特許 5890621 ワイヤレス給電又は受電用コイルと、それを用いたユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5890621

(24)【登録日】2016年2月26日

(45)【発行日】2016年3月22日

(54)【発明の名称】ワイヤレス給電又は受電用コイルと、それを用いたユニット

(51)【国際特許分類】

   H01F 38/14 20060101AFI20160308BHJP

   H02J 50/00 20160101ALI20160308BHJP

   H01F 17/00 20060101ALI20160308BHJP

   H01F 17/02 20060101ALI20160308BHJP

【ＦＩ】

   H01F38/14

   H02J17/00 B

   H01F17/00 D

   H01F17/02

【請求項の数】3

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2011-140827(P2011-140827)

(22)【出願日】2011年6月24日

(65)【公開番号】特開2013-8859(P2013-8859A)

(43)【公開日】2013年1月10日

【審査請求日】2014年6月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】303046277

【氏名又は名称】旭化成エレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100066980

【弁理士】

【氏名又は名称】森 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100109380

【弁理士】

【氏名又は名称】小西 恵

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(72)【発明者】

【氏名】小野 和則

(72)【発明者】

【氏名】塩月 洋幸

【審査官】 池田 安希子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２７７８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−０９３４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０５４２８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０５−０８２３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２３２２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０７３９７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０４１３０４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００４−５３８６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０４７８４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２１４３８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０４１３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１７５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０１０２６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２２８３０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１２４１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１３５１１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ ３８／１４

Ｈ０１Ｆ １７／００

Ｈ０１Ｆ １７／０２

Ｈ０２Ｊ ５０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１から第Ｎ（Ｎは２以上の自然数）のコイル導体エレメントで成る複数ターンのコイルを基板に形成した上層コイル層と、
前記上層コイル層と隣接して上下の対を成し、第（Ｎ＋１）から第（２×Ｎ）のコイル導体エレメントで成る複数ターンのコイルを基板に形成した下層コイル層と、
を備えるワイヤレス給電又は受電用コイルであって、
前記第（Ｎ＋１）から第（２×Ｎ）のコイル導体エレメントの各々は、前記第１から第Ｎのコイル導体エレメントの各々に対応して、上下同じ位置に配置され、
前記第１から第Ｎのコイル導体エレメントの終端の各々は、前記第（Ｎ＋１）から第（２×Ｎ）のコイル導体エレメントの始端の各々と接続され、
前記第２から第Ｎのコイル導体エレメントの始端の各々は、前記第（Ｎ＋１）から第（２×Ｎ−１）のコイル導体エレメントの終端の各々と接続され、
前記第１のコイル導体エレメントの始端は、入力外部接続端子と出力外部接続端子との一方に接続され、前記第（２×Ｎ）のコイル導体エレメントの終端は、入力外部接続端子と出力外部接続端子の他方に接続され、
前記第１から第（２×Ｎ）のコイル導体エレメントの各々の始端から終端までは１ターン以内であることを特徴とするワイヤレス給電又は受電用コイル。

【請求項2】

前記第１から第（２×Ｎ）のコイル導体エレメントは、略全延長に亘って複数に縦断分割して相互間を絶縁した分割導体を成すようにし且つ端部において終端導体で接続したものであることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス給電又は受電用コイル。

【請求項3】

請求項１または２に記載のワイヤレス給電又は受電用コイルと、該コイルからの電流を処理する処理回路と、該回路からの信号を出力する端子と、を備えていることを特徴とする給電又は受電ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワイヤレスで、二次電池や電気機器に給電を行うために適用し、或いは、この給電を受けるために適用するワイヤレス給電又は受電用コイルと、それを用いた給電又は受電ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

近年モバイル機器は全世界的に広く普及し、これに伴い、それらのモバイル機器に付属して流通しているＡＣアダプタの廃棄物量が地球規模での環境問題を惹起するに到っている。これは、モバイル機器本体側とＡＣアダプタ側との接触部の適合性が極めて限定されていることもその一因である。この場合、非接触で給受電を行う方式を適用すれば、接触部の適合性に関する問題は一応緩和される。しかしながら、この場合でも後述するような巻き線型のコイルにおける問題は残る。

