送受電用アンテナ及び送電器
【課題】共鳴方式によって電力の伝送の効率を向上させるとともに、薄型化を実現する送受電用アンテナの提供。
【解決手段】電源１３と当該電源１３から電力を供給されるバッテリ２５との間において非接触で電力を送受電するアンテナであって、板状の基板３０と、基板３０の表面方向に沿って導電性材料を渦巻き状に形成してなるスパイラルパターン４３を有し、所定の共鳴周波数の設定された共鳴アンテナ部４０と、当該表面方向に沿って導電性材料を環状に形成してなるループパターン６３を有し、共鳴アンテナ部４０と磁気的に、電源１３側又はバッテリ２５側と電気的に接続されるループアンテナ部６０と、を備える送受電用のアンテナ１００とする。これにより、共鳴方式による電力の伝送に要する構成を板状の基板３０に形成することができるので、高効率で電力を伝送できる共鳴方式の送受電用アンテナを薄型化できる。
【解決手段】電源１３と当該電源１３から電力を供給されるバッテリ２５との間において非接触で電力を送受電するアンテナであって、板状の基板３０と、基板３０の表面方向に沿って導電性材料を渦巻き状に形成してなるスパイラルパターン４３を有し、所定の共鳴周波数の設定された共鳴アンテナ部４０と、当該表面方向に沿って導電性材料を環状に形成してなるループパターン６３を有し、共鳴アンテナ部４０と磁気的に、電源１３側又はバッテリ２５側と電気的に接続されるループアンテナ部６０と、を備える送受電用のアンテナ１００とする。これにより、共鳴方式による電力の伝送に要する構成を板状の基板３０に形成することができるので、高効率で電力を伝送できる共鳴方式の送受電用アンテナを薄型化できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源と当該電源から電力を供給される装置との間において非接触で電力を伝送する送受電用アンテナ及び当該アンテナを備える送電器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、非接触での電力を伝送する方式として、電磁誘導を用いた技術が知られている。この電磁誘導方式では、送電側のアンテナで磁界の変動を生じさせるとともに、当該磁界の変動する環境下に受電側のアンテナを配置して当該アンテナに誘導電流を生じさせることで、当該受電側への電力の伝送を実現している。このような電磁誘導方式の送電用又は受電用アンテナの一種として、例えば特許文献１には、ハウジングの内部で当該ハウジングの板厚方向と交差する表面の表面方向に沿って導電性の線材を渦状に巻いてなるコイルを、アンテナとして用いる構成が開示されている。
【０００３】
さて、近年、上述した電磁誘導方式とは異なる方式として、電場又は磁場の共振を用いた方式が例えば非特許文献１等により提案されている。この共鳴方式による電力の伝送によれば、送電側及び受電側のアンテナ間を離間させた状態であっても、電磁誘導方式よりも効率の良く電力を伝送することができるのである。
【０００４】
非特許文献１に記載の構成では、送電側及び受電側それぞれに、ループ状の銅線と、三次元の螺旋状に形成されて当該ループ状の銅線と磁気的に接続されるコイルと、を備える構成とされている。この構成において送電側及び受電側のコイルの共鳴周波数は、互いに同一となるよう設定されるとともに、送電側のループ状の銅線に電源から印加される交流電流の周波数に対応した値に設定される。
【０００５】
以上説明した共鳴方式の構成では、送電側のループ状の銅線に電源から印加された交流電流による磁界の変動が、当該ループ状の銅線に磁気的に接続されたコイルに誘導電流を生じさせる。そして、当該誘導電流は、送電側のコイル周囲の磁場及び電場を共鳴周波数で振動させることとなる。ここで、送電側及び受電側のコイルの共鳴周波数が互いに同一であるため、これら各コイルは電場又は磁場を介して伝播する振動によって共鳴する。故に、互いに離間して設置された送電側のコイルから受電側のコイルへの電力の伝送が実現することとなる。そして、受電側のコイルに生じた電流による磁界の変動によれば、当該コイルに磁気的に接続された受電側のループ状の銅線に誘導電流が誘起される。したがって、当該ループ状の銅線に電気的に接続された装置への電力の供給が実現されるのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３２３３５２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Andre Kurs、外 5名、「Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances」、Science ＜URL: http://www.sciencemag.org/＞、VOL 317、2007年 7月 6日、p．83−86
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
さて、非特許文献１に記載の共鳴方式の構成では、送電側及び受電側のアンテナは、電源又は装置に接続されるループ状の銅線に加えて、当該ループ状の銅線とは別のコイルを要する。加えて、所定の共鳴周波数に対応させてその全長が設定される必要があるコイルは、当該全長を短縮することによって小型化を図ることが困難である。そしてさらに、三次元の螺旋状を呈することによれば、コイルはアンテナを大型化させる要因となっていたのである。以上によれば、共鳴方式による電力の伝送では、送電側及び受電側の各アンテナの間隔を離間させた状態あっても電力の伝送効率を獲得し得る一方で、アンテナ構成が大型化するという問題が生じていたのである。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、共鳴方式によって電力の伝送の効率を向上させるとともに、薄型化を実現する送受電用アンテナ及び当該アンテナを備える送電器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、電源と当該電源から電力を供給される装置との間において非接触で電力を送電又は受電する送受電用アンテナであって、板状の基材と、基材の板厚方向と交差する表面の表面方向に沿って基材に導電性材料を渦巻き状に形成してなる渦巻き状部を有し、所定の共鳴周波数の設定される共鳴アンテナ部と、表面方向に沿って基材に導電性材料を環状に形成してなる環状部を有し、共鳴アンテナ部と磁気的に接続されるとともに電源側又は装置側と電気的に接続されるループアンテナ部と、を備えることを特徴とする送受電用アンテナとする。
【００１１】
この発明によれば、基材の板厚方向と交差する表面の表面方向に沿って基材に導電性材料を渦巻き状に形成してなる渦巻き状部を有する共鳴アンテナ部は、所定の共鳴周波数を得る為に要する当該渦巻き状部全長を維持しつつ、基材の板厚方向に沿った厚みが低減される。そして、共鳴アンテナ部とともに、ループアンテナ部の有する環状部も基材の表面方向に沿って導電性材料を環状に形成してなることによれば、共鳴方式による電力の伝送に要する構成を、板状である基材にともに形成することができる。したがって、電源と装置との間において高い電力の伝送効率を獲得し得る共鳴方式の送受電用アンテナの薄型化を実現することができるのである。
【００１２】
ここで一般に、環状に形成されたアンテナは、環状に囲われた領域の面積を広げるほど感度の向上を図ることができる。しかし、ループアンテナ部と共鳴アンテナ部とが薄型化のために同一の基材に形成され、環状の領域内に共鳴アンテナ部の渦巻き状部が形成されている場合、当該領域を通過する磁束の発生が渦巻き状部によって妨げられるおそれが生じる。そこで、請求項２に記載の発明では、渦巻き状部は、環状部に囲われた領域の外周側に形成されることを特徴とする。この発明によれば、環状部に囲われた領域に発生する磁束が渦巻き状部で妨げられることがない。故に、ループアンテナ部と共鳴アンテナ部との間における電磁誘導による電力の授受の効率をさらに向上させることができる。したがって、薄型化した共鳴方式の送受電用アンテナにおける電力の伝送効率をさらに向上させることができるのである。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、共鳴アンテナ部は、渦巻き状部の内周側の端部と外周側の端部とを接続する接続部を有し、接続部は、基材の渦巻き状部と対向する表面に形成されることを特徴とする。ここで、共鳴アンテナ部の共鳴周波数は、共鳴アンテナ部の有する誘導係数及び静電容量によって規定される。故に、渦巻き状部の両端部が開放状態である場合、当該両端部間の空間の有する静電容量によって、共鳴アンテナ部の共鳴周波数は変動することとなり、ばらつきを生じ易い。そこで、渦巻き状部の内周側の端部と外周側の端部を接続部によって接続することで、共鳴アンテナ部の共鳴周波数のばらつきを容易に抑制することができる。加えて、渦巻き状部と対向する基材表面に連結部を形成することで、当該連結部は渦巻き状部に干渉することなく、当該渦巻き状部を径方向に跨ぐことができるのである。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、共鳴アンテナ部は、渦巻き状部に接続され、所定の静電容量の設定される静電容量部を有することを特徴とする。上述したように、共鳴アンテナ部の共鳴周波数を規定する要因として、当該共鳴アンテナ部の有する静電容量がある。渦巻き状部に所定の静電容量の設定された静電容量部を接続する構成によれば、共鳴アンテナ部の共鳴周波数を容易に調整することができる。このように、所定の共鳴周波数を容易に得られる共鳴アンテナ部によれば、離間した送受電用アンテナ間での高い電力の伝送効率を実現する共鳴方式の利点を、効果的に発揮することができるのである。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、基材の表面に板厚方向に対向して配置され、導電性材料を膜状に形成してなる一対の電極部であることを特徴とする。この発明によれば、板厚方向に対向して配置される一対の電極部に挟まれた領域に電荷を蓄える構成によって、静電容量を有する静電容量部を形成できる。そして、電極部同士が互いに対向している面積に応じて静電容量部の静電容量も変化することによれば、共鳴アンテナ部の共鳴周波数を、当該面積の変更により細かく調整することが可能となる。加えて、膜状の電極部によれば、当該電極部が薄型化を妨げる構成とはなり得ない。以上によれば、薄型化を達成するとともに、所定の共鳴周波数を正確に設定し得る共鳴アンテナ部によって伝送効率の向上も確実に実現する送受電用アンテナを提供することができるのである。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、電極部の少なくとも一部は、基材の表面から剥離容易に形成されることを特徴とする。この発明によれば、電極部の一部を基材から剥離容易とすることで、当該電極部の一部を剥離させることにより、対向する電極部間に蓄積できる電荷量を低減することができる。このように、静電容量部の静電容量を容易に調整し得る構成によれば、例えば、製造時におけるばらつき又は経年変化等に起因する共鳴コイル部の共鳴周波数の所定周波数からずれを容易に補正することができるのである。したがって、共鳴方式による高い効率を示す電力の伝送を確実に実施できる送受電用アンテナを提供することができるのである。
【００１７】
