本實(shí)用新型涉及以無(wú)線(xiàn)方式向受電裝置供電的無(wú)線(xiàn)供電裝置。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，近距離無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)擴(kuò)大，各種裝置以無(wú)線(xiàn)方式獨(dú)立使用的狀況正在增加。伴隨于此，對(duì)于電力也近距離進(jìn)行無(wú)線(xiàn)供電的技術(shù)正在被關(guān)注。

作為近距離無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)相關(guān)的文獻(xiàn)，專(zhuān)利文獻(xiàn)1中示出在環(huán)形天線(xiàn)的構(gòu)造使用了折回形狀的平面天線(xiàn)的無(wú)線(xiàn)IC標(biāo)簽。此外，專(zhuān)利文獻(xiàn)2中示出被設(shè)計(jì)為無(wú)論通信對(duì)象的姿勢(shì)如何都沒(méi)有不能通信的區(qū)域的無(wú)線(xiàn)通信天線(xiàn)。

另一方面，作為近距離供電相關(guān)的文獻(xiàn)，專(zhuān)利文獻(xiàn)3中示出配置使一部分依次重疊的多個(gè)線(xiàn)圈來(lái)使送電裝置的送電部與受電裝置的受電部的對(duì)位容易的電力傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2006-180043號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2005-223402號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)3：國(guó)際公開(kāi)第2013/054399號(hào)小冊(cè)子

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

-實(shí)用新型要解決的課題-

通過(guò)磁場(chǎng)耦合來(lái)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)供電的無(wú)線(xiàn)供電系統(tǒng)的基本構(gòu)成如下：在供電裝置側(cè)和受電裝置側(cè)均設(shè)置環(huán)狀導(dǎo)體，以磁通穿過(guò)相互的環(huán)內(nèi)的關(guān)系，使環(huán)狀導(dǎo)體彼此接近。但是，雖然在送電裝置的送電部與受電裝置的受電部的位置關(guān)系固定的情況下，能夠以一定的耦合系數(shù)使磁場(chǎng)耦合來(lái)進(jìn)行無(wú) 線(xiàn)供電，但在即使受電部的位置相對(duì)于送電部變動(dòng)也需要進(jìn)行供電的情況下，送電部的環(huán)狀導(dǎo)體變得比受電部的環(huán)狀導(dǎo)體大。

然而，送電部的環(huán)狀導(dǎo)體的環(huán)狀開(kāi)口直徑越大，該環(huán)狀開(kāi)口內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布越不均勻。也就是說(shuō)，越接近于環(huán)狀開(kāi)口內(nèi)的中央，磁場(chǎng)越弱。因此，耦合系數(shù)根據(jù)送電部的環(huán)狀導(dǎo)體的環(huán)狀開(kāi)口內(nèi)的受電部的位置而變化，不能進(jìn)行穩(wěn)定的電力供電。該問(wèn)題在專(zhuān)利文獻(xiàn)1～3所示的構(gòu)造中不能被消除。

本實(shí)用新型的目的在于，提供一種即使在受電部的位置移位的情況下，也能夠使向送電部的供電電力穩(wěn)定化的無(wú)線(xiàn)供電裝置。

-解決課題的手段-

本實(shí)用新型的無(wú)線(xiàn)供電裝置經(jīng)由磁場(chǎng)來(lái)向處于空間上分離的場(chǎng)所的受電裝置進(jìn)行供電，該無(wú)線(xiàn)供電裝置具有：

供電用的環(huán)狀導(dǎo)體，該環(huán)狀導(dǎo)體形成于由絕緣體構(gòu)成的基板且具有電感；

逆變器電路，其輸入直流電壓，轉(zhuǎn)換為交流電壓并施加到所述環(huán)狀導(dǎo)體；和

電容器，其連接于所述環(huán)狀導(dǎo)體的一端與所述逆變器電路的至少一端之間，

所述環(huán)狀導(dǎo)體包圍所述基板的面內(nèi)的供電范圍的周?chē)?，并且至少一部分具有比所述周?chē)騼?nèi)側(cè)凹陷的凹部，全長(zhǎng)比所述供電范圍的周?chē)L(zhǎng)度長(zhǎng)，

經(jīng)由通過(guò)流過(guò)所述環(huán)狀導(dǎo)體的電流而產(chǎn)生的磁場(chǎng)，將從所述逆變器電路提供的電力供電給所述受電裝置。