【0003】

一方、地球環境に配慮した排ガス等の低減のための技術として、電気自動車などの開発が著しい進展を見せている。
電気自動車の充電のための電力供給方法として、最も一般的であるのは、ケーブルおよびコネクタ等によって直接電源に繋ぐコンセント式である。
他方、近年、種々の電気機器や装置等において、給受電を行う際の使い勝手を向上させるためにワイヤレスでの給受電技術の開発が行われている。

【0004】

ワイヤレス給受電における一つの方式として、２つのコイルの電磁誘導を利用する方式がある。電磁誘導を利用する方式は電動シェーバー等の一部の家電製品について既に普及を見ている。しかしながら、電磁誘導を利用する方式は、給受電が有効に機能する距離が極めて短いため、応用範囲は極めて限定的である。
ワイヤレス給受電における他の方式として、磁場の共振現象を利用する方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0005】

特許文献１における提案は、磁場共振型のワイヤレス給電技術における給電コイルへの電力伝送効率、特に、高周波数帯における電力伝送効率を高めることを主眼とするものである。
しかしながら、特許文献１の技術において適用されているような巻線型のコイルでは、配線の位置変化を完全に抑止できるような技術は未だ確立していない。このため、高周波での配線容量が十分に安定した薄型のコイルを形成することは難しい。またプリント基板を用いてコイルを形成する方式では、一定の厚さの製品において配線抵抗が高くなり易く、給受電の容量を大きくする場合の損失が大きくなり、給受電の効率が低下する傾向が顕著である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１１−３０２９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は上述したような状況に鑑みてなされたものであり、高周波での動作にも適合するワイヤレス給電又は受電用に適したワイヤレス給電又は受電用コイルと、それを用いた給電又は受電ユニットを提供することをその目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するべく次に列記するような技術を提案する。
請求項１に係る本発明は、第１から第Ｎ（Ｎは２以上の自然数）のコイル導体エレメントで成る複数ターンのコイルを基板に形成した上層コイル層と、前記上層コイル層と隣接して上下の対を成し、第（Ｎ＋１）から第（２×Ｎ）のコイル導体エレメントで成る複数ターンのコイルを基板に形成した下層コイル層と、を備えるワイヤレス給電又は受電用コイルであって、前記第（Ｎ＋１）から第（２×Ｎ）のコイル導体エレメントの各々は、前記第１から第Ｎのコイル導体エレメントの各々に対応して、上下同じ位置に配置され、前記第１から第Ｎのコイル導体エレメントの終端の各々は、前記第（Ｎ＋１）から第（２×Ｎ）のコイル導体エレメントの始端の各々と接続され、前記第２から第Ｎのコイル導体エレメントの始端の各々は、前記第（Ｎ＋１）から第（２×Ｎ−１）のコイル導体エレメントの終端の各々と接続され、前記第１のコイル導体エレメントの始端は、入力外部接続端子と出力外部接続端子との一方に接続され、前記第（２×Ｎ）のコイル導体エレメントの終端は、入力外部接続端子と出力外部接続端子の他方に接続され、前記第１から第（２×Ｎ）のコイル導体エレメントの各々の始端から終端までは１ターン以内であることを特徴とするワイヤレス給電又は受電用コイルである。

【0011】

また、請求項２に係る本発明は、前記コイル導体エレメントは、略全延長に亘って複数に縦断分割して相互間を絶縁した分割導体を成すようにし且つ端部において終端導体で接続したものであることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス給電又は受電用コイルである。
また、請求項３に係る本発明は、請求項１または２に記載のワイヤレス給電又は受電用コイルと、該コイルからの電流を処理する処理回路と、該回路からの信号を出力する端子と、を備えていることを特徴とする給電又は受電ユニットである。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、以下の実施例で詳しく述べられている様に高周波特性が改善され高周波での動作にも適合するワイヤレス給電又は受電用コイルを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１実施例としてのワイヤレス給電又は受電用コイルを構成するコイル層（上層）を平面視で表す図である。