請求項７に記載の発明では、静電容量部は、所定の静電容量を有するコンデンサ素子であることを特徴とする。この発明によれば、静電容量部として所定の静電容量を有するコンデンサ素子を用いることによれば、当該静電容量部を簡素な構成で実現できるとともに、その静電容量のばらつきも抑制し易い。したがって、共鳴方式による高効率の電力伝送を確実に実施できる送受電用アンテナを提供することができるのである。
【００１８】
ここで、ループアンテナ部の環状部と共鳴アンテナ部の渦巻き状部との間における電力授受の効率は、共鳴アンテナ部のインダクタンスが大きいほど、並びにループアンテナ部及び共鳴アンテナ部の電気抵抗が小さいほど、向上する。これらのうち共鳴アンテナ部のインダクタンスは、渦巻き状部を形成する導電性材料の渦巻き状の巻き数が多いほど大きくなる。一方、ループアンテナ部及び共鳴アンテナ部の電気抵抗は、渦巻き状部と環状部との間隔、及び渦巻き状に形成された導電性材料において径方向に隣接する当該導電性材料同士の間隔を広げるほど小さくなる。
【００１９】
そして、板状の基材の大きさが予め定められていた場合、渦巻き状部の巻き数を増やすためには、渦巻き状部と環状部との間隔及び渦巻き状部を形成する導電性材料同士の径方向における間隔のうち少なくとも一方を狭める必要がある。逆に、これらの間隔を広げると、渦巻き状部の巻き数を減らさなければならない。このように、インダクタンスの増加と電気抵抗の低減は、背反する。
【００２０】
そこで、渦巻き状の巻き数、隣接する導電性材料同士の間隔、及び渦巻き状部と環状部との間隔を調整することで、面積の限られた基材において、渦巻き状部と環状部との間における電力授受の効率を最大化し得る。故に、請求項８に記載の発明のように、電力授受の効率が最大となるよう、上述した巻き数及び間隔を定めることにより、薄型化と電力の伝送効率の向上とを共に果たし得る共鳴方式の送受電用アンテナが実現される。
【００２１】
上述したように、ループアンテナ部は環状部に囲われる領域の面積を拡大するほど、当該ループアンテナ部の感度を向上させることができる。一方、共鳴アンテナ部は、渦巻き状部に生じる相互誘導を抑制するため、渦巻き状部の径方向の間隔を広げることが望ましい。そこで請求項９に記載の発明では、環状部は、渦巻き状部の最内周と板厚方向に重畳する位置に形成されることを特徴とする。この発明によれば、送受電用アンテナの面積を一定とした場合において、環状部に囲われる領域の面積と、共鳴アンテナ部の渦巻き状部の径方向の間隔とがともに最大限確保できることとなる。故に、限られた面積内で高い伝送効率を実現する送受電用アンテナとして、請求項９に記載の配置は好適なのである。
【００２２】
請求項１０に記載の発明では、環状部及び渦巻き状部は、基材の異なる表面に形成されることを特徴とする。この発明によれば、同一の基材に共鳴アンテナ部及びループアンテナ部をともに備える送受電用アンテナであっても、各アンテナ部の有する環状部及び渦巻き状部を基材の異なる表面に形成することで、当該各アンテナ部の配置上での干渉を防止するとともに、構成を簡素化し得る。したがって、高い電力の伝送効率と薄型化とを実現する送受電用アンテナの提供を容易に実施することができるのである。
【００２３】
請求項１１に記載の発明では、基材の表面方向に沿って配列される複数の環状部のそれぞれに、互いに異なる位相の交流電流を印加する。この交流電流によって生じる磁界の磁力線は、複数の環状部のうちの一つに囲まれた領域から放射され、他の環状部に囲まれた領域に入射するループ状となり得る。故に、受電側のアンテナにおいて共鳴アンテナ部の渦巻き状部の軸方向が送電側アンテナの基材の表面方向に沿っていても、送電側のアンテナから放射されるループ状の磁力線は、受電側の渦巻き状部によって囲まれた領域を貫通し得る。故に、受電側の共鳴アンテナ部及び送電側の共鳴アンテナ部は、磁場を介して伝播する振動によって共鳴できる。以上により、送電側のアンテナから受電側のアンテナへの送電が可能になる。
【００２４】
したがって、電源と接続される複数の環状部のそれぞれに異なる位相の交流電流を印加する電源を備えることで、送電器は、送電側のアンテナに対する受電側のアンテナの向きにかかわらず、非接触で電力を送電することができる。
【００２５】
請求項１２に記載の発明において、電源が複数の環状部のそれぞれに同位相の交流電流を印加している場合では、当該交流電流によって生じる磁界の磁力線は、複数の環状部に囲まれた領域から基材の板厚方向に沿い無限遠に向かって放射されるものが支配的となる。故に、送電器の備える送電側のアンテナに対して受電側のアンテナが正対している場合、当該受電側の渦巻き状部により囲まれた領域を高密度の磁力線が貫通する。故に、受電側の共鳴アンテナ部及び送電側の共鳴アンテナ部は、磁場を介して伝播する振動によって強く共鳴できる。これにより、送電側のアンテナから受電側のアンテナへの高効率な送電が可能になる。
【００２６】
一方、電源が複数の環状部のそれぞれに互いに異なる位相の交流電流を印加している場合では、上述したようなループ状の磁力線が形成される。このようなループ状の磁力線によれば、受電側の渦巻き状部の軸方向が送電側アンテナの基材の表面方向に沿っている場合であっても、送電側のアンテナから受電側のアンテナへの送電が可能になる。
【００２７】
これらのように、複数の環状部のそれぞれに、互いに異なる位相の交流電流と同位相の交流電流とを交互に印加する電源を備えることで、送電器は、送電側のアンテナに対する受電側のアンテナの向きにかかわらず、高効率且つ確実な送電を行うことができる。
【００２８】
請求項１３に記載の発明のように、複数の環状部のうち少なくとも一組の環状部のそれぞれに印加される交流電流の位相が、互いに半周期異なっている場合について説明する。一組の環状部のうちの一方に印加された交流電流によって当該環状部により囲まれた領域に生じる磁界の磁力線の方向は、一組の環状部のうちの他方に印加された交流電流によって当該環状部により囲まれた領域に生じる磁界の磁力線の方向と逆向きとなる。故に、一組の環状部のうちの一方の環状部に囲まれた領域から放射され、他方の環状部に囲まれた領域に入射するループ状の磁力線が確実に形成される。これにより、受電側の渦巻き状部の軸方向が送電側アンテナの基材の表面方向に沿っている場合であっても、磁力線は、当該受電側の渦巻き状部によって囲まれた領域を確実に貫通できる。故に、受電側の共鳴アンテナ部及び送電側の共鳴アンテナ部は、磁場を介して伝播する振動によって確実に共鳴できる。したがって、送電側のアンテナに対する受電側のアンテナの向きにかかわらず、送電器は、送電側のアンテナから受電側のアンテナへの送電を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明によるアンテナを用いた非接触の電力伝送を説明するための模式図である。
【図２】本発明の第一実施形態によるアンテナの機械的構成を説明する図であって、（ａ）アンテナのおもて面側、（ｂ）アンテナの裏面側、を示す図である。
【図３】本発明によるアンテナの周囲に形成される磁界の様子を説明するための図であって、（ａ）〜（ｃ）第一実施形態によるアンテナについて、（ｄ）〜（ｆ）第二実施形態によるアンテナについて、説明する図である。
【図４】本発明の第一実施形態によるアンテナにおいて、ループアンテナ部に入力される交流電流の周波数と、当該ループアンテナ部から共鳴アンテナ部に伝達されるエネルギーとの関係を示す図である。
【図５】本発明による第二実施形態によるアンテナの機械的構成を説明する図であって、（ａ）アンテナのおもて面側、（ｂ）アンテナの裏面側、を示す図である。
【図６】本発明による第三実施形態によるアンテナの機械的構成を説明する図であって、（ａ）アンテナのおもて面側、（ｂ）アンテナの裏面側、を示す図である。
【図７】静電容量部の具備する電極パターンの一部を剥離させた状態のアンテナを説明する図であって、（ａ）アンテナのおもて面側、（ｂ）アンテナの裏面側、を示す図である。
【図８】静電容量部の具備する電極パターンを全て剥離させた状態のアンテナを説明する図であって、（ａ）アンテナのおもて面側、（ｂ）アンテナの裏面側、を示す図である。
【図９】電極パターンの面積と、共鳴アンテナ部の共鳴周波数との関係を説明するための図である。
【図１０】本発明の第四実施形態によるアンテナの機械的構成を説明するための図である。
【図１１】スパイラルパターンの巻き数を減らすことにより、ループパターンとスパイラルパターンとの間隔を広げたアンテナの構成を説明するための図である。
【図１２】ループパターンとスパイラルパターンとの間隔を変更したことにより生じるアンテナの共振特性の変化を示す図である。
【図１３】ループパターン及びスパイラルパターン間の間隔と、共振特性との相関を説明するための図である。
【図１４】スパイラルパターンの線間隔を狭めることにより、ループパターンとスパイラルパターンとの間隔を広げたアンテナの構成を説明するための図である。
【図１５】当該ループアンテナ部から共鳴アンテナ部に伝達されるエネルギーが、線間隔を狭めることによって変化することを説明するための図である。
【図１６】本発明の第五実施形態によるアンテナの機械的構成を説明するための図である。
【図１７】本発明の第五実施形態によるアンテナの近傍に形成される磁界の様子を説明するための図であって、（ａ）同位相の交流電流が一組のループパターンに印加された場合について、（ｂ）半周期分の位相差を与えられた交流電流が一組のループパターンに印加された場合について、それぞれ説明するための図である。
【図１８】本発明の第六実施形態によるアンテナの機械的構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。
【００３１】
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態によるアンテナ１００を備える送電器１０及び受電器２０の構成例を示している。送電器１０は、アンテナ１００に加えて駆動回路１５を有している。駆動回路１５は、電源１３及びアンテナ１００に電気的に接続されており、当該電源１３から供給される電力に基づいて正弦波の交流電流を生成し、アンテナ１００へ印加する。受電器２０は、アンテナ１００に加えて整流回路２３を有している。整流回路２３は、アンテナ１００、及び電力を消費する例えばプロセッサ等の負荷又は電力を蓄積するバッテリ等２５に電気的に接続されており、アンテナ１００側から伝達された交流電流を直流電流に変換し、当該負荷又はバッテリ等２５に印加する。この整流回路２３は、具体的にはダイオード等の整流素子を主体に構成されており、整流した直流電流を負荷又はバッテリ等２５に印加することで、当該負荷の駆動やバッテリの充電を実施する。尚、第一実施形態において、駆動回路１５によって生成される正弦波の周波数は１０メガヘルツ（ＭＨｚ）とする。また、整流回路２３によって電流が印加される負荷又はバッテリ等２５は、電力を用いるものであれば、例えば直流モーターや照明素子等何ら限定されない。
【００３２】
以上説明した全体構成において、送電器１０及び受電器２０のそれぞれが備えるアンテナ１００によって、電源１３と当該電源１３から電力を供給される負荷又はバッテリ等２５との間で、非接触での電力の伝送が実現されている。まず、アンテナ１００の構成について詳細に説明する。
【００３３】
図２（ａ）及び（ｂ）に示すようにアンテナ１００は、基板３０、共鳴アンテナ部４０、及びループアンテナ部６０等によって構成されている。基板３０は、例えばガラス繊維を含有するエポキシ樹脂からなり、矩形板状に形成されている。この基板３０は、単層基板であって、その両面には導電性材料である銅箔等からなる配線パターンが形成されている。尚、第一実施形態における基板３０は、一辺の長さが２７０ミリメートル（ｍｍ）の正方形であって、その板厚は約１．６ｍｍである。
