コイル３００と、導体パターン４１，４２，４５，４６，７４と、第１キャパシタ電極パターン６６～６８が設けられている。導体パターン７４は、ビア導体７５，７６を介して、第２キャパシタ電極パターン６３～６５をビア導体５４に接続するためのパターンである。第１コイル１００の構造は第１の実施形態と同一であることから、重複する説明は省略する。第２コイル３００及び第１キャパシタ電極パターン６６～６８の構造は第２の実施形態と同一であることから、重複する説明は省略する。このように、本実施形態においては、第１コイル１００と第２コイル３００が第１基材１０の同一表面に設けられている。

導体パターン４１は、ビア導体５５、導体パターン４７及びビア導体５７を介して、導体パターン４５に接続される。同様に、導体パターン４２は、ビア導体５６、導体パターン４８及びビア導体５８を介して、導体パターン４６に接続される。導体パターン４５，４６の端部は、第１コイル１１０に接続される一対の信号端子を構成する。本実施形態においても、第２キャパシタ電極パターン６３～６５、第１キャパシタ電極パターン６６～６８、及びこれらの間に位置する第１基材１０によって、キャパシタが形成される。

図９は、第３の実施形態において、第２基材２０の一方の表面２１に設けられた導体パターンのパターン形状を説明するための略平面図である。

図９に示すように、第２基材２０の一方の表面２１には、複数（図９に示す例では７個）の送電コイル４００が設けられている。第２基材２０の他方の表面２２についても同様であり、複数の送電コイル４００が設けられている。表裏に重なる２つの送電コイル４００は、内周端が互いに接続される。このように、コイル軸の平面位置が互いに異なる複数の送電コイル４００を第２基材２０に設けることにより、受電コイルの平面位置に関わらず、効率よくワイヤレスで電力伝送を行うことが可能となる。

このように、図８及び図９に示す第１コイル１００、第２コイル３００及び第２キャパシタ電極パターン６３～６８は、第２の実施形態によるアンテナ装置２と基本的に同じ回路構成を有している。そして、本実施形態においては、このような構成を有するアンテナ装置と複数の送電コイル４００がコイル軸方向であるＺ方向に重なるように配置されている。

図１０は、本実施形態によるワイヤレス電力伝送デバイス３及びこれにワイヤレス接続される携帯通信機器４を示すブロック図である。

図１０に示すように、本実施形態によるワイヤレス電力伝送デバイス３は、送電コイル４００に接続された送電回路９１と、第１コイル１００に接続された通信回路９２と、送電回路９１及び通信回路９２に接続された制御回路９３とを備えている。第１コイル１００の外側には、ブースターコイルとして機能する第２コイル２００又は３００が配置されている。これにより、通信ライン９４を介して送受信されるデータは、ＮＦＣ用のアンテナコイルである第１コイル１００を介して通信することができるとともに、電源９５によって供給される電力は、ワイヤレス電力伝送用の送電コイル４００を介してワイヤレスで送電することができる。

一方、スマートフォンなどの携帯通信機器４は、受電コイル６００と、ＮＦＣ用のアンテナコイル５００と、受電コイル６００に接続された受電回路９６と、アンテナコイル５００に接続された通信回路９７と、受電回路９６及び通信回路９７に接続されたバッテリー９８とを備えている。受電コイル６００は送電コイル４００と結合し、通信コイルであるアンテナコイル５００は通信コイルである第１コイル１００と結合する。これらの結合を高めるため、携帯通信機器４には磁性体３１が配置されている。これにより、通信ライン９９を介して送受信されるデータは、アンテナコイル５００を介して通信することができるとともに、受電コイル６００が受電した電力は、受電回路９６を介してバッテリー９８を充電する。バッテリー９８は、通信回路９７などの動作電源となる。