【図2】本発明の第１の実施例としてのワイヤレス給電又は受電用コイルを構成するコイル層（下層）を平面視で表す図である。

【図3】図１及び図２のコイル層におけるコイル導体エレメントの構造および接続を説明するための概念図である。

【図4】本発明の第２実施例としてのワイヤレス給電又は受電用コイルを構成するコイル層（上層）を平面視で表す図である。

【図5】本発明の第２実施例としてのワイヤレス給電又は受電用コイルを構成するコイル層（下層）を平面視で表す図である。

【図6】図４及び図５のコイル層におけるコイル導体エレメントの構造および接続を説明するための概念図である。

【図7】表皮効果について説明するための図である。

【図8】表皮効果の影響を低減するための分割導体を表す概念図である。

【図9】図８の分割導体の構成をワイヤレス給電又は受電用コイルのコイル層に適用した状態を表す断面図である。

【図10】本発明の第４実施例としてのワイヤレス給電又は受電用コイルを構成するコイル層（上層）を平面視で表す図である。

【図11】本発明の第４実施例としてのワイヤレス給電又は受電用コイルを構成するコイル層（下層）を平面視で表す図である。

【図12】本発明の第５実施例としてのワイヤレス給電又は受電用コイルを構成するコイル層（上層）を平面視で表す図である。

【図13】本発明の第５実施例としてのワイヤレス給電又は受電用コイルを構成するコイル層（下層）を平面視で表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して本発明の実施例につき詳述することにより本発明を明らかにする。

【実施例1】

【0015】

図１および図２は本発明の第１実施例としてのワイヤレス給電又は受電用コイルを構成する上層および下層の各コイル層を平面視で表す図である。
本例では、図１のコイル層は、外部接続端子を有する上層のコイル層である。また、図２のコイル層は、図１のコイル層と上下の対を成すコイル層であって、外部接続端子を有しない下層のコイル層である。そして、図１のコイル層と図２のコイル層とを積層して第１実施例としてのワイヤレス給電又は受電用コイルを構成する。

【0016】

図１のコイル層（上層コイル層）１０ａでは、一以上（本例では７つ）のコイル導体エレメント１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａ、１２５ａ、１２６ａ、１２７ａで成る複数ターン（本例では７ターン）のコイルを基板１１ａに形成している。図１では、上述の７つのコイル導体エレメント１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａ、１２５ａ、１２６ａ、１２７ａの集合に対して符号１２０ａを附している。

【0017】

同様に、図２のコイル層（下層コイル層）１０ｂでは、図１のコイル導体エレメント１２０ａの各個のエレメントに対応して、平面視で略沿った配置の一以上（本例では７つ）のコイル導体エレメント１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂ、１２５ｂ、１２６ｂ、１２７ｂで成る複数ターン（本例では７ターン）のコイルを基板１１ｂに形成している。図２では、上述の７つのコイル導体エレメント１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂ、１２５ｂ、１２６ｂ、１２７ｂの集合に対して符号１２０ｂを附している。

【0018】

そして、図２のコイル層１０ｂにおけるコイル導体エレメント１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂ、１２５ｂ、１２６ｂ、１２７ｂは図１のコイル層１０ａのコイル導体エレメント１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａ、１２５ａ、１２６ａ、１２７ａに平面視で略沿った配置をとっている。
更に、コイル層１０ａのコイル導体エレメント１２０ａのそれぞれとコイル層１０ｂのコイル導体エレメント１２０ｂのそれぞれとは、各対応するエレメント同士で、コイルの始端または終端から１ターン以内の巻回区間内において（１周以内の区間において）既定の導通用導体であるスルーホール導体１３０，１３０，…によって導通を得る構成を採っている。この様子を図３に概念図として示す。

【0019】

また、コイル層１０ａには、特に、接続用導体１４１の一端部が相対的に幅広の第１の外部接続導体部１４２を成している。更に、接続用導体１４３の一端部が相対的に幅広の第２の外部接続導体部１４４を成している。コイル層１０ａが上述のように外部接続端子を有するのに対し、コイル層１０ｂは外部接続端子を有しない。但し、外部接続端子は必ずしも上層コイル層にのみ設ける態様に限られるものではない。

【0020】

そして、コイル層１０ａとコイル層１０ｂとの積層によるワイヤレス給電又は受電用コイルでは、両コイル層１０ａと１０ｂとがスルーホール導体１３０を通して接続されていることによって外部との接続は専らコイル層１０ａの第１および第２の外部接続端子１４２、１４４（何れかが入力又は出力端子）を通して行われる。
尚、コイル層１０ａ、１０ｂの断面構造は、図９（ｂ）に示されている通りである。

【0021】

図３を参照して概要が容易に理解されるとおり、ワイヤレス給電又は受電用コイルの第１および第２の外部接続端子１４２、１４４間でのコイル導体エレメント１２０ａ（その下に沿って位置するコイル導体エレメント１２０ｂ）を通しての電流路は、コイルを成す環状部の略１ターン毎にコイル導体エレメント１２０ａおよび１２０ｂを交互に渡って一方の外部接続端子から他方の外部接続端子に至る形をとる。