【００３４】
共鳴アンテナ部４０は、無給電アンテナであって、スパイラルパターン４３、接続部４５、及びチップコンデンサ５０を有している。スパイラルパターン４３及び接続部４５は、基板３０に形成されている配線パターンである。スパイラルパターン４３は、板厚方向と交差する表面の表面方向に沿って当該基板３０に、径方向に一定の間隔で渦巻き状に形成されている。第一実施形態のスパイラルパターン４３は、基板３０の外形形状に倣い、矩形状にうずを巻いている。尚、このスパイラルパターン４３が形成されている基板３０の面（図２（ｂ））を便宜的に裏面側とする。
【００３５】
チップコンデンサ５０は、所定の静電容量の設定された素子であって、基板３０の裏面（図２（ｂ））のスパイラルパターン４３の外周側に実装されている。このチップコンデンサ５０は、一端でスパイラルパターン４３の外周側の端部４３ｂと接続されており、他端でスパイラルパターン４３の内周側の端部４３ｃと接続部４５を介して接続されている。チップコンデンサ５０とスパイラルパターン４３とを接続させる接続部４５は、端部４３ｃからスルーホール等の構成により一旦基板３０のおもて面に延出している（図２（ａ））。接続部４５は、基板３０のおもて面で当該基板３０の外縁側に向かうよう形成されることでスパイラルパターン４３と干渉することなく当該パターン４３を跨ぎ、スルーホール等の構成によって再び裏面へ戻されている。そして接続部４５は、基板３０の裏面でスパイラルパターン４３の最外周に沿ってチップコンデンサ５０へ向かい、当該コンデンサ５０に接続されている。
【００３６】
また共鳴アンテナ部４０には、所定の共鳴周波数が設定されている。この共鳴周波数は、駆動回路１５がアンテナ１００に印加する交流電流の周波数に対応している。具体的には、駆動回路１５によって印加される交流電流の周波数が１０ＭＨｚである場合、当該交流電流によってループアンテナ部６０の周囲に生じる電磁波は、３０メートル（ｍ）程度の波長を備える正弦波となる。この正弦波の半波長分となる１５ｍ程度の長さに共鳴アンテナ部４０のスパイラルパターン４３及び接続部４５の全長を設定することにより、上述した電磁波によって共振を生じ易い構成となる。
【００３７】
さらに、共鳴アンテナ部４０の共鳴周波数は、当該共鳴アンテナ部４０の誘導係数をＬ、静電容量をＣとした場合、１／（２π√（ＬＣ））によって与えられる値となる。この静電係数Ｌは、上述したように設定されたスパイラルパターン４３の長さに関連している。一方、静電容量Ｃは主にスパイラルパターン４３の形態に起因する浮遊容量に関連している。この浮遊容量とは、スパイラルパターン４３の径方向に隣接するパターン間で生じる静電容量、及び当該パターン４３の両端間に生じる静電容量である。第一実施形態では、基板３０上の配線パターンとしてスパイラルパターン４３を形成することで、隣接するパターン間の間隔を一定に保ち、その静電容量のばらつきを抑制している。また、スパイラルパターン４３の両端をチップコンデンサ５０及び接続部４５によって接続することで、当該パターン４３の両端間に生じる静電容量のばらつきを抑制している。これらにより、共鳴アンテナ部４０は、簡素な構成を維持しつつ、所定の共鳴周波数を安定的に獲得することができる。
【００３８】
ループアンテナ部６０は、給電アンテナであって、共鳴アンテナ部４０と磁気的に接続されるとともに、電源１３側の駆動回路１５、又は負荷又はバッテリ等２５側の整流回路２３（図１参照）と電気的に接続されている。このループアンテナ部６０は、ループパターン６３及び給電点６５を有している。ループパターン６３は、スパイラルパターン４３とは異なる面である基板３０のおもて面に形成されている配線パターンである（図２（ａ））。このループパターン６３は、基板３０の表面方向に沿って当該基板３０に矩形環状に形成されている。加えてループパターン６３は、その平面方向の中心位置がスパイラルパターン４３の平面方向の中心位置とほぼ同じ位置となるよう配置され、スパイラルパターン４３の最内周４３ａと板厚方向に重畳している。このループパターン６３の配置によれば、ループパターン６３に囲われた領域６７の外周側にスパイラルパターン４３は形成されることとなる。給電点６５は、このように形成されたループパターン６３の一対の端部である。給電点６５は、駆動回路１５又は整流回路２３と配線等で電気的に接続されており、電力の入力又は出力を行う箇所である。
【００３９】
次に、これまで説明したアンテナ１００を備える送電器１０及び受電器２０によって実現される、所謂共鳴方式による非接触の電力伝送の原理について以下説明する。
【００４０】
この共鳴方式による電力の伝送によれば、送電器１０及び受電器２０のアンテナ間を離間させた状態であっても、従来の例えば電磁誘導方式よりも効率の良く電力を伝送することができる。具体的には、送電器１０側のアンテナ１００において、駆動回路１５からの交流電流の印加によって、ループアンテナ部６０は、アンテナ１００周囲の磁界を交流電流の周波数と同一の周波数で変動させる。この磁界の変動は、共鳴アンテナ部４０の主にスパイラルパターン４３に誘導電流を生じさせる。そして当該誘導電流は、送電器１０側の共鳴アンテナ部４０周囲の磁場及び電場を共鳴周波数で振動させることとなる。ここで、送電器１０側及び受電器２０側の共鳴アンテナ部４０の共鳴周波数が互いに同一であるため、これら各共鳴アンテナ部４０は電場又は磁場を介して伝播する振動によって共鳴する。故に、互いに離間して設置された送電器１０側の共鳴アンテナ部４０から受電器２０側の共鳴アンテナ部４０への電力の伝送が実現することとなる。そして、受電器２０側のコイルに生じた電流による磁界の変動により、受電側のループアンテナ部６０に誘導電流が誘起される。したがって、このループアンテナ部６０に整流回路２３を介して接続された負荷又はバッテリ等２５への電力の供給が実現されるのである。
【００４１】
次に、上述したループアンテナ部６０への交流電流の印加によって生じるアンテナ１００周囲の磁界の状態を、図３（ａ）〜（ｃ）に基づいて以下説明する。
【００４２】
ループパターン６３がスパイラルパターン４３の内周側に配置されたアンテナ１００において（図３（ａ））、当該ループパターン６３に電流を印加すると、領域６７を基板３０の板厚方向（図３（ｂ）のＺ方向）に貫通する磁束が形成される（図３（ｂ）二点鎖線内）。一方、ループパターン６３の外周側では、板厚方向への磁束の貫通はスパイラルパターン４３によって妨げられている。これは、スパイラルパターン４３の径方向の間隔が印加された交流電流の波長よりも短いためである。そして、アンテナ１００周囲において磁界の強さが同じ領域を結んだものを図３（ｃ）に実線で示す。このループアンテナ部６０への電流の印加によれば、図３（ｃ）に示す態様の磁界がアンテナ１００の周囲に形成されることとなる。
【００４３】
ここで、第一実施形態のように、スパイラルパターン４３をループパターン６３の外周側に配置したアンテナ１００の周囲に形成される磁界の強さと、後述する第二実施形態によるアンテナ２００の周囲に形成される磁界の強さ（図３（ｆ）参照）とを比較する。ここで、第二実施形態におけるアンテナ２００では、ループパターン２６３がスパイラルパターン４３の外周側に配置されている（図３（ｄ）参照）。これら第一実施形態におけるアンテナ１００と第二実施形態によるアンテナ２００とに同一の交流電流を印加した場合、アンテナ１００において基板３０から特定の磁界の強さを示す位置までの距離Ｄ１は、アンテナ２００において基板３０から当該特定の磁界の強さを示す位置までの距離Ｄ２よりも１．５倍程度になることが判明したのである。これは、ループパターン６３の外周側にスパイラルパターン４３を配置する形態により、当該ループパターン６３に囲われた領域６７に発生する磁束が当該スパイラルパターン４３によって妨げられ難いためである。これにより、ループアンテナ部６０は強度の高い磁界を形成できる。
【００４４】
次に、ループアンテナ部６０に印加する交流電流の周波数と、ループアンテナ部６０から共鳴アンテナ部４０へ伝達される電力との関係を図４に基づいて説明する。この図４の縦軸（Ｒｅｔｕｒｎ Ｌｏｓｓ）は、アンテナ１００での反射電力特性を示すＳパラメータによる値であって、ループアンテナ部６０に入力した電力が、どれだけ戻ってきたかを示している。ループアンテナ部６０から共鳴アンテナ部４０へ電力が伝達された場合、戻り分の電力が小さくなることから、Ｓパラメータは負の値をとる。具体的に第一実施形態によるアンテナ１００では、共鳴アンテナ部４０に設定された共鳴周波数である１０ＭＨｚの交流電流が印加された場合に、ループアンテナ部６０から共鳴アンテナ部４０への電力の伝達が最大で生じることとなる。
【００４５】
ここまで説明した第一実施形態では、図２に示すように基板３０の表面方向に沿ってスパイラルパターン４３を形成することで、所定の共鳴周波数を得る為に要するスパイラルパターン４３の全長を維持しつつ、共鳴アンテナ部４０の板厚方向に沿った厚みを低減することができる。加えて、ループパターン６３もスパイラルパターン４３と同様に基板３０の表面方向に沿って形成することによれば、共鳴方式による電力の伝送に要する共鳴アンテナ部４０及びループアンテナ部６０を、矩形板状である基板３０にともに形成することができるのである。
【００４６】
加えて第一実施形態では、ループパターン６３の外周側にスパイラルパターン４３を配置する形態により、ループアンテナ部６０が形成する磁界の強度を高められる。（図３（ｃ）参照）。故に、ループアンテナ部６０と共鳴アンテナ部４０とが薄型化のために同一の基板３０に形成される形態であっても、当該ループアンテナ部６０と共鳴アンテナ部４０との間での電力の授受の効率を向上させることができるのである。
【００４７】
また、ループアンテナ部６０は、ループパターン６３による領域６７の面積を拡大するほど、感度の向上を図り得る。一方、共鳴アンテナ部４０では、スパイラルパターン４３を通過する電流が、当該パターン４３の周囲に磁界を生じさせる。渦巻き状を呈するスパイラルパターン４３においては、径方向に隣接するパターン同士で、相互に電流の流れを妨げる磁界を形成してしまうこととなる。故に、スパイラルパターン４３の径方向の間隔は広げることが望ましい。そこで、ループパターン６３をスパイラルパターン４３の最内周４３ａと板厚方向に重畳させる配置によれば、一定の限られた面積内において、ループパターン６３の領域６７の面積と、スパイラルパターン４３の径方向の間隔とがともに最大限確保できることとなる。故に、設置のための面積が限られ易いアンテナ１００において、高い伝送効率を実現するための形態として本発明は特に好適なのである。加えて、この配置によれば、ループパターン６３は、スパイラルパターン４３を跨ぐため、おもて面に形成されることを要する接続部４５と、基板３０上で干渉しない。
【００４８】
さらに第一実施形態では、共鳴アンテナ部４０は、スパイラルパターン４３の両端部４３ｂ，４３ｃ間を、チップコンデンサ５０及び接続部４５を介して接続することで、誘導係数Ｌ及び静電容量Ｃによって規定される当該共鳴アンテナ部４０の共鳴周波数のばらつきを簡素な構成で抑制している。このように、所定の共鳴周波数を確実に示し得る構成とされた共鳴アンテナ部４０は、ループアンテナ部６０との間で最大限の電力量を授受することができるとともに、離間している送電側又は受電側のアンテナ１００間でも高い電力の伝送効率を示すことができる。以上によれば、共鳴アンテナ部４０にチップコンデンサ５０を設ける構成によって、共鳴方式による電力伝送の利点を効果的に発揮するアンテナ１００とすることができる。
【００４９】