通過(guò)該構(gòu)成，基于環(huán)狀導(dǎo)體的形成范圍的供電范圍內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度的分布被比較均勻化，即使在受電裝置的位置移位的情況下，供電電力也被穩(wěn)定化。

優(yōu)選所述環(huán)狀導(dǎo)體是彎曲形狀，所述環(huán)狀導(dǎo)體之中，相互并行的導(dǎo)體的間隔比所述導(dǎo)體的線(xiàn)寬度大。通過(guò)該構(gòu)造，相鄰的導(dǎo)體圖案彼此的間隙相對(duì)變寬，磁通通過(guò)的實(shí)際開(kāi)口范圍變廣，與受電裝置的環(huán)狀導(dǎo)體的耦合系數(shù)變高。

優(yōu)選所述環(huán)狀導(dǎo)體具備第1彎曲形狀部和第2彎曲形狀部，第1彎曲形狀部由第1長(zhǎng)路徑部與第1短路徑部的組合構(gòu)成，第2彎曲形狀部由第2長(zhǎng)路徑部與第2短路徑部的組合構(gòu)成，第1長(zhǎng)路徑部以及第2長(zhǎng)路徑部之中，流過(guò)其的電流的流向相同的長(zhǎng)路徑部彼此接近。通過(guò)該構(gòu)成，能夠提高單位電流量產(chǎn)生的磁通。

優(yōu)選所述第1短路徑部或所述第2短路徑部的至少一部分、或者所述第1長(zhǎng)路徑部或所述第2長(zhǎng)路徑部的至少一部分形成于所述基板的相互不同的面。通過(guò)該構(gòu)成，能夠避免在基板的同一面的導(dǎo)體圖案的交叉，導(dǎo)體圖案的形成變得容易。

優(yōu)選所述第1長(zhǎng)路徑部以及所述第2長(zhǎng)路徑部的長(zhǎng)度相同。由此，磁場(chǎng)強(qiáng)度分布變得更均勻。

-實(shí)用新型效果-

根據(jù)本實(shí)用新型，基于環(huán)狀導(dǎo)體的形成范圍的供電范圍內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度的分布被比較均勻化，即使在受電裝置的位置移位的情況下，供電電力也被穩(wěn)定化。

附圖說(shuō)明

圖1(A)是第1實(shí)施方式所涉及的無(wú)線(xiàn)供電裝置的構(gòu)成圖，圖1(B)是表示受電天線(xiàn)相對(duì)于無(wú)線(xiàn)供電裝置的位置關(guān)系的圖。

圖2是表示逆變器電路13的構(gòu)成的圖。

圖3(A)、圖3(B)、圖3(C)是第1實(shí)施方式的另一無(wú)線(xiàn)供電裝置的構(gòu)成圖。

圖4是第2實(shí)施方式所涉及的無(wú)線(xiàn)供電裝置102的構(gòu)成圖。

圖5(A)是表示環(huán)狀導(dǎo)體11之中彎曲形狀部的一部分與受電天線(xiàn)的耦合的俯視圖，圖5(B)是其主視圖。

圖6(A)是表示環(huán)狀導(dǎo)體11之中彎曲形狀部的一部分與受電天線(xiàn)的耦合的另一俯視圖，圖6(B)是其主視圖。

圖7(A)、圖7(B)、圖7(C)是表示供電用環(huán)狀導(dǎo)體11的線(xiàn)間距與受電天線(xiàn)的環(huán)狀導(dǎo)體的大小的關(guān)系的圖。

圖8是表示第3實(shí)施方式所涉及的無(wú)線(xiàn)供電裝置的環(huán)狀導(dǎo)體的形狀的 圖。

圖9是第4實(shí)施方式所涉及的無(wú)線(xiàn)供電裝置104的構(gòu)成圖。

圖10(A)是表示環(huán)狀導(dǎo)體11之中彎曲形狀部的一部分與受電天線(xiàn)的耦合的俯視圖。圖10(B)是表示上述彎曲形狀部的一部分與受電天線(xiàn)的耦合的主視圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型適合于例如鼠標(biāo)與鼠標(biāo)墊那樣，在平面上要求位置自由度的系統(tǒng)。在以下所示的各實(shí)施方式中，在向鼠標(biāo)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)供電的情況下，無(wú)線(xiàn)供電裝置被設(shè)置于例如鼠標(biāo)墊，受電天線(xiàn)被設(shè)置于例如鼠標(biāo)。