【0022】

従って、上層のコイル導体エレメント１２０ａと下層のコイル導体エレメント１２０ｂとの各対応するエレメント間の、抵抗による電圧降下に起因する電位差は、最大でも略１ターン分の電圧降下を下回る値となる。
このため、絶縁体を挟んで対向するコイル導体エレメントの持つ容量（それによる蓄積電荷）が、一般的なワイヤレス給電又は受電用コイルにおけるよりも大幅に低減され、高周波での大電力の給受電によく適合する。

【0023】

尚、言うまでもなく、図１および図２により具体的に示した実施例１では、コイル導体エレメント１２０ａおよび１２０ｂを交互に渡る部分の電流路はスルーホール導体１３０，１３０，…によって構成される。
以上、図１ないし図３を参照して説明したワイヤレス給電又は受電用コイルは、換言すれば、次のような構成を有する。即ち、一以上のコイル導体エレメント１２０ａ（１２０ｂ）で成る複数ターンのコイルを基板１１ａに形成したコイル層１０ａ（１０ｂ）を複数積層して構成したワイヤレス給電又は受電用コイルである。該コイルは、入力と出力の外部接続端子１４２、１４４を有し、複数のコイル層（１０ａ、１０ｂ）のうち少なくとも隣接する上層コイル層１０ａと下層コイル層１０ｂとは電気的に接続し、入力外部接続端子１４２は上層コイル層１０ａの第一のコイル導体エレメント１２１ａの始端に接続し、その終端は下層コイル層の第一のコイル導体エレメント１２１ｂの始端に接続し、その終端は上層コイル層の第二のコイル導体エレメント１２２ａの始端に接続し、その終端は下層コイル層の第二のコイル導体エレメント１２２ｂの始端に接続することを出力外部接続端子まで全てのコイル導体エレメントで繰り返し、上層コイル層１０ａのコイル導体エレメントと下層コイル層１０ｂのコイル導体エレメントとは、上下で同じ位置（平面視で略沿った配置）に配置され、コイル導体エレメント１２０ａ（１２０ｂ）は、メッキにより造られている。

【0024】

比較例として、一般的なワイヤレス給電又は受電用コイルでは、第１および第２の外部接続端子でのコイル導体エレメントを通しての電流路は、一方の外部接続端子から一方のコイル層のコイルを成す導体の全延長を通って後に、他方のコイル層に渡って、他方のコイルを成す導体の全延長を通ってから外部接続端子に至る形をとる。
従って、上層のコイル導体エレメントと下層のコイル導体エレメントとの各対応するエレメント間の、抵抗による電圧降下に起因する電位差は、一方のコイル層のコイルを成す導体の全延長分の抵抗による電圧降下に相応したものとなる。

【0025】

具体的な諸特性を次の表1に示す。

【0026】

【表1】

【0027】

比較の為、コイルは同じ導体高さ、同じサイズで設計しているが、コイル容量Cp値が48pF→6.6pFと激減しており、その為に自己共振周波数ＳＲＦ値が8.9→23.5MHzと高周波側にシフトし、高周波での使用に適したものである事がわかる。

【実施例2】

【0028】

図４および図５は、本発明の第２実施例としてのワイヤレス給電又は受電用コイルを構成する上層および下層の各コイル層を平面視で表す図である。
本例では、図４のコイル層は、外部接続端子を有する上層のコイル層である。また、図５のコイル層は、図４のコイル層と上下の対を成すコイル層であって、外部接続端子を有しない下層のコイル層である。そして、図４のコイル層と図５のコイル層とを積層して第２の実施例としてのワイヤレス給電又は受電用コイルを構成する。

【0029】

図４のコイル層２０ａでは、基板２１ａに、一つの一連のコイル導体エレメント２２ａで成る複数ターンのコイルを形成している。
同様に、図５のコイル層２０ｂでは、図４のコイル導体エレメント２０ａに対応して、基板２１ｂに、平面視で略沿った配置の一つのコイル導体エレメント２２ｂで成るコイルを形成している。

【0030】

更に、コイル層（上層コイル層）２０ａのコイル導体エレメント２２ａとコイル層（下層コイル層）２０ｂのコイル導体エレメント２２ｂのそれぞれとは、両エレメント同士で、コイルの始端または終端から１ターン以内の巻回区間内において（１周以内の区間において）既定の導通用導体である第１スルーホール導体２３−１、第２スルーホール導体２３−２によって導通を得る構成を採っている。