したがって、板状の基板３０に共鳴方式の電力伝送に要する構成を集約することで薄型化を実現したうえで、高い電力の伝送効率を獲得するアンテナ１００を提供することができるのである。加えて、ループパターン６３及びスパイラルパターン４３を基材の異なる表面に形成する配置によれば、配置上での干渉を防止したうえで、構成を簡素化し得る。故に、高い電力の伝送効率と薄型化とをともに実現するアンテナを容易に提供することができるのである。
【００５０】
尚、第一実施形態において、負荷又はバッテリ等２５が請求項に記載の「装置」に、基板３０が請求項に記載の「基材」に、スパイラルパターン４３が請求項に記載の「渦巻き状部」に、チップコンデンサ５０が請求項に記載の「静電容量部」及び「コンデンサ素子」に、ループパターン６３が請求項に記載の「環状部」に、アンテナ１００が請求項に記載の「送受電用アンテナ」に、それぞれ相当する。
【００５１】
（第二実施形態）
図５（ａ）及び（ｂ）に示す本発明の第二実施形態によるアンテナ２００は、第一実施形態によるアンテナ１００の変形例である。このアンテナ２００では、共鳴アンテナ部２４０の有するスパイラルパターン４３は、ループアンテナ部２６０の有するループパターン２６３によって囲まれる領域２６７内に配置されている。加えてループパターン２６３は、スパイラルパターン４３の最外周４３ｄと板厚方向に重畳している。また、共鳴アンテナ部２４０の有する接続部２４５は、第一実施形態における接続部４５と実質的には同一であって、ループアンテナ部２６０の形成面において基板３０の幅方向（図５（ａ）における左右方向とする）中央付近に形成されている。以上の構成において、スパイラルパターン４３の最外周４３ｄと板厚方向に重畳するループパターン２６３は、第一実施形態の最内周４３ａと重畳するループパターン６３と同様に、接続部２４５と基板３０上で干渉しない。
【００５２】
以下、スパイラルパターン４３に対するループパターン２６３の配置の違いが、ループアンテナ部２６０に交流電流を印加した際に当該ループアンテナ部２６０が生じさせる磁界の分布に与える影響について、図３（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ、同図（ｄ）〜（ｆ）に基づいて説明する。
【００５３】
ループパターン２６３によって囲われる領域２６７と板厚方向に重畳するようスパイラルパターン４３を配置した場合（図３（ｄ））、磁束は、スパイラルパターン４３を板厚方向に貫通することができない（図３（ｅ））。これらの磁束は、スパイラルパターン４３の最内周４３ａの内側の領域２４７であって、第一実施形態の領域６７（図３（ｂ））と同程度となる面積の領域２４７を板厚方向に貫通するのみとなる（図３（ｅ）二点鎖線内）。加えて、ループパターン２６３によって生じた磁界によりスパイラルパターン４３に誘起された誘導電流は、当該磁界を打ち消す磁界を生じさせることとなる。故に、ループパターン２６３によってアンテナ２００の周囲に生じる磁界は（図３（ｆ））、アンテナ１００の周囲に形成される磁界（図３（ｃ）参照）よりも弱いものとなる。
【００５４】
ここまで説明した図５示す第二実施形態によるアンテナ２００では、ループアンテナ部２６０と共鳴アンテナ部２４０との間での電力の授受の効率が、第一実施形態における当該効率よりも低下することとなる。しかしながら、ループアンテナ部２６０及び共鳴アンテナ部２４０間での電力の授受は充分に可能である。加えて、共鳴方式による電力の伝送に要する共鳴アンテナ部２４０及びループアンテナ部２６０を、矩形板状である基板３０にともに形成することができる。
【００５５】
したがって、第一実施形態と同様に、共鳴方式の電力伝送に要する構成を集約することで薄型化を実現したうえで、高い電力の伝送効率を獲得するアンテナ２００を実現することができるのである。
【００５６】
尚、第一実施形態において、ループパターン２６３が請求項に記載の「環状部」に、アンテナ２００が請求項に記載の「送受電用アンテナ」に、それぞれ相当する。
【００５７】
（第三実施形態）
図６（ａ）及び（ｂ）に示す本発明の第三実施形態によるアンテナ３００は、第二実施形態によるアンテナ２００の変形例である。第三実施形態によるアンテナ３００は、第二実施形態のアンテナ２００のチップコンデンサ５０（図５（ｂ）参照）に変えて、静電容量部３５０を有している。以下、第三実施形態によるアンテナ３００の構成について、図６に基づいて詳細に説明する。
【００５８】
アンテナ３００は、基板３３０、ループアンテナ部２６０、及び共鳴アンテナ部３４０等によって構成されている。基板３３０には、第二実施形態の基板３０の特定方向（図６の上下方向、以下当該方向を長手方向とする）の長さを延長することによって、スパイラルパターン４３及びループパターン２６３のいずれも配置されていない領域３３３が形成されている。尚、第二実施形態と実質的に同一の構成であるループアンテナ部２６０の配置された側を、基板３３０のおもて面側とする（図６（ａ））。
【００５９】
共鳴アンテナ部３４０は、スパイラルパターン４３、所定の静電容量が設定された静電容量部３５０、及び接続部３４５を有している。静電容量部３５０は、基板３３０の両面に板厚方向に対向して配置され、導電性材料を膜状に形成してなる一対の電極パターン３５３ａ，３５３ｂを有している。電極パターン３５３ａ，３５３ｂは、互いに同一の形状であって、基板３３０の長手方向と直交する幅方向を長手方向とする矩形形状に形成されている。おもて面に形成されている電極パターン３５３ａは、スパイラルパターン４３の内周側の端部４３ｃと、接続部３４５を介して接続されている。接続部３４５は、基板３３０の両面にわたって形成されている配線パターンである。接続部３４５は、端部４３ｃからスルーホール等の構成によっておもて面に延出している。この位置から基板３３０の長手方向に沿って外周側へ向かって形成された接続部３４５は、おもて面に配置されたループパターン２６３を避けるため、スルーホール等によって裏面を迂回して、表面に戻されている。そして、接続部３４５は電極パターン３５３ａに当該電極パターン３５３ａの長手方向中央付近で接続されている。また、電極パターン３５３ｂは、基板３３０の裏面で、近接する当該基板３３０の外縁形状に沿って延長されたスパイラルパターン４３の端部４３ｂと接続されている。さらに、これら電極パターン３５３ａ，３５３ｂは、基板３３０の表面から剥離容易に形成されている。
【００６０】
これらの一対の電極パターン３５３ａ，３５３ｂに挟まれた領域は、電荷を蓄えることができるので、静電容量を備える静電容量部３５０を構成することとなる。この静電容量部３５０の静電容量は、電極パターン３５３ａ，３５３ｂが板厚方向に対向している面積に応じて変化することとなる。故に、一定の間隔で予め設定された所定の静電容量の値を有するものから、所望する静電容量に近い値を有するものを選択するしかないコンデンサ素子と比較して、静電容量部３５０は所望の静電容量に厳密に近い値を設定されることができる。以上によれば、共鳴アンテナ部３４０の共鳴周波数を正確に設定することができるのである。
【００６１】
さらに、剥離容易な構成とされた電極パターン３５３ａ，３５３ｂの一部を剥離させることによれば、当該電極パターン３５３ａ，３５３ｂ間に蓄積できる電荷量を低減する調整が可能である。この構成によれば、アンテナ３００の製造後であっても、静電容量部３５０の静電容量の調整は容易である。以下、図６〜図９に基づいて、電極パターン３５３ａ，３５３ｂの一部の剥離によって生じる共鳴アンテナ部３４０の共鳴周波数の変化について詳細に説明する。尚、電極パターン３５３ａ，３５３ｂの全てが剥離されることなく残留している状態（図６）での共鳴周波数はほぼ１０ＭＨｚである。
【００６２】
具体的には、基板３３０のおもて面に形成されている電極パターン３５３ａの半分程度を剥離させた場合（図７（ａ））、静電容量部３５０の静電容量の値は低下する。これにより、上述した式で与えられる共鳴アンテナ部３４０の共鳴周波数は僅かに高くなる。この共鳴周波数の上昇は、図９に一点鎖線で示す相関からも読み取れる。このような調整構造を備えるアンテナ３００とすることによれば、例えば製造時におけるばらつき又は経年変化等に起因する共鳴アンテナ部３４０の共鳴周波数の所定周波数からずれを容易に補正することができるのである。
【００６３】
尚、電極パターン３５３ａ，３５３ｂの全てを剥離させた場合（図８（ａ）及び（ｂ））、静電容量部３５０の静電容量値の大幅な低下によって共鳴アンテナ部３４０の共鳴周波数は著しく高い値となる（図９破線）。
【００６４】
以上説明した第三実施形態によれば、膜状の電極パターン３５３ａ，３５３ｂの形成によってアンテナ３００の厚さを抑制したまま、当該アンテナ３００の共鳴周波数を所定の周波数に容易に設定及び補正することができる。したがって、第一及び第二実施形態と同様に薄型化を達成するともに、共鳴による電力の伝送が効率よく且つ確実に行うことができるアンテナ３００の提供を実現することができるのである。
【００６５】
尚、第三実施形態において、基板３３０が請求項に記載の「基材」に、電極パターン３５３ａ，３５３ｂが請求項に記載の「電極部」に、アンテナ３００が請求項に記載の「送受電用アンテナ」に、それぞれ相当する。
【００６６】
（第四実施形態）
図１０に示す本発明の第四実施形態によるアンテナ４００は、第一実施形態によるアンテナ１００の別の変形例である。このアンテナ４００では、共鳴アンテナ部４４０の有するスパイラルパターン４４３と、ループアンテナ部４６０の有するループパターン４６３との間に、スペースが確保されている。この共鳴アンテナ部４４０は、第一実施形態の共鳴アンテナ部４０と同様に、ループアンテナ部４６０に印加される交流電流の周波数において共振する特性を備えている。
【００６７】
第四実施形態において、スパイラルパターン４４３は、ループパターン４６３との間における電力授受の効率が最大となるよう形成されている。具体的にはアンテナ４００では、スパイラルパターン４４３の渦巻き状の配線パターンの巻き数Ｎと、当該配線パターンの径方向に隣接する部分同士の線間隔Ｓと、スパイラルパターン４４３及びループパターン４６３との間の間隔Ｘが最適化されている。これら巻き数Ｎ、線間隔Ｓ、間隔Ｘを最適化することにより、共鳴アンテナ部４４０とループアンテナ部４６０との間の共振特性は向上する。故に、スパイラルパターン４４３及びループパターン４６３間で、効率良く電力の授受を行い得るようになる。
【００６８】
このようなループパターン４６３とスパイラルパターン４４３との間における電力授受の効率に係わる共鳴アンテナ部４４０とループアンテナ部４６０との共振特性は、Ｑ値によって示される。このＱ値は、以下の数式１によって与えられる。
【００６９】
【数１】
【００７０】
以上の数式１において、ωは交流電流の角速度、Ｌは共鳴アンテナ部４４０のインダクタンス、Ｒはループアンテナ部４６０及び共鳴アンテナ部４４０に係わる電気抵抗を表している。数式１から明らかなように、共振特性は、共鳴アンテナ部４４０のインダクタンスＬが大きいほど、並びに電気抵抗Ｒが小さいほど、向上する。
【００７１】
これらのうち共鳴アンテナ部４４０のインダクタンスＬは、以下の数式２によって与えられる。
【００７２】
【数２】
【００７３】
尚、上式においてＡは以下の数式３により表される。
【００７４】
【数３】
【００７５】