《第1實(shí)施方式》

圖1(A)是第1實(shí)施方式所涉及的無(wú)線(xiàn)供電裝置的構(gòu)成圖，圖1(B)是表示受電天線(xiàn)相對(duì)于無(wú)線(xiàn)供電裝置的位置關(guān)系的圖。

本實(shí)施方式的無(wú)線(xiàn)供電裝置是經(jīng)由磁場(chǎng)來(lái)向處于空間上分離的場(chǎng)所的受電裝置進(jìn)行供電的裝置。如圖1(A)所示，無(wú)線(xiàn)供電裝置101具備：由形成有供電用的環(huán)狀導(dǎo)體11的絕緣體構(gòu)成的基板10、輸入直流電壓并轉(zhuǎn)換為交流電壓的逆變器電路13、以及電容器12。電容器12連接于環(huán)狀導(dǎo)體11的一端與逆變器電路13的一端之間。

環(huán)狀導(dǎo)體11包圍基板10的面內(nèi)的供電范圍的周?chē)４送?，環(huán)狀導(dǎo)體11的一部分具有比周?chē)騼?nèi)側(cè)凹陷的凹部D，全長(zhǎng)比供電范圍的周?chē)L(zhǎng)度長(zhǎng)。此外，環(huán)狀導(dǎo)體11之中，相互并行的導(dǎo)體的間隔比導(dǎo)體的線(xiàn)寬度大。

環(huán)狀導(dǎo)體11具有電感，構(gòu)成通過(guò)該電感和電容器12的電容而諧振的LC諧振電路。逆變器電路13輸入直流電源9的直流電壓，提供與LC諧振電路的諧振頻率相等的頻率的高頻電流。由此，通過(guò)流過(guò)環(huán)狀導(dǎo)體11的電流來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)。

在圖1(B)中，為了表示受電天線(xiàn)200相對(duì)于無(wú)線(xiàn)供電裝置101的載置位置，表示了多個(gè)受電天線(xiàn)200。在受電天線(xiàn)200處于位置P1時(shí)，通過(guò)流過(guò)該受電天線(xiàn)200附近的供電用環(huán)狀導(dǎo)體11的電流所導(dǎo)致的磁場(chǎng)，在該受電天線(xiàn)200感應(yīng)到如箭頭所示的電流。即使受電天線(xiàn)200處于位置 P2、P3，也同樣通過(guò)流過(guò)受電天線(xiàn)200附近的供電用環(huán)狀導(dǎo)體11的電流所導(dǎo)致的磁場(chǎng)，在該受電天線(xiàn)200感應(yīng)到如箭頭所示的電流。在位置P4存在受電天線(xiàn)200時(shí)，受電天線(xiàn)200從拓?fù)鋵W(xué)上看位于環(huán)狀導(dǎo)體11的環(huán)狀外，即使在該位置，也通過(guò)流過(guò)受電天線(xiàn)200附近的供電用環(huán)狀導(dǎo)體11的電流所導(dǎo)致的磁場(chǎng)，在該受電天線(xiàn)200感應(yīng)到如箭頭所示的電流。

這樣，通過(guò)在環(huán)狀導(dǎo)體11形成凹部D，供電范圍(包圍環(huán)狀導(dǎo)體11的外形的范圍)內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度被均勻化。若受電天線(xiàn)200在無(wú)線(xiàn)供電裝置101的供電范圍內(nèi)，則從無(wú)線(xiàn)供電裝置101向受電天線(xiàn)200進(jìn)行電力供電。

另外，在受電天線(xiàn)200處于供電用環(huán)狀導(dǎo)體11的導(dǎo)體圖案上、且供電用環(huán)狀導(dǎo)體11的導(dǎo)體圖案存在于將受電天線(xiàn)200的環(huán)狀導(dǎo)體一分為二的位置時(shí)，通過(guò)在雙向上通過(guò)受電天線(xiàn)200的環(huán)狀導(dǎo)體的磁通，在該受電天線(xiàn)200的環(huán)狀導(dǎo)體感應(yīng)到的電流被抵消。但是，滿(mǎn)足這樣條件的供電范圍內(nèi)的位置較少。