【0031】

また、コイル層２０ａには、特に、基板２１ａの周縁に臨む位置に第１端子部２４−１を設けている。更に、基板２１ａの中心近傍位置に第２端子部２４−２を設けている。コイル層２０ａが上述のように外部接続端子を有するのに対し、コイル層１０ｂは外部接続端子を有しない。但し、外部接続端子は必ずしも上層コイル層にのみ設ける態様に限られるものではない。

【0032】

そして、コイル層２０ａとコイル層２０ｂとの積層によるワイヤレス給電又は受電用コイルでは、両コイル層２０ａと２０ｂとが第２スルーホール導体２３−２を通して接続されていることによって外部との接続は専らコイル層２０ａの第１および第２の外部接続端子２４−１、２４−２を通して行われる。
尚、コイル層２０ａ、２０ｂの断面構造は、図９（ｂ）に示されている通りである。

【0033】

上述のような構成の第２実施例のワイヤレス給電又は受電用コイルでは、コイルの巻回の始端、終端に実質的に対応する第１端子部２４−１、第２端子部２４−２から１ターン以内の巻回区間内である直近の位置で、既定の導通用導体であるスルーホール導体２３−１、２３−２により両コイル導体エレメント２２ａ、２２ｂ間の導通を得るように構成している。この様子を概念図として図６に示す。

【0034】

従って、上層のコイル導体エレメント２２ａと下層のコイル導体エレメント２２ｂとの各対応するエレメント間の、抵抗による電圧降下に起因する電位差は、極めて小さな値（略零と見做せる値）となる。
更に、スルーホール導体２３−１および２３−２によって、コイル導体エレメント２２ａと下層のコイル導体エレメント２２ｂとが電気的には並列接続の関係になるため、この並列接続によって実効的に単位長さ当りの抵抗値が１／２になる上、直列接続の場合に比し、コイル導体エレメントとしての総延長が１／２になるような作用を生じる。このため、双方の作用の結果、直列接続された場合に比し、直流抵抗値が１／４になる。

【0035】

具体的な諸特性を次の表２に示す。

【0036】

【表2】

【0037】

コイル容量は実施例1よりも更に低下し、比較となる単線が48pFであるのに対し、2.9pFと非常に低い値となった。実施例1と同様に、それに伴って自己共振周波数ＳＲＦ値が43.1MHzまで、更に高くなったことがわかる。

【0038】

以上、図５ないし図６を参照して説明したワイヤレス給電又は受電用コイルは、換言すれば、次のような構成を有する。即ち、一以上のコイル導体エレメント２２ａ（２２ｂ）で成る複数ターンのコイルを基板２１ａ（２１ｂ）に形成したコイル層２０ａ（２０ｂ）を複数積層して構成したワイヤレス給電又は受電用コイルである。複数のコイル層２０ａ（２０ｂ）のうち少なくとも隣接する上層コイル層２０ａと下層コイル２０ｂとは電気的に接続し、コイル導体エレメント２２ａ（２２ｂ）は始端と終端とを有し、上層コイル層の第一のコイル導体エレメント２２ａは、始端から並列に二つに分岐し、一つは下層コイル層２０ｂの第一のコイル導体エレメント２２ｂの終端まで延長し、他の一つは上層コイル層２０ａの第一のコイル導体エレメント２２ａの終端まで延長し、上層コイル層２０ａの第一のコイル導体エレメント２２ａと下層コイル層２０ｂの第一のコイル導体エレメント２２ｂとは、上下で同じ位置（平面視で略沿った配置）に配置され、コイル導体エレメント２２ａ、２２ｂは、メッキにより造られている。

【実施例3】

【0039】

（表皮効果に関する考察）
図７は、既述のようなワイヤレス給電又は受電用コイルのコイル導体エレメントにおいても生じる表皮効果について説明するための図である。
周知のとおり、表皮効果は、高周波電流が導体を流れる時、電流密度が当該導体の表面で高く、表面から深部に向かう程低くなる現象である。周波数が高くなるほど電流が表面へ集中するので、導体の交流抵抗は高くなる。