ここで、数式２及び数式３において、Ｄ０はスパイラルパターン４４３の外縁における一辺の長さ、Ｄ１はスパイラルパターン４４３の内縁における一辺の長さ、Ｗはスパイラルパターン４４３を形成する配線パターンの線幅、Ｓはスパイラルパターン４４３において径方向に隣接する配線パターン同士の線間隔、Ｎはスパイラルパターン４４３の巻き数を表している。以上の数式２によれば、スパイラルパターン４４３において渦巻き状の配線パターンの巻き数Ｎが多いほど、共鳴アンテナ部４４０のインダクタンスＬは大きくなる。
【００７６】
一方、ループアンテナ部４６０及び共鳴アンテナ部４４０に係わる電気抵抗Ｒは、スパイラルパターン４４３とループパターン４６３と間の間隔Ｘ、及びスパイラルパターン４４３の線間隔Ｓを広げるほど小さくなる。尚、これらの間隔Ｘ及び線間隔Ｓと、電気抵抗Ｒとの相関についての詳細は、後述する。
【００７７】
基板３０の大きさが予め定められていた場合、スパイラルパターン４４３の巻き数Ｎを増やすためには、間隔Ｘ及び線間隔Ｓのうち少なくとも一方を狭める必要がある。逆に、これらの間隔Ｘ及び線間隔Ｓを広げようとすると、巻き数Ｎを減らさなければならない。このように、インダクタンスＬの増加と電気抵抗Ｒの低減は、背反する。
【００７８】
以上の相関を踏まえて、予め基板３０の大きさが定められたアンテナ４００において、巻き数Ｎ及び間隔Ｘを変更した場合の共振特性の変化について、図１１〜図１３に基づいて説明する。
【００７９】
図１１の（ａ）〜（ｆ）には、スパイラルパターン４４３において隣接する部分同士の線間隔Ｓを一定とし、巻き数Ｎを減らすことにより、間隔Ｘを拡大したアンテナが示されている。具体的に、図１１（ａ）に示すアンテナは、図１１の（ａ）〜（ｆ）に示すアンテナのうちで、スパイラルパターン４４３とループパターン４６３とが最も近接している。そして図１１（ａ）に示すアンテナに対し、巻き数Ｎを一周分ずつ減らしたものが、図１１（ｂ）〜（ｆ）に順に示されている。尚、図１１に示すアンテナでは、スパイラルパターン４４３の一周分の削除により、間隔ＸはＤＬ／８ずつ（ＤＬは、ループパターン４６３の一辺の長さ）増加する。
【００８０】
図１２に示すように、巻き数Ｎを減らすことにより共振特性を示すＱ値は向上し、図１１（ａ）に示すアンテナに対して四周分の配線パターンを削除した図１１（ｅ）示すアンテナ４００において最大となる。そして、図１１（ｅ）に示すアンテナ４００からさらに配線パターンを削除すると、アンテナの共振特性は悪化する。図１２には、シミュレーションによる値と、実測値とが示されている。これらのシミュレーション値及び実測値によれば、図１１（ｅ）に示すアンテナ４００は、図１１（ａ）に示すアンテナに対して２倍程度のＱ値を示す。
【００８１】
このような巻き数Ｎ及び間隔Ｘの変更に起因した共振特性の変化について、図１３に基づいてさらに詳しく説明する。この図１３には、Ｑ値、インダクタンスＬ、及びループパターン４６３を流れる電流量Ｉが示されている。図１３において、これらＱ値、インダクタンスＬ、及び電流量Ｉは、それぞれの最大値で正規化されている。
【００８２】
図１３において、図１１（ａ）〜（ｆ）に示すアンテナにおけるインダクタンスＬは、破線で示されている。共鳴アンテナ部４４０において、スパイラルパターン４４３によるインダクタンスＬは、上述した数式２にからも明らかなように、巻き数Ｎの減少にともなって低下する。
【００８３】
一方、図１３において、図１１（ａ）〜（ｆ）に示すアンテナにおける電流量Ｉは、一点鎖線で示されている。ループアンテナ部４６０において、ループパターン４６３を流れる電流量Ｉは、間隔Ｘの拡大に伴って増加する。このように、間隔Ｘの拡大により電流量Ｉが増加する理由について説明する。
【００８４】
ループパターン４６３に電流が流れると、当該ループパターン４６３の近傍に磁界が生じる。この磁界により、ループパターン４６３と隣接するスパイラルパターン４４３には、ループパターン４６３を流れる電流とは逆向きに流れる逆電流が誘起される。スパイラルパターン４４３とループパターン４６３との間隔Ｘを狭めることによれば、スパイラルパターン４４３に作用する磁界の強度は高まる。故に、スパイラルパターン４４３には、強い逆電流が誘起される。
【００８５】
このように、ループパターン４６３を流れていた電流のエネルギーが磁界を介してスパイラルパターン４４３に伝達されることにより、当該ループパターン４６３を流れる電流量Ｉは低下する。スパイラルパターン４４３に誘起される逆電流が強くなるほど電流量Ｉの低下は大きくなるので、間隔Ｘが狭いアンテナほど電流量Ｉは小さくなる。
【００８６】
そして数式１に示したように、アンテナのＱ値は、インダクタンスＬと電気抵抗Ｒの逆数の積に対応している。上述したように、間隔Ｘを広げるほどインダクンタンスＬは減少する。一方、間隔Ｘを広げるほどループパターン４６３を電流が流れ易くなるので、電気抵抗Ｒの逆数は増加する。したがって、これらの積が最も大きくなるよう間隔Ｘを定めることにより、共振特性に優れた、例えば図１１（ｅ）に示すアンテナ４００を得ることができる。
【００８７】
次に、予め基板３０の大きさが定められたアンテナ４００において、スパイラルパターン４４３の巻き数Ｎを一定とし、線間隔Ｓを狭めることにより、間隔Ｘを拡大した場合の共振特性の変化について、図１４及び図１５に基づいて説明する。
【００８８】
図１４の（ａ）〜（ｄ）には、スパイラルパターン４４３の巻き数Ｎを一定とし、スパイラルパターン４４３の線間隔Ｓを減らすことにより、間隔Ｘを拡大したアンテナが示されてる。具体的に、図１４（ａ）に示すアンテナ４００は、スパイラルパターン４４３の線間隔が最も広い形態（例えば、Ｓ＝６ミリメートル）である。この図１４（ａ）に示すアンテナ４００対して線間隔Ｓを所定の値（例えば１ミリメートル）ずつ減らしたものが、図１４（ｂ）〜（ｄ）に示すアンテナである。
【００８９】
図１５に示すように、線間隔Ｓを狭めると共振特性を示すＱ値は悪化する。このような線間隔Ｓ及び間隔Ｘの変更に起因した、共振特性の変化についてさらに詳しく説明する。尚、図１５の縦軸（Ｒｅｔｕｒｎ Ｌｏｓｓ）は、図４と同様に、アンテナ４００での反射電力特性を示すＳパラメータによる値である。共鳴アンテナ部４４０とループアンテナ部４６０との共振特性が良好であり、Ｑ値の高い形態のアンテナでは、ループアンテナ部４６０から共鳴アンテナ部４４０に電力の伝達が効率よく行われるので、戻り分の電力が小さくなる。即ち、Ｓパラメータの値は、小さくなる。
【００９０】
共鳴アンテナ部４４０において、スパイラルパターン４４３によるインダクタンスＬは、巻き数Ｎが一定であることから、線間隔Ｓを変更しても僅かな変化しか生じない。
【００９１】
一方、共鳴アンテナ部４４０の電気抵抗Ｒは、線間隔Ｓの縮小にともなって増加する。詳しく説明すると、スパイラルパターン４４３を形成する配線パターンにおいて、径方向に隣接する部分の一方に流れる電流は、当該電流と逆方向の電流を他方に誘起する。すると、この逆方向に流れる逆電流は、スパイラルパターン４４３を流れる正規の電流と干渉し、当該スパイラルパターン４４３において電気抵抗として作用することとなる。そして、径方向に隣接する配線パターン同士の線間隔Ｓを狭めることによれば、高い強度の磁界が隣接する配線パターン間で互いに作用し合うこととなるので、逆電流の増加が引き起こされる。故に、共鳴アンテナ部４４０の電気抵抗Ｒは増加する。したがって、スパイラルパターン４４３の線間隔Ｓが確保されるよう間隔Ｘを定めることにより、共振特性に優れた、例えば図１４（ａ）に示すアンテナ４００を得ることができる。
【００９２】
尚、線間隔Ｓを狭めるほど、共振する周波数が、低周波周領域に推移する。これは、スパイラルパターン４４３が、基板３０の外周側に寄ったことにより、当該スパイラルパターン４４３全長が延びるためである。
【００９３】
以上のように、巻き数Ｎ、線間隔Ｓ、及び間隔Ｘを調整することにより、面積の限られた基板３０において、ループパターン４６３とスパイラルパターン４４３との間における電力授受の効率は最大化され得る。このように、電力授受の効率が最大となる、即ち共振特性が向上するよう、上述した巻き数Ｎ、間隔Ｘ、及び線間隔Ｓを定めることにより、薄型化と電力の伝送効率の向上とを共に果たし得る共鳴方式のアンテナ４００が実現される。
【００９４】
尚、第四実施形態において、スパイラルパターン４４３が請求項に記載の「渦巻き状部」に、ループパターン４６３が請求項に記載の「環状部」に、アンテナ４００が請求項に記載の「送受電用アンテナ」に、それぞれ相当する。
【００９５】
（第五実施形態）
図１６に示す本発明の第五実施形態によるアンテナ５００は、第四実施形態によるアンテナ４００の変形例である。上記実施形態のように、ループパターンが一つである場合、当該ループパターンに電流を印加することにより発生する磁界の磁力線は、基板３０においてループパターンに囲まれた領域から、基板３０の板厚方向に沿って放射され無限遠に向かうものが支配的となる。故に、受電側のアンテナにおいて共鳴アンテナ部のスパイラルパターンの軸方向が送電側のアンテナの基板３０の表面方向に沿っていると、送電側のアンテナから放射される磁力線は、受電側のアンテナのスパイラルパターンを貫通することができなくなる。この場合、送電側のアンテナによる磁界の振動が送電側のアンテナに伝わらないので、受電側の共鳴アンテナ部及び送電側の共鳴アンテナ部は、磁場を介して伝播する振動により共鳴することができなくなる。故に、非接触での電力を送電ができなくなるおそれがある。
【００９６】
そこでアンテナ５００は、基板３０の表面方向に沿って配列される一組のループパターン５６３ａ，５６３ｂを有している。このアンテナ５００を備える送電器において、当該アンテナ５００に電力を供給する電源１３（図１参照）は、駆動回路（図示しない）等を介して一組のループパターン５６３ａ，５６３ｂのそれぞれに接続されている。そして電源１３は、互いに異なる位相の交流電流と、同位相の交流電流とを、駆動回路等を介して一組のループパターン５６３ａ，５６３ｂに交互に印加する。この電源１３により一組のループパターン５６３ａ，５６３ｂに印加される交流電流に与えられた位相差は、半周期（１８０°）である。
【００９７】
アンテナ５００において、ループアンテナ部５６０は、上述したような一組のループパターン５６３ａ，５６３ｂと、ループパターン５６３ａ，５６３ｂの双方に設けられる給電点５６５ａ，５６５ｂを有している。ループパターン５６３ａ，５６３ｂは、第四実施形態のループパターン４６３（図１０参照）を二分割したような構成であり、配線パターンによって矩形の領域５６４ａ，５６４ｂを囲んでいる。給電点５６５ａ，５６５ｂは、ループパターン５６３ａ，５６３ｂのそれぞれに形成される一対の端部である。給電点５６５ａ，５６５ｂは、駆動回路（図示しない）に配線等で電気的に接続されており、電源１３（図１参照）から交流電力を受ける。
【００９８】
次に、各ループパターン５６３ａ，５６３ｂの給電点５６５ａ，５６５ｂに、電源１３（図１参照）が、同位相の交流電流と、互いに異なる位相の交流電流とを交互に印加することにより、アンテナ５００の近傍に生じる磁界の様子について、図１７に基づいて説明する。
【００９９】
図１７（ａ）は、各給電点５６５ａ，５６５ｂ（図１６参照）に印加される交流電流が同位相である場合において、アンテナ５００の近傍に生じる磁界の様子を示している。各給電点５６５ａ，５６５ｂ（図１６参照）に同位相の交流電流が印加されている場合では、当該交流電流によって生じる磁界の主な磁力線は、一組の領域５６４ａ，５６４ｂから基板３０の板厚方向に沿い無限遠に向かって放射される。同位相の交流電流が各給電点５６５ａ，５６５ｂ（図１６参照）に印加されることにより形成される磁界の様子は、ループパターンが一つであるアンテナの近傍に生じる磁界の様子と実質的に同一なものとなる。
【０１００】