そして、本実施形態によるワイヤレス電力伝送デバイス３は、送電コイル４００と筐体の載置面３Ａの間にノイズ抑制パターンＮが配置されていることから、送電コイル４００によって生じる輻射ノイズが低減される。つまり、送電コイル４００によって生じる磁束の大部分は、受電コイル６００と鎖交し、これによって受電コイル６００に交流電流が流れる。しかしながら、送電コイル４００から発生する磁束の一部は、受電コイル６００と鎖交することなく、輻射ノイズとして周囲に放射される。このような輻射ノイズは、周囲の電子機器を誤動作させるおそれがあることから、できる限り抑制することが望ましい。ノイズ抑制パターンＮは、このような輻射ノイズを低減するものであり、送電コイル４００と受電コイル６００の間であって、送電コイル４００の近傍に配置することにより、受電コイル６００と鎖交する磁束を確保しつつ、多くの輻射ノイズを遮蔽することができる。また、本実施形態では、キャパシタ電極パターン６３～６８が分散配置されていることから、第１基材１０の一方の表面１１におけるノイズ抑制パターンＮの配置スペースが確保され、ノイズ抑制効果を高めることができる。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記の実施形態に限定されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本開示の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、第１及び第２コイル１００，３００、並びに、導電コイル４００は、導線を巻回させて導体パターンを構成しても構わない。

また、第１基材１０の表面１１，１２及び第２基材２０の表面２１，２２に設けられる導体パターンは、間に樹脂を含む他の材料層を介して第１基材１０の表面１１，１２や第２基材２０の表面２１，２２に設けられていても構わない。

本開示に係る技術には、以下の構成例が含まれるが、これに限定されるものではない。

本開示によるアンテナ装置は、複数ターン周回する第１コイルと、第１コイルのコイル軸方向から見て、第１コイルの外側に配置される第２コイルとを備え、第１コイルは、第１方向におけるターン間の第１間隔が第１方向と直交する第２方向におけるターン間の第２間隔より大きく、コイル軸方向から見て、第１コイルの外縁と第２コイルの内縁のコイル間距離は、第２間隔より大きい。これによれば、通信可能エリア及び通信距離の広いアンテナ装置を提供することが可能となる。

上記アンテナ装置において、コイル間距離は第１間隔より小さくても構わない。これによれば、第１コイルと第２コイルの結合がある程度確保されるとともに、通信対象となる機器が第１コイルの外側に位置する場合であっても、第２コイルを介した通信が可能となる。

上記アンテナ装置において、第１間隔は、第１コイルの最内周ターンにより構成される開口の第１方向の幅と略等しくても構わない。これによれば、いわゆるヌル点の発生を防止することが可能となる。

上記アンテナ装置において、第２コイルの両端が開放されていても構わない。これによれば、第２コイルを他の外部回路に接続する必要がなくなる。

本開示によるアンテナ装置は、第２コイルの一端に接続された第１キャパシタ電極パターンと、第２コイルの他端に接続され、第１キャパシタ電極パターンと重なる第２キャパシタ電極パターンとをさらに備えていても構わない。これによれば、第２コイルとキャパシタによって共振回路が構成される。

本開示によるアンテナ装置は、第２コイルに沿って配置され、それぞれ第２コイルの異なる位置に接続された複数の第１キャパシタ電極パターンと、第２コイルの一端に接続され、複数の第１キャパシタ電極パターンと重なる第２キャパシタ電極パターンとをさらに備えていても構わない。これによれば、設計自由度が高められるとともに、ワイヤレス電力伝送デバイス用の送電コイルと重ねて使用する場合であっても、送電コイルによって生じる磁束と第１及び第２キャパシタ電極パターンの干渉が抑制されることから、送電コイルの交流抵抗の増加を抑制することができる。

上記アンテナ装置において、複数の第１キャパシタ電極パターンは、第１コイルと第２コイルの間に配置されていても構わない。これによれば、第２コイルの導体パターンの破損を抑制しつつ、容易にトリミングを実施することが可能となる。また、通信対象となる機器が第１コイルの外側に位置した場合に、第２コイルと通信対象となる機器との結合を強くすることができる。

本開示によるアンテナ装置は、コイル軸方向から見て、第１コイルと重なる磁性体をさらに備え、第２コイルの外縁と磁性体の外縁との距離は、コイル間距離より小さくても構わない。これによれば、通信可能エリアをより拡大することが可能となる。