【0040】

断面が円形の導体を仮定し、電流が表皮電流の１／ｅ≒０．３７になる深さである表皮深さδを破線図示してある。
更に表皮効果の影響を低減するための解決手段を検討し、次のような方途を見出した。即ち、ワイヤレス給電又は受電用コイルのコイル導体エレメントを、略全延長に亘って複数に分割して相互間を絶縁した分割導体を成すようにし、且つ、両端部において既定の終端導体で接続するという構成を採るというものである。

【0041】

（表皮効果の影響を低減する構成）
図８は、上述の解決手段における表皮効果の影響を低減するための分割導体を表す概念図である。
図８（ａ）は分割導体を表す概念図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）との対照のために分割しない導体を表す概念図である。
図８（ａ）を図８（ｂ）と対照して容易に理解されるとおり、この分割導体は、各個の一般的導体について、その導体幅を既定の配線分割数に従って分割し各別の分割導体間を絶縁した構成を採る。

【0042】

図９（ａ）は分割導体を適用したワイヤレス給電又は受電用コイルの断面を表す概念図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）との対照のために分割しない一般的導体を適用したワイヤレス給電又は受電用コイルの断面を表す概念図である。
図９（ａ）のワイヤレス給電又は受電用コイルでは、上層側のコイル層は、ソルダレジスト層１−１にフォトレジスト１−１ｆの上下に形成された複数の分割導体１−１ｃが
メッキで形成されている。また、ワイヤレス給電又は受電用コイルの、下層側のコイル層は、ソルダレジスト層１−２にフォトレジスト１−２ｆの上下に形成された複数の分割導体１−２ｃがメッキで形成されている。そして、上層側のコイル層と下層側のコイル層とをエポキシ樹脂等の絶縁層１−３を挟んで積層してワイヤレス給電又は受電用コイルを構成している。

【0043】

図９（ａ）のワイヤレス給電又は受電用コイルでは、コイルを成すコイル導体エレメント（分割導体）がそれぞれ断面が小さいものであるため、表皮効果の影響が抑制される。そして、これら断面が小さい分割導体を、後述するように、それらの端部で既定の終端導体で接続するため、電流路として並列に機能し、それらの断面積の総和が電流路として有効に作用する。

【0044】

図９（ｂ）のような、分割しない一般的導体を適用したワイヤレス給電又は受電用コイルでは、上層側のコイル層は、ソルダレジスト層２−１にフォトレジスト２−１ｆの上下に形成された分割されない導体２−１ｃがメッキで形成されている。また、ワイヤレス給電又は受電用コイルの、下層側のコイル層は、ソルダレジスト層２−２にフォトレジスト２−２ｆの上下に形成された分割されない導体２−２ｃがメッキで形成されている。そして、上層側のコイル層と下層側のコイル層とをエポキシ樹脂等の絶縁層２−３を挟んで積層してワイヤレス給電又は受電用コイルを構成している。

【0045】

図９（ｂ）の構成では、各導体２−１ｃ、２−２ｃでは、それらに生起する表皮効果によって、各断面の破線図示の内側では電流路として有効に機能し難く、高周波で用いる場合に損失が大きい。
上述のような分割導体を適用する場合の具体的な効果を次の表３に示す。

【0046】

【表3】

【0047】

（表皮効果を回避した実施例）
図１０および図１１は本発明の第４実施例としてのワイヤレス給電又は受電用コイルを構成する上層および下層の各コイル層を平面視で表す図である。
この第４実施例は既述の第１実施例における各コイル導体エレメント１２０ａおよび１２０ｂに替えて既述のような分割導体を適用している。

【実施例4】

【0048】

本例では、図１０のコイル層は、外部接続端子を有する上層のコイル層である。また、図１１のコイル層は、図１０のコイル層と上下の対を成すコイル層であって、外部接続端子を有しない下層のコイル層である。そして、図１０のコイル層と図１１のコイル層とを積層して第４実施例としてのワイヤレス給電又は受電用コイルを構成する。
図１０のコイル層４０ａでは、既述のような分割導体であるコイル導体エレメント４２１ａ、４２２ａ、４２３ａ、４２４ａ、４２５ａ、４２６ａ、４２７ａで成る複数ターンのコイルを基板４１ａに形成している。