アンテナ５００に対して受電側のアンテナ５００ａが正対して配置されている場合、当該アンテナ５００ａのスパイラルパターン（図示しない）により囲まれた領域を高密度の磁力線が貫通する。故に、送電側であるアンテナ５００の共鳴アンテナ部５４０及び受電側のアンテナ５００ａの共鳴アンテナ部（図示しない）は、磁場を介して伝播する振動によって強く共鳴できる。これにより、送電側であるアンテナ５００から受電側であるアンテナ５００ａへの高効率な送電が可能になる。
【０１０１】
一方、図１７（ｂ）は、各給電点５６５ａ，５６５ｂ（図１６参照）に印加される交流電流に半周期（１８０°）分の位相差が与えられている場合において、アンテナ５００の近傍に生じる磁界の様子を示している。各給電点５６５ａ，５６５ｂ（図１６参照）に印加されている交流電流に半周期分の位相差が与えられている場合、領域５６４ａに生じる磁界の磁力線の方向は、領域５６４ｂに生じる磁界の磁力線の方向と逆向きとなる。故に、一方の領域５６４ａから放射され、他方の領域５６４ｂに入射するループ状の磁力線が確実に形成される。
【０１０２】
図１７（ｂ）において、受電側のアンテナ５００ａはアンテナ５００に対して直交している。このような配置により、アンテナ５００ａのスパイラルパターン（図示しない）の軸方向がアンテナ５００の基板３０の表面方向に沿っていても、アンテナ５００から放射される磁力線は、受電側のスパイラルパターンによって囲まれた領域を貫通し得る。故に、送電側であるアンテナ５００の共鳴アンテナ部５４０及び受電側のアンテナ５００ａの共鳴アンテナ部（図示しない）は、磁場を介して伝播する振動によって共鳴できる。以上により、送電側のアンテナ５００から受電側のアンテナ５００ａへの送電が可能になる。
【０１０３】
ここまで説明した第五実施形態では、一組のループパターン５６３ａ，５６３ｂのそれぞれに、互い異なる位相の交流電流と同位相の交流電流とを交互に印加することで、受電側のアンテナ５００ａの相対的な向きにかかわらず、高効率且つ確実な送電が可能になる。
【０１０４】
加えて第五実施形態では、一組のループパターン５６３ａ，５６３ｂに印加される交流電流の位相差が半周期分であることにより、確実にループ状の磁界を形成することができる。故に、受電側のアンテナ５００ａにおいて、スパイラルパターンの軸方向が送電側のアンテナ５００の基板３０の表面方向に沿っている場合であっても、磁力線は、受電側のスパイラルパターンによって囲まれた領域を確実に貫通できる。したがって、送電側のアンテナ５００に対する受電側のアンテナ５００ａの向きにかかわらず、送電側のアンテナ５００から受電側のアンテナ５００ａへの送電は確実に行われ得る。
【０１０５】
尚、第五実施形態において、ループパターン５６３ａ及びループパターン５６３ｂが請求項に記載の「環状部」に、アンテナ５００が請求項に記載の「送受電用アンテナ」に、それぞれ相当する。
【０１０６】
（第六実施形態）
図１８に示す本発明の第六実施形態によるアンテナ６００は、第五実施例の変形例である。アンテナ６００のループアンテナ部６６０は、四つのループパターン６６３ａ，６６３ｂ，６６３ｃ，６６３ｄ、及び四つの給電点６６５ａ，６６５ｂ，６６５ｃ，６６５ｄを有している。
【０１０７】
四つのループパターン６６３ａ，６６３ｂ，６６３ｃ，６６３ｄは、基板３０の平面方向であるＸ方向及びＹ方向に沿って配列されている。これらループパターン６６３ａ，６６３ｂ，６６３ｃ，６６３ｄは、第五実施形態のループパターン５６３ａ，５６３ｂ（図１６参照）のそれぞれを、さらに分割したような構成である。ループパターン６６３ａは、ループパターン６６３ｂとＸ方向に並んでいる。ループパターン６６３ｃは、ループパターン６６３ｄとＸ方向に並んでいる。また、ループパターン６６３ａは、ループパターン６６３ｃとＹ方向に並んでいる。ループパターン６６３ｂはループパターン６６３ｄとＹ方向に並んでいる。これら各ループパターン６６３ａ，６６３ｂ，６６３ｃ，６６３ｄによって囲まれた矩形の領域を、それぞれ領域６６４ａ，６６４ｂ，６６４ｃ，６６４ｄとする。
【０１０８】
四つの給電点６６５ａ，６６５ｂ，６６５ｃ，６６５ｄは、ループパターン６６３ａ，６６３ｂ，６６３ｃ，６６３ｄのそれぞれに形成される配線パターンの一対の端部である。給電点６６５ａ，６６５ｂ，６６５ｃ，６６５ｄは、駆動回路（図示しない）に配線等で電気的に接続されており、交流電力の入力を受ける。
【０１０９】
第六実施形態において電源１３（図１参照）は、異なる三つのモードで、各給電点６６５ａ，６６５ｂ，６６５ｃ，６６５ｄに交流電流を印加する。電源１３は、三つのモードを繰り返す。三つのモードのうちの一つは、全ての給電点６６５ａ，６６５ｂ，６６５ｃ，６６５ｄに同位相の交流電流を印加するものである。三つのモードのうちの残りの二つは、位相の異なる交流電流を各給電点６６５ａ，６６５ｂ，６６５ｃ，６６５ｄに印加するものである。以下、各給電点６６５ａ，６６５ｂ，６６５ｃ，６６５ｄに印加される交流電流と、当該交流電流によってアンテナ５００の近傍に生じる磁界について説明する。
【０１１０】
各給電点６６５ａ，６６５ｂ，６６５ｃ，６６５ｄに印加される交流電流が全て同位相である場合、領域６６４ａ，６６４ｂ，６６４ｃ，６６４ｄから放射される磁界の磁力線の方向は、全ての基板３０の板厚方向に沿って同じ方向を向いている。同位相の交流電流が各給電点６６５ａ，６６５ｂ，６６５ｃ，６６５ｄに印加されることにより形成される磁界の様子は、ループパターンが一つであるアンテナの近傍に生じる磁界の様子と実質的に同一なものとなる。
【０１１１】
送電側であるアンテナ６００に対して受電側のアンテナが正対して配置されている場合（図示しない）、当該アンテナのスパイラルパターンにより囲まれた領域を高密度の磁力線が貫通する。故に、送電側であるアンテナ６００の共鳴アンテナ部６４０及び受電側のアンテナの共鳴アンテナ部（図示しない）は、磁場を介して伝播する振動によって強く共鳴できる。これにより、送電側であるアンテナ６００から受電側であるアンテナへの高効率な送電が可能になる。
【０１１２】
次のモードでは電源１３（図１参照）は、給電点６６５ａ及び給電点６６５ｂに同位相の交流電流を印加する。加えて電源１３は、給電点６６５ｃ及び給電点６６５ｄに同位相の交流電流を印加する。しかし、給電点６６５ａ，６６５ｂに印加される交流電流の位相は、給電点６６５ｃ，６６５ｄに印加される交流電流の位相に対して、半周期（１８０°）分ずらされている。この場合、領域６６４ａ，６６４ｂに生じる磁界の磁力線の方向は、領域６６４ｃ，６６４ｄに生じる磁界の磁力線の方向と逆向きとなる。故に、一方の領域６６４ａ，６６４ｂから放射され、他方の領域６６４ｃ，６６４ｄに入射するループ状の磁力線が確実に形成される。
【０１１３】
以上のようなループ状の磁力線が形成されることによれば、受電側のアンテナ６００ａの板厚方向がアンテナ６００のＹ方向に向けられていた場合でも、当該アンテナ６００ａへの送電が可能である。詳記すると、領域６６４ａ，６６４ｂと領域６６４ａ，６６４ｄとをループ状に周回する磁界の磁力線は、アンテナ６００ａが有するスパイラルパターン（図示しない）よって囲まれた領域を貫通し得る。故に、送電側であるアンテナ６００の共鳴アンテナ部６４０及び受電側のアンテナ６００ａの共鳴アンテナ部（図示しない）は、磁場を介して伝播する振動によって共鳴できる。以上により、送電側のアンテナ６００から受電側のアンテナ６００ａへの送電が可能になる。
【０１１４】
さらに次のモードでは電源１３（図１参照）は、給電点６６５ａ及び給電点６６５ｃに同位相の交流電流を印加する。加えて電源１３は、給電点６６５ｂ及び給電点６６５ｄに同位相の交流電流を印加する。しかし、給電点６６５ａ，６６５ｃに印加される交流電流の位相は、給電点６６５ｂ，６６５ｄに印加される交流電流の位相に対して、半周期（１８０°）分ずらされている。この場合、領域６６４ａ，６６４ｃに生じる磁界の磁力線の方向は、領域６６４ｂ，６６４ｄに生じる磁界の磁力線の方向と逆向きとなる。故に、一方の領域６６４ａ，６６４ｃから放射され、他方の領域６６４ｂ，６６４ｄに入射するループ状の磁力線が確実に形成される。
【０１１５】
以上のようなループ状の磁力線が形成されることによれば、受電側のアンテナ６００ｂの板厚方向が、アンテナ６００のＸ方向に向けられていた場合でも、当該アンテナ６００ｂへの送電は可能になる。詳記すると、領域６６４ａ，６６４ｃと領域６６４ｂ，６６４ｄとをループ状に周回する磁界の磁力線は、アンテナ６００ｂが有するスパイラルパターン（図示しない）よって囲まれた領域を貫通し得る。故に、送電側であるアンテナ６００の共鳴アンテナ部６４０及び受電側のアンテナ６００ｂの共鳴アンテナ部（図示しない）は、磁場を介して伝播する振動によって共鳴できる。以上により、送電側のアンテナ６００から受電側のアンテナ６００ｂへの送電が可能になる。
【０１１６】
ここまで説明した第六実施形態では、四つのループパターン６６３ａ，６６３ｂ，６６３ｃ，６６３ｄにおいて、位相の異なる交流電流を印加する組み合わせを順に変更することにより、アンテナ６００近傍に形成される磁界の磁力線の向きが自在に変更される。これにより、送電側であるアンテナ６００に対する受電側のアンテナの相対的な向きにかかわらず、高効率且つ確実な送電が可能になる。
【０１１７】
尚、第六実施形態において、ループパターン６６３ａ，６６３ｂ，６６３ｃ，６６３ｄが請求項に記載の「環状部」に、アンテナ６００が請求項に記載の「送受電用アンテナ」に、それぞれ相当する。
【０１１８】
（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
【０１１９】
上記実施形態では、ガラス繊維を含有するエポキシ樹脂を主体としてなり、両面に配線パターンを形成可能な両面基板を用いることで、ループアンテナ部のループパターン及び共鳴アンテナ部のスパイラルパターンを基板の異なる面に形成していた。しかし、紙とフェノール樹脂又はエポキシ樹脂等とを主体としてなり、片面にのみ配線パターンを形成可能な片面基板を用いる等によって、ループパターン及びスパイラルパターンを基板の同じ配線面に形成してもよい。具体的には、配線面の中央付近に、両端が電線等によって電源等に接続されたループパターンを有するループアンテナ部を形成する。このループアンテナ部の外周側に渦巻き状のスパイラルパターンを有する共鳴アンテナ部を形成する。そして、スパイラルパターンの両端を電線等によって結線する。以上の構成を適用して片面基板の採用を実現することで、上記実施形態に相当する性能を示し得るアンテナを低コストで提供できる。
【０１２０】
また、複数の絶縁層及び配線層を積層してなる多層基板を用いたアンテナであってもよい。具体的には、スパイラルパターンを複数の配線層に形成し、これらをピアホールによって板厚方向に電気的に接続することで、共鳴アンテナ部を構成させる。そして、スパイラルパターンの形成されていない配線層にループパターンを形成することでループアンテナ部を設ける。以上によれば、スパイラルパターン及びループパターンの配置の自由度の高いアンテナを実現できる。
【０１２１】
加えて、基板の材料は、上述したものに何ら限定されるものではなく、絶縁性を備えるものであれば例えばポリイミド等であってもよい。このポリイミド製の膜材料を用いることによれば、フレキシブル基板を基材とする可撓性を備えたアンテナを構成し得る。さらに、基板の形状も何ら限定されるものではなく、上記実施形態の基板のような矩形板状以外の形状、例えば円盤状、楕円板状、又は、基板の配置される周囲の空間に倣って不規則な多角形状等に形成されていてもよい。或いは、湾曲した板状の基板、屈曲された板状の基板、孔部を有する基板等を基材として用いてもよい。