圖2是表示上述逆變器電路13的構(gòu)成的圖。這里，表示無(wú)線(xiàn)供電裝置全體的電路。逆變器電路13具備：高側(cè)開(kāi)關(guān)Q1、低側(cè)開(kāi)關(guān)Q2、對(duì)這些進(jìn)行接通/斷開(kāi)控制的控制器/驅(qū)動(dòng)器電路?？刂破?驅(qū)動(dòng)器電路以上述LC諧振電路的諧振頻率來(lái)將高側(cè)開(kāi)關(guān)Q1以及低側(cè)開(kāi)關(guān)Q2交替接通/斷開(kāi)。由此構(gòu)成諧振型逆變器電路。

圖3(A)、圖3(B)、圖3(C)是第1實(shí)施方式的另一無(wú)線(xiàn)供電裝置的構(gòu)成圖。在圖3(A)的例子中，供電用的環(huán)狀導(dǎo)體11的凹部D的內(nèi)側(cè)擴(kuò)大。凹部D也可以是這種形狀。在圖3(B)的例子中，在供電用的環(huán)狀導(dǎo)體11形成2個(gè)凹部D1、D2。這樣，凹部也可以是多個(gè)。在圖3(C)的例子中，供電用的環(huán)狀導(dǎo)體11的凹部D在內(nèi)側(cè)卷成漩渦或者蛇行。即使是這種形狀，環(huán)狀導(dǎo)體11之中相互鄰接的導(dǎo)體圖案間的間隔也不會(huì)過(guò)寬，因此供電范圍內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度被均勻化。

《第2實(shí)施方式》

圖4是第2實(shí)施方式所涉及的無(wú)線(xiàn)供電裝置102的構(gòu)成圖。該無(wú)線(xiàn)供電裝置102具備由形成有供電用的環(huán)狀導(dǎo)體11的絕緣體構(gòu)成的基板10。如圖4所示，環(huán)狀導(dǎo)體11具備彎曲形狀部。其他的構(gòu)成如第1實(shí)施方式 所示。

上述供電用環(huán)狀導(dǎo)體11的彎曲形狀部由長(zhǎng)路徑部11L與短路徑部11S的組合構(gòu)成。

圖5(A)是表示上述環(huán)狀導(dǎo)體11之中彎曲形狀部的一部分與受電天線(xiàn)的耦合的俯視圖。圖5(B)是其主視圖。

受電天線(xiàn)200由受電用環(huán)狀導(dǎo)體21、電容器22以及受電電路23構(gòu)成。通過(guò)受電用環(huán)狀導(dǎo)體21和電容器22來(lái)構(gòu)成LC諧振電路，其諧振頻率與逆變器電路13的驅(qū)動(dòng)頻率以及供電裝置側(cè)的LC諧振電路的諧振頻率相等。圖5(A)中，叉符號(hào)以及點(diǎn)符號(hào)表示通過(guò)流過(guò)供電用環(huán)狀導(dǎo)體11的電流而產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向。在本例中，俯視下，2根長(zhǎng)路徑部11L進(jìn)入受電天線(xiàn)200的受電用環(huán)狀導(dǎo)體21形成的線(xiàn)圈開(kāi)口內(nèi)。因此，受電用環(huán)狀導(dǎo)體21與基于2根長(zhǎng)路徑部11L的磁通交鏈并較強(qiáng)地耦合。

圖6(A)是表示上述環(huán)狀導(dǎo)體11之中彎曲形狀部的一部分與受電天線(xiàn)的耦合的另一俯視圖。圖6(B)是其主視圖。在本例中，受電天線(xiàn)200被配置為受電用環(huán)狀導(dǎo)體21的中心與1根長(zhǎng)路徑部11L重疊。因此，通過(guò)在雙向上通過(guò)受電天線(xiàn)200的環(huán)狀導(dǎo)體的磁通，在該受電天線(xiàn)200的環(huán)狀導(dǎo)體感應(yīng)到的電流被抵消。但是，如該例子這樣滿(mǎn)足完全抵消的條件的位置較少。