【0049】

同様に、図１１のコイル層４０ｂでは、図１０のコイル導体エレメント４２１ａ、４２２ａ、４２３ａ、４２４ａ、４２５ａ、４２６ａ、４２７ａにそれぞれ対応して、平面視で略沿った配置のコイル導体エレメント４２１ｂ、４２２ｂ、４２３ｂ、４２４ｂ、４２５ｂ、４２６ｂ、４２７ｂで成るコイルを基板４１ｂに形成している。これらコイル導体エレメント４２１ｂ、４２２ｂ、４２３ｂ、４２４ｂ、４２５ｂ、４２６ｂ、４２７ｂも、既述のような分割導体である。

【0050】

そして、図１１のコイル層４０ｂにおけるコイル導体エレメント４２１ｂ、４２２ｂ、４２３ｂ、４２４ｂ、４２５ｂ、４２６ｂ、４２７ｂは図１１のコイル層４０ａのコイル導体エレメント４２１ａ、４２２ａ、４２３ａ、４２４ａ、４２５ａ、４２６ａ、４２７ａに平面視で略沿った配置をとっている。
更に、コイル層４０ａのコイル導体エレメント４２１ａ、４２２ａ、４２３ａ、４２４ａ、４２５ａ、４２６ａ、４２７ａのそれぞれとコイル層４０ｂのコイル導体エレメント４２１ｂ、４２２ｂ、４２３ｂ、４２４ｂ、４２５ｂ、４２６ｂ、４２７ｂのそれぞれとは、各対応するエレメント同士で、コイルの始端または終端から１ターン以内の巻回区間内において（１周以内の区間において）既定の導通用導体であるスルーホール導体４３０，４３０，…によって導通を得る構成を採っている。即ち、スルーホール導体によって両コイル層４０ａおよび４０ｂの各コイル導体エレメント間の導通を得る構成については既述の第１実施例と同様である。

【0051】

また、コイル層４０ａには、特に、接続用導体４４１の一端部が相対的に幅広の第１の外部接続導体部４４２を成している。更に、接続用導体１４３の一端部が相対的に幅広の第２の外部接続導体部４４４を成している。コイル層４０ａが上述のように外部接続端子を有するのに対し、コイル層４０ｂは外部接続端子を有しない。但し、外部接続端子は必ずしも上層コイル層にのみ設ける態様に限られるものではない。

【0052】

そして、コイル層４０ａとコイル層４０ｂとの積層によるワイヤレス給電又は受電用コイルでは、両コイル層４０ａと４０ｂとがスルーホール導体４３０を通して接続されていることによって外部との接続は専らコイル層４０ａの第１および第２の外部接続端子４４２、４４４を通して行われる。
尚、コイル層４０ａ、４０ｂの断面構造は、図９（ａ）に示される通りである。

【0053】

この第４実施例は、第１実施例における各コイル導体エレメント１２０ａおよび１２０ｂに替えて既述のような分割導体を適用した構成を採っている。
このため、第１実施例における作用効果に加えて、表皮効果による影響を低減でき、一層高周波大電流用途に適する。
第４実施例における具体的な効果を次の表４に示す。

【0054】

【表4】

【実施例5】

【0055】

図１２および図１３は、本発明の第５実施例としてのワイヤレス給電又は受電用コイルを構成する上層および下層の各コイル層を平面視で表す図である。
この第５実施例は既述の第２実施例における各コイル導体エレメント２２ａおよび２２ｂに替えて既述のような分割導体を適用している。
本例では、図１２のコイル層は、外部接続端子を有する上層のコイル層である。また、図１３のコイル層は、図１２のコイル層と上下の対を成すコイル層であって、外部接続端子を有しない下層のコイル層である。そして、図１２のコイル層と図１３のコイル層とを積層して第５の実施例としてのワイヤレス給電又は受電用コイルを構成する。

【0056】

図１２のコイル層５０ａでは、基板５１ａに、既述のような分割導体である一連のコイル導体エレメント５２ａで成る複数ターンのコイルを形成している。
同様に、図１３のコイル層５０ｂでは、図１２のコイル導体エレメント５０ａに対応して、基板５１ｂに、既述のような分割導体である一連のコイル導体エレメント５２ｂで成るコイルを形成している。

【0057】

更に、コイル層５０ａのコイル導体エレメント５２ａとコイル層５０ｂのコイル導体エレメント５２ｂのそれぞれとは、両エレメント同士で、コイルの始端または終端から１ターン以内の巻回区間内において（１周以内の区間において）既定の導通用導体である第１スルーホール導体５３−１、５３−２によって導通を得る構成を採っている。即ち、スルーホール導体によって両コイル層５０ａおよび５０ｂの各コイル導体エレメント間の導通を得る構成については既述の第２実施例と同様である。