【０１２２】
上記第一実施形態では、ループパターン６３は共鳴アンテナ部４０のスパイラルパターン４３の最内周４３ａと板厚方向に重畳する位置に配置され、また上記第二及び第三実施形態では、ループパターン２６３はスパイラルパターン４３の最外周４３ｄと板厚方向に重畳するよう配置されていた。しかし、ループアンテナ部と共鳴アンテナ部とが磁気的に接続され、且つともに基板に形成される構成であれば、ループパターン及びスパイラルパターンの配置される位置は何ら限定されない。例えば、上記実施形態では、ループパターン及びスパイラルパターンは、それぞれの図心位置がほぼ同じ位置となるよう配置されていたが、各パターンの中心位置をずらして配置されていてもよい。また、ループパターンは、スパイラルパターンの最内周から最外周までのいずれかの箇所と板厚方向に重畳して配置されていてもよい。この配置では、ループパターンがスパイラルパターンの最内周又は最外周と板厚方向に重畳する上記実施形態と異なり、ループパターンとスパイラルパターンの両端を接続する接続部との干渉が基板のおもて面上で生じ得る。そこで、接続部がループパターンの一対の端部の間を通過させる形態とすることで、上述した配置を成立させることができる。
【０１２３】
上記実施形態では、スパイラルパターン及びループパターンは、基板の外形形状に倣い、矩形状に渦巻きする形状及び矩形環状に形成されていた。また、電極パターン３５３ａ，３５３ｂは、矩形形状に形成されていた。しかし、これら各配線パターンの形状は、上記の形状に限定されるものではない。例えば、スパイラルパターン及びループパターンが円周状及び円環状に形成されたアンテナであってもよい。また、電極パターンは板厚方向に対向する配置であれば、Ｌ字型又はＴ字型等に形成されていてもよい。
【０１２４】
上記第一及び第二実施形態では、共鳴アンテナ部には静電容量部としてチップコンデンサが設けられていた。しかし、所定の静電容量を備えていれば、静電容量部はチップコンデンサ以外のコンデンサ素子であってもよい。また上記第三実施形態では、共鳴アンテナ部に一対の電極パターンを具備する静電容量部３５０を設け、当該電極パターンを基板から剥離することで、当該共鳴アンテナ部の共鳴周波数を調整容易にしていた。このような構成以外であっても、例えば、いずれか一方の電極パターンを予め複数の区画に分割して形成し、特定の一つの区画をスパイラルパターンの端部と接続するとともに、当該区画とそれ以外の区画とをスイッチ等の電気的な接続及び遮断を切り替え自在とする構成を介して接続し、当該スイッチの切り替えによって静電容量の値を増減させ、共鳴周波数の調整を可能とする構成としてもよい。さらには、静電容量部に相当する構成を有しない共鳴アンテナ部であってもよい。
【０１２５】
上記実施形態では、電力の伝送に用いる周波数を１０ＭＨｚと規定して説明したが、この周波数は限定されるものではなく、法規等で認可されている電磁波の周波数域内であれば、所望の周波数を適宜選択してよい。例えば、１０ＭＨｚよりも高い周波数帯を用いて電力の伝送をすることによれば、スパイラルパターンの全長短縮によるアンテナの小型化を実現できる。
【０１２６】
上記実施形態では、基板には、ループアンテナ部及び共鳴アンテナ部のみが形成されていた。しかし、例えば基板に送電器の構成として用いられている駆動回路や、受電器の構成として用いられている整流回路等をあわせて形成してもよい。或いは、電力の供給を受ける装置を構成する基板の一部を、当該ループアンテナ部及び共鳴アンテナ部の基材として用いてもよい。この場合、ループアンテナ部による磁界の形成が周囲の構成に妨げられ難いよう、その配置は配慮されることが望ましい。
【０１２７】
上記第五及び第六実施形態では、一組又は二組のループパターンに位相の異なる交流電流を印加することにより、受電側のアンテナの向きにかかわらず送電可能な構成について説明した。しかし、ループパターンの個数は、上述したような一組又は二組に限定されるものではない。加えて、複数のループパターンに印加される交流電流に与えられる位相差は、受電側のアンテナを貫通するような磁力線を持った磁界をアンテナ近傍に生させることができれば、半周期に限定されるものではない。
【０１２８】
そして、上記実施形態では、本発明によるアンテナを備える送電器及び受電器について説明したが、これら送電器の設置場所及び受電器の搭載される機器は、それぞれ限定されるものではない。送電器は、例えば住居、自動車、電車、船舶、航空機等の室内等に設置されることが考えられる。また受電器は、例えば携帯電話やコンピュータ等の端末機器の充電や駆動に用いられることが考えられる。或いは、例えば送電気を駐車場に敷設し、受電器を車両側に搭載させることで、電気モーターを動力源とする電気自動車又はハイブリッド自動車等の充電に用いてもよいのである。
【符号の説明】
【０１２９】
１０ 送電器、１３ 電源、１５ 駆動回路、２０ 受電器、２３ 整流回路、２５ 負荷又はバッテリ等（装置）、３０，３３０ 基板（基材）、３３３ 領域、４０，２４０，３４０，４４０，５４０，６４０ 共鳴アンテナ部、４３，４４３ スパイラルパターン（渦巻き状部）、４３ａ 最内周、４３ｂ 端部、４３ｃ 端部、４３ｄ 最外周、４５，２４５，３４５ 接続部、２４７ 領域、５０ チップコンデンサ（静電容量部，コンデンサ素子）、３５０ 静電容量部、３５３ａ，３５３ｂ 電極パターン（電極部）、６０，２６０，４６０ ループアンテナ部、６３，２６３，４６３，５６３ａ，５６３ｂ，６６３ａ，６６３ｂ，６６３ｃ，６６３ｄ ループパターン（環状部）、５６４ａ，５６４ｂ，６６４ａ，６６４ｂ，６６４ｃ，６６４ｄ 領域、６５，５６５ａ，５６５ｂ，６６５ａ，６６５ｂ，６６５ｃ，６６５ｄ 給電点、６７，２６７ 領域、１００，２００，３００，４００，５００，６００ アンテナ（送受電用アンテナ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源と当該電源から電力を供給される装置との間において非接触で電力を伝送する送受電用アンテナ及び当該アンテナを備える送電器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、非接触での電力を伝送する方式として、電磁誘導を用いた技術が知られている。この電磁誘導方式では、送電側のアンテナで磁界の変動を生じさせるとともに、当該磁界の変動する環境下に受電側のアンテナを配置して当該アンテナに誘導電流を生じさせることで、当該受電側への電力の伝送を実現している。このような電磁誘導方式の送電用又は受電用アンテナの一種として、例えば特許文献１には、ハウジングの内部で当該ハウジングの板厚方向と交差する表面の表面方向に沿って導電性の線材を渦状に巻いてなるコイルを、アンテナとして用いる構成が開示されている。
【０００３】
さて、近年、上述した電磁誘導方式とは異なる方式として、電場又は磁場の共振を用いた方式が例えば非特許文献１等により提案されている。この共鳴方式による電力の伝送によれば、送電側及び受電側のアンテナ間を離間させた状態であっても、電磁誘導方式よりも効率の良く電力を伝送することができるのである。
【０００４】
非特許文献１に記載の構成では、送電側及び受電側それぞれに、ループ状の銅線と、三次元の螺旋状に形成されて当該ループ状の銅線と磁気的に接続されるコイルと、を備える構成とされている。この構成において送電側及び受電側のコイルの共鳴周波数は、互いに同一となるよう設定されるとともに、送電側のループ状の銅線に電源から印加される交流電流の周波数に対応した値に設定される。
【０００５】
以上説明した共鳴方式の構成では、送電側のループ状の銅線に電源から印加された交流電流による磁界の変動が、当該ループ状の銅線に磁気的に接続されたコイルに誘導電流を生じさせる。そして、当該誘導電流は、送電側のコイル周囲の磁場及び電場を共鳴周波数で振動させることとなる。ここで、送電側及び受電側のコイルの共鳴周波数が互いに同一であるため、これら各コイルは電場又は磁場を介して伝播する振動によって共鳴する。故に、互いに離間して設置された送電側のコイルから受電側のコイルへの電力の伝送が実現することとなる。そして、受電側のコイルに生じた電流による磁界の変動によれば、当該コイルに磁気的に接続された受電側のループ状の銅線に誘導電流が誘起される。したがって、当該ループ状の銅線に電気的に接続された装置への電力の供給が実現されるのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３２３３５２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Andre Kurs、外 5名、「Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances」、Science ＜URL: http://www.sciencemag.org/＞、VOL 317、2007年 7月 6日、p．83−86
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
さて、非特許文献１に記載の共鳴方式の構成では、送電側及び受電側のアンテナは、電源又は装置に接続されるループ状の銅線に加えて、当該ループ状の銅線とは別のコイルを要する。加えて、所定の共鳴周波数に対応させてその全長が設定される必要があるコイルは、当該全長を短縮することによって小型化を図ることが困難である。そしてさらに、三次元の螺旋状を呈することによれば、コイルはアンテナを大型化させる要因となっていたのである。以上によれば、共鳴方式による電力の伝送では、送電側及び受電側の各アンテナの間隔を離間させた状態あっても電力の伝送効率を獲得し得る一方で、アンテナ構成が大型化するという問題が生じていたのである。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、共鳴方式によって電力の伝送の効率を向上させるとともに、薄型化を実現する送受電用アンテナ及び当該アンテナを備える送電器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、電源と当該電源から電力を供給される装置との間において非接触で電力を送電又は受電する送受電用アンテナであって、板状の基材と、基材の板厚方向と交差する表面の表面方向に沿って基材に導電性材料を渦巻き状に形成してなる渦巻き状部を有し、所定の共鳴周波数の設定される共鳴アンテナ部と、表面方向に沿って基材に導電性材料を環状に形成してなる環状部を有し、共鳴アンテナ部と磁気的に接続されるとともに電源側又は装置側と電気的に接続されるループアンテナ部と、を備えることを特徴とする送受電用アンテナとする。
【００１１】
この発明によれば、基材の板厚方向と交差する表面の表面方向に沿って基材に導電性材料を渦巻き状に形成してなる渦巻き状部を有する共鳴アンテナ部は、所定の共鳴周波数を得る為に要する当該渦巻き状部全長を維持しつつ、基材の板厚方向に沿った厚みが低減される。そして、共鳴アンテナ部とともに、ループアンテナ部の有する環状部も基材の表面方向に沿って導電性材料を環状に形成してなることによれば、共鳴方式による電力の伝送に要する構成を、板状である基材にともに形成することができる。したがって、電源と装置との間において高い電力の伝送効率を獲得し得る共鳴方式の送受電用アンテナの薄型化を実現することができるのである。
【００１２】