本開示によるアンテナ装置は、基材と、基材の一方の主面上に配置され、第２方向に延在する複数の線状パターン及び複数の線状パターンを接続する接続パターンを含む導体パターンとをさらに備え、第１及び第２コイルは、基材の他方の主面上に配置されていても構わない。これによれば、輻射ノイズを低減することが可能となる。

本開示によるワイヤレス電力伝送デバイスは、上記のアンテナ装置と、アンテナ装置とコイル軸方向に重なるように配置された複数の送電コイルとを備える。これによれば、通信のみならず、ワイヤレス電力伝送を行うことも可能となる。

１，２ アンテナ装置
３ ワイヤレス電力伝送デバイス
３Ａ 載置面
４ 携帯通信機器
１０ 第１基材
１１ 第１基材の一方の表面
１２ 第１基材の他方の表面
１３～１６ 第１基材の外周辺
２０ 第２基材
２１ 第２基材の一方の表面
２２ 第２基材の他方の表面
３０，３１ 磁性体
４１～４８ 導体パターン
５１～５８ ビア導体
６１～６８ キャパシタ電極パターン
７１～７４ 導体パターン
７５，７６ ビア導体
８１ 線状パターン
８２ 接続パターン
８３ 引き出しパターン
９１ 送電回路
９２ 通信回路
９３ 制御回路
９４ 通信ライン
９５ 電源
９６ 受電回路
９７ 通信回路
９８ バッテリー
９９ 通信ライン
１００ 第１コイル
１１０ 第１ターン
１１１～１１５ 第１ターンの区間
１２０ 第２ターン
１２１～１２５ 第２ターンの区間
１３０ 第３ターン
１３１～１３５ 第３ターンの区間
２００，３００ 第２コイル
２０１～２０５，３０１～３０７ 第２コイルの区間
４００ 送電コイル
５００ アンテナコイル
６００ 受電コイル
Ｎ ノイズ抑制パターン

Claims (10)

1. 複数ターン周回する第１コイルと、
   前記第１コイルのコイル軸方向から見て、前記第１コイルの外側に配置される第２コイルと、を備え、
   前記第１コイルは、第１方向におけるターン間の第１間隔が前記第１方向と直交する第２方向におけるターン間の第２間隔より大きく、
   前記コイル軸方向から見て、前記第１コイルの外縁と前記第２コイルの内縁のコイル間距離は、前記第２間隔より大きい、アンテナ装置。
2. 前記コイル間距離は、前記第１間隔より小さい、請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記第１間隔は、前記第１コイルの最内周ターンにより構成される開口の前記第１方向の幅と略等しい、請求項１に記載のアンテナ装置。
4. 前記第２コイルの両端が開放されている、請求項１に記載のアンテナ装置。
5. 前記第２コイルの一端に接続された第１キャパシタ電極パターンと、
   前記第２コイルの他端に接続され、前記第１キャパシタ電極パターンと重なる第２キャパシタ電極パターンと、をさらに備える、請求項４に記載のアンテナ装置。
6. 前記第２コイルに沿って配置され、それぞれ前記第２コイルの異なる位置に接続された複数の第１キャパシタ電極パターンと、
   前記第２コイルの一端に接続され、前記複数の第１キャパシタ電極パターンと重なる第２キャパシタ電極パターンと、をさらに備える、請求項４に記載のアンテナ装置。
7. 前記複数の第１キャパシタ電極パターンは、前記第１コイルと前記第２コイルの間に配置される、請求項６に記載のアンテナ装置。
8. 前記コイル軸方向から見て、前記第１コイルと重なる磁性体をさらに備え、
   前記第２コイルの外縁と前記磁性体の外縁との距離は、前記コイル間距離より小さい、請求項１に記載のアンテナ装置。
9. 基材と、
   前記基材の一方の主面上に配置され、前記第２方向に延在する複数の線状パターン及び前記複数の線状パターンを接続する接続パターンを含む導体パターンと、をさらに備え、
   前記第１及び第２コイルは、前記基材の他方の主面上に配置される、請求項６に記載のアンテナ装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載のアンテナ装置と、
    前記アンテナ装置と前記コイル軸方向に重なるように配置された複数の送電コイルと、を備えるワイヤレス電力伝送デバイス。

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