圖7(A)、圖7(B)、圖7(C)是表示供電用環(huán)狀導(dǎo)體11的線(xiàn)間距與受電天線(xiàn)的環(huán)狀導(dǎo)體的大小的關(guān)系的圖。在圖7(A)、圖7(B)、圖7(C)中，若將供電用環(huán)狀導(dǎo)體11的長(zhǎng)路徑部11L的線(xiàn)間距表示為w，將受電天線(xiàn)200的受電用環(huán)狀導(dǎo)體的寬度表示為t，則圖7(A)是t＝w的例子，圖7(B)是t＜w的例子，圖7(C)是t＝2w的例子。若是圖7(A)的關(guān)系，則在2根長(zhǎng)路徑部11L與受電天線(xiàn)的受電用環(huán)狀導(dǎo)體的2邊重合的狀態(tài)下，耦合系數(shù)最高。若是圖7(C)的關(guān)系，則無(wú)論受電天線(xiàn)200處于X軸方向的哪個(gè)位置，與受電天線(xiàn)的受電用環(huán)狀導(dǎo)體的開(kāi)口交鏈的磁通都為正負(fù)同量，耦合系數(shù)為0。在t＞2w的情況下也相同。若是圖7(B)的關(guān)系，則為比圖7(A)小的耦合系數(shù)。因此，以w≤t＜2w的關(guān)系，規(guī)定彎曲形狀部的長(zhǎng)路徑部11L的線(xiàn)間距。

《第3實(shí)施方式》

圖8是表示第3實(shí)施方式所涉及的無(wú)線(xiàn)供電裝置的環(huán)狀導(dǎo)體的形狀的圖。環(huán)狀導(dǎo)體11具備在中央折回的彎曲形狀部。也可以這樣在多個(gè)位置形成彎曲形狀部。

《第4實(shí)施方式》

圖9是第4實(shí)施方式所涉及的無(wú)線(xiàn)供電裝置104的構(gòu)成圖。雖然供電用環(huán)狀導(dǎo)體11的圖案是彎曲形狀，但與圖4所示的圖案不同。

環(huán)狀導(dǎo)體11具備第1彎曲形狀部11M1和第2彎曲形狀部11M2。第1彎曲形狀部11M1由第1長(zhǎng)路徑部11L1和第1短路徑部11S1的組合構(gòu)成，第2彎曲形狀部11M2由第2長(zhǎng)路徑部11L2和第2短路徑部11S2的組合構(gòu)成。如圖9中箭頭所示，第1長(zhǎng)路徑部11L1以及第2長(zhǎng)路徑部11L2之中，流過(guò)其的電流的流向相同的長(zhǎng)路徑彼此接近。通過(guò)該構(gòu)成，能夠提高單位電流量所產(chǎn)生的磁通。此外，第1長(zhǎng)路徑部11L1以及第2長(zhǎng)路徑部11L2的長(zhǎng)度相同。由此，磁場(chǎng)強(qiáng)度分布的均勻范圍變廣。

圖10(A)是表示上述環(huán)狀導(dǎo)體11之中彎曲形狀部的一部分與受電天線(xiàn)的耦合的俯視圖。圖10(B)是其主視圖。

在圖10(B)中，叉符號(hào)以及點(diǎn)符號(hào)表示通過(guò)流過(guò)供電用環(huán)狀導(dǎo)體11的電流而產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向。在本例子中，2根長(zhǎng)路徑部11L1、11L2的組和與其相鄰的2根長(zhǎng)路徑部11L1、11L2的組的間隙在俯視下與受電天線(xiàn)200的受電用環(huán)狀導(dǎo)體21形成的線(xiàn)圈開(kāi)口重合。因此，受電用環(huán)狀導(dǎo)體21與基于4根長(zhǎng)路徑部11L的磁通交鏈并較強(qiáng)地耦合。

另外，如圖10(B)所示，短路徑部的一部分形成于基板10的相互不同的面，通過(guò)該構(gòu)成，能夠避免在基板的同一面的導(dǎo)體圖案的交叉，導(dǎo)體圖案的形成變得容易。同樣地，也可以長(zhǎng)路徑部的一部分形成于基板10的相互不同的面。

-符號(hào)說(shuō)明-

D、D1、D2…凹部

P1～P4…受電天線(xiàn)的位置

Q1…高側(cè)開(kāi)關(guān)

Q2…低側(cè)開(kāi)關(guān)

w…線(xiàn)間距

9…直流電源

10…基板

11…供電用環(huán)狀導(dǎo)體

11L…長(zhǎng)路徑部

11L1…第1長(zhǎng)路徑部

11L2…第2長(zhǎng)路徑部

11M1…第1彎曲形狀部

11M2…第2彎曲形狀部

11S…短路徑部

11S1…第1短路徑部

11S2…第2短路徑部

12…電容器

13…逆變器電路

21…受電用環(huán)狀導(dǎo)體

22…電容器

23…受電電路

101、102、104…無(wú)線(xiàn)供電裝置

200…受電天線(xiàn)