【0058】

また、コイル層５０ａには、特に、基板５１ａの周縁に臨む位置に第１端子部５４−１を設けている。更に、基板５１ａの中心近傍位置に第２端子部５４−２を設けている。コイル層５０ａが上述のように外部接続端子を有するのに対し、コイル層５０ｂは外部接続端子を有しない。但し、外部接続端子は必ずしも上層コイル層にのみ設ける態様に限られるものではない。

【0059】

そして、コイル層５０ａとコイル層５０ｂとの積層によるワイヤレス給電又は受電用コイルでは、両コイル層５０ａと５０ｂとが第２スルーホール導体５３−２を通して接続されていることによって外部との接続は専らコイル層５０ａの第１および第２の外部接続端子５４−１、５４−２を通して行われる。
尚、コイル層５０ａ、５０ｂの断面構造は、図９（ａ）に示される通りである。

【0060】

上述のような構成の第５実施例のワイヤレス給電又は受電用コイルでは、コイルの巻回の始端、終端に実質的に対応する第１端子部５４−１、第２端子部５４−２から１ターン以内の巻回区間内である直近の位置で、既定の導通用導体であるスルーホール導体５３−１、５３−２により両コイル導体エレメント２２ａ、２２ｂ間の導通を得るように構成している。

【0061】

従って、上層のコイル導体エレメント５２ａと下層のコイル導体エレメント５２ｂとの各対応するエレメント間の、抵抗による電圧降下に起因する電位差は、極めて小さな値（略零と見做せる値）となる。
このため、絶縁体を挟んで対向するコイル導体エレメントの持つ容量（それによる蓄積電荷）が極めて小さく、高周波での大電力の給受電によく適合する。

【0062】

この第５実施例は、第２実施例における各コイル導体エレメント２２ａおよび２２ｂに替えて既述のような分割導体のコイル導体エレメント５２ａおよび５２ｂを適用した構成を採っている。
このため、第２実施例における作用効果に加えて、表皮効果による影響を低減でき、一層高周波大電流用途に適する。

【0063】

表５に実施例５の効果をまとめた特性を、表６に無線充電コイルとして使用した時の単層リッツ線コイルとの通信距離を比較したデータを記す。Ｆ／Ｑ値が高まり、ＳＲＦも十分に高い特性である事から、単層リッツ線と比較してより長い高効率での通信距離が得られる。

【0064】

【表5】

【0065】

【表6】

【0066】

上掲の第１実施例ないし第５実施例は、既述のように高周波特性に優れるため、第１実施例ないし第５実施例のようなワイヤレス給電又は受電用コイルと、該コイルからの電流を処理する処理回路と、該回路からの信号を出力する端子と、を備えて給電又は受電ユニットを構成することは推奨できる。

【0067】

本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、請求項１により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画され得る。

【符号の説明】

【0068】

１０ａ、１０ｂ…………………………コイル層
１１ａ、１１ｂ…………………………基板
１２０ａ、１２０ｂ……………………コイル導体エレメント
１３０……………………………………スルーホール導体
１４２……………………………………第１の外部接続導体部
１４４……………………………………第２の外部接続導体部
２０ａ、２０ｂ…………………………コイル層
２１ａ、２１ｂ…………………………基板
２２ａ、２２ｂ…………………………コイル導体エレメント
２３−１…………………………………第１スルーホール導体
２３−２…………………………………第２スルーホール導体
１−１、１−２…………………………ソルダレジスト層
１−１ｃ、１−２ｃ……………………分割導体
１−１ｆ、１−２ｆ……………………フォトレジスト
１−３……………………………………絶縁層
４０ａ、４０ｂ…………………………コイル層
４１ａ、４１ｂ…………………………基板
４２１ａ、４２２ａ、…、４２７ａ…コイル導体エレメント
４２１ｂ、４２２ｂ、…、４２７ｂ…コイル導体エレメント
４３０……………………………………スルーホール導体
４４２……………………………………第１の外部接続導体部
４４４……………………………………第２の外部接続導体部
５０ａ、５０ｂ…………………………コイル層
５１ａ、５１ｂ…………………………基板
５２ａ、５２ｂ…………………………コイル導体エレメント
５３−１…………………………………第１スルーホール導体
５３−２…………………………………第２スルーホール導体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】