ここで一般に、環状に形成されたアンテナは、環状に囲われた領域の面積を広げるほど感度の向上を図ることができる。しかし、ループアンテナ部と共鳴アンテナ部とが薄型化のために同一の基材に形成され、環状の領域内に共鳴アンテナ部の渦巻き状部が形成されている場合、当該領域を通過する磁束の発生が渦巻き状部によって妨げられるおそれが生じる。そこで、請求項２に記載の発明では、渦巻き状部は、環状部に囲われた領域の外周側に形成されることを特徴とする。この発明によれば、環状部に囲われた領域に発生する磁束が渦巻き状部で妨げられることがない。故に、ループアンテナ部と共鳴アンテナ部との間における電磁誘導による電力の授受の効率をさらに向上させることができる。したがって、薄型化した共鳴方式の送受電用アンテナにおける電力の伝送効率をさらに向上させることができるのである。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、共鳴アンテナ部は、渦巻き状部の内周側の端部と外周側の端部とを接続する接続部を有し、接続部は、基材の渦巻き状部と対向する表面に形成されることを特徴とする。ここで、共鳴アンテナ部の共鳴周波数は、共鳴アンテナ部の有する誘導係数及び静電容量によって規定される。故に、渦巻き状部の両端部が開放状態である場合、当該両端部間の空間の有する静電容量によって、共鳴アンテナ部の共鳴周波数は変動することとなり、ばらつきを生じ易い。そこで、渦巻き状部の内周側の端部と外周側の端部を接続部によって接続することで、共鳴アンテナ部の共鳴周波数のばらつきを容易に抑制することができる。加えて、渦巻き状部と対向する基材表面に連結部を形成することで、当該連結部は渦巻き状部に干渉することなく、当該渦巻き状部を径方向に跨ぐことができるのである。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、共鳴アンテナ部は、渦巻き状部に接続され、所定の静電容量の設定される静電容量部を有することを特徴とする。上述したように、共鳴アンテナ部の共鳴周波数を規定する要因として、当該共鳴アンテナ部の有する静電容量がある。渦巻き状部に所定の静電容量の設定された静電容量部を接続する構成によれば、共鳴アンテナ部の共鳴周波数を容易に調整することができる。このように、所定の共鳴周波数を容易に得られる共鳴アンテナ部によれば、離間した送受電用アンテナ間での高い電力の伝送効率を実現する共鳴方式の利点を、効果的に発揮することができるのである。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、基材の表面に板厚方向に対向して配置され、導電性材料を膜状に形成してなる一対の電極部であることを特徴とする。この発明によれば、板厚方向に対向して配置される一対の電極部に挟まれた領域に電荷を蓄える構成によって、静電容量を有する静電容量部を形成できる。そして、電極部同士が互いに対向している面積に応じて静電容量部の静電容量も変化することによれば、共鳴アンテナ部の共鳴周波数を、当該面積の変更により細かく調整することが可能となる。加えて、膜状の電極部によれば、当該電極部が薄型化を妨げる構成とはなり得ない。以上によれば、薄型化を達成するとともに、所定の共鳴周波数を正確に設定し得る共鳴アンテナ部によって伝送効率の向上も確実に実現する送受電用アンテナを提供することができるのである。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、電極部の少なくとも一部は、基材の表面から剥離容易に形成されることを特徴とする。この発明によれば、電極部の一部を基材から剥離容易とすることで、当該電極部の一部を剥離させることにより、対向する電極部間に蓄積できる電荷量を低減することができる。このように、静電容量部の静電容量を容易に調整し得る構成によれば、例えば、製造時におけるばらつき又は経年変化等に起因する共鳴コイル部の共鳴周波数の所定周波数からずれを容易に補正することができるのである。したがって、共鳴方式による高い効率を示す電力の伝送を確実に実施できる送受電用アンテナを提供することができるのである。
【００１７】
請求項７に記載の発明では、静電容量部は、所定の静電容量を有するコンデンサ素子であることを特徴とする。この発明によれば、静電容量部として所定の静電容量を有するコンデンサ素子を用いることによれば、当該静電容量部を簡素な構成で実現できるとともに、その静電容量のばらつきも抑制し易い。したがって、共鳴方式による高効率の電力伝送を確実に実施できる送受電用アンテナを提供することができるのである。
【００１８】
ここで、ループアンテナ部の環状部と共鳴アンテナ部の渦巻き状部との間における電力授受の効率は、共鳴アンテナ部のインダクタンスが大きいほど、並びにループアンテナ部及び共鳴アンテナ部の電気抵抗が小さいほど、向上する。これらのうち共鳴アンテナ部のインダクタンスは、渦巻き状部を形成する導電性材料の渦巻き状の巻き数が多いほど大きくなる。一方、ループアンテナ部及び共鳴アンテナ部の電気抵抗は、渦巻き状部と環状部との間隔、及び渦巻き状に形成された導電性材料において径方向に隣接する当該導電性材料同士の間隔を広げるほど小さくなる。
【００１９】
そして、板状の基材の大きさが予め定められていた場合、渦巻き状部の巻き数を増やすためには、渦巻き状部と環状部との間隔及び渦巻き状部を形成する導電性材料同士の径方向における間隔のうち少なくとも一方を狭める必要がある。逆に、これらの間隔を広げると、渦巻き状部の巻き数を減らさなければならない。このように、インダクタンスの増加と電気抵抗の低減は、背反する。
【００２０】
そこで、渦巻き状の巻き数、隣接する導電性材料同士の間隔、及び渦巻き状部と環状部との間隔を調整することで、面積の限られた基材において、渦巻き状部と環状部との間における電力授受の効率を最大化し得る。故に、請求項８に記載の発明のように、電力授受の効率が最大となるよう、上述した巻き数及び間隔を定めることにより、薄型化と電力の伝送効率の向上とを共に果たし得る共鳴方式の送受電用アンテナが実現される。
【００２１】
上述したように、ループアンテナ部は環状部に囲われる領域の面積を拡大するほど、当該ループアンテナ部の感度を向上させることができる。一方、共鳴アンテナ部は、渦巻き状部に生じる相互誘導を抑制するため、渦巻き状部の径方向の間隔を広げることが望ましい。そこで請求項９に記載の発明では、環状部は、渦巻き状部の最内周と板厚方向に重畳する位置に形成されることを特徴とする。この発明によれば、送受電用アンテナの面積を一定とした場合において、環状部に囲われる領域の面積と、共鳴アンテナ部の渦巻き状部の径方向の間隔とがともに最大限確保できることとなる。故に、限られた面積内で高い伝送効率を実現する送受電用アンテナとして、請求項９に記載の配置は好適なのである。
【００２２】
請求項１０に記載の発明では、環状部及び渦巻き状部は、基材の異なる表面に形成されることを特徴とする。この発明によれば、同一の基材に共鳴アンテナ部及びループアンテナ部をともに備える送受電用アンテナであっても、各アンテナ部の有する環状部及び渦巻き状部を基材の異なる表面に形成することで、当該各アンテナ部の配置上での干渉を防止するとともに、構成を簡素化し得る。したがって、高い電力の伝送効率と薄型化とを実現する送受電用アンテナの提供を容易に実施することができるのである。
【００２３】
請求項１１に記載の発明では、基材の表面方向に沿って配列される複数の環状部のそれぞれに、互いに異なる位相の交流電流を印加する。この交流電流によって生じる磁界の磁力線は、複数の環状部のうちの一つに囲まれた領域から放射され、他の環状部に囲まれた領域に入射するループ状となり得る。故に、受電側のアンテナにおいて共鳴アンテナ部の渦巻き状部の軸方向が送電側アンテナの基材の表面方向に沿っていても、送電側のアンテナから放射されるループ状の磁力線は、受電側の渦巻き状部によって囲まれた領域を貫通し得る。故に、受電側の共鳴アンテナ部及び送電側の共鳴アンテナ部は、磁場を介して伝播する振動によって共鳴できる。以上により、送電側のアンテナから受電側のアンテナへの送電が可能になる。
【００２４】
したがって、電源と接続される複数の環状部のそれぞれに異なる位相の交流電流を印加する電源を備えることで、送電器は、送電側のアンテナに対する受電側のアンテナの向きにかかわらず、非接触で電力を送電することができる。
【００２５】
請求項１２に記載の発明において、電源が複数の環状部のそれぞれに同位相の交流電流を印加している場合では、当該交流電流によって生じる磁界の磁力線は、複数の環状部に囲まれた領域から基材の板厚方向に沿い無限遠に向かって放射されるものが支配的となる。故に、送電器の備える送電側のアンテナに対して受電側のアンテナが正対している場合、当該受電側の渦巻き状部により囲まれた領域を高密度の磁力線が貫通する。故に、受電側の共鳴アンテナ部及び送電側の共鳴アンテナ部は、磁場を介して伝播する振動によって強く共鳴できる。これにより、送電側のアンテナから受電側のアンテナへの高効率な送電が可能になる。
【００２６】
一方、電源が複数の環状部のそれぞれに互いに異なる位相の交流電流を印加している場合では、上述したようなループ状の磁力線が形成される。このようなループ状の磁力線によれば、受電側の渦巻き状部の軸方向が送電側アンテナの基材の表面方向に沿っている場合であっても、送電側のアンテナから受電側のアンテナへの送電が可能になる。
【００２７】
これらのように、複数の環状部のそれぞれに、互いに異なる位相の交流電流と同位相の交流電流とを交互に印加する電源を備えることで、送電器は、送電側のアンテナに対する受電側のアンテナの向きにかかわらず、高効率且つ確実な送電を行うことができる。
【００２８】
請求項１３に記載の発明のように、複数の環状部のうち少なくとも一組の環状部のそれぞれに印加される交流電流の位相が、互いに半周期異なっている場合について説明する。一組の環状部のうちの一方に印加された交流電流によって当該環状部により囲まれた領域に生じる磁界の磁力線の方向は、一組の環状部のうちの他方に印加された交流電流によって当該環状部により囲まれた領域に生じる磁界の磁力線の方向と逆向きとなる。故に、一組の環状部のうちの一方の環状部に囲まれた領域から放射され、他方の環状部に囲まれた領域に入射するループ状の磁力線が確実に形成される。これにより、受電側の渦巻き状部の軸方向が送電側アンテナの基材の表面方向に沿っている場合であっても、磁力線は、当該受電側の渦巻き状部によって囲まれた領域を確実に貫通できる。故に、受電側の共鳴アンテナ部及び送電側の共鳴アンテナ部は、磁場を介して伝播する振動によって確実に共鳴できる。したがって、送電側のアンテナに対する受電側のアンテナの向きにかかわらず、送電器は、送電側のアンテナから受電側のアンテナへの送電を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明によるアンテナを用いた非接触の電力伝送を説明するための模式図である。
【図２】本発明の第一実施形態によるアンテナの機械的構成を説明する図であって、（ａ）アンテナのおもて面側、（ｂ）アンテナの裏面側、を示す図である。
【図３】本発明によるアンテナの周囲に形成される磁界の様子を説明するための図であって、（ａ）〜（ｃ）第一実施形態によるアンテナについて、（ｄ）〜（ｆ）第二実施形態によるアンテナについて、説明する図である。
【図４】本発明の第一実施形態によるアンテナにおいて、ループアンテナ部に入力される交流電流の周波数と、当該ループアンテナ部から共鳴アンテナ部に伝達されるエネルギーとの関係を示す図である。
【図５】本発明による第二実施形態によるアンテナの機械的構成を説明する図であって、（ａ）アンテナのおもて面側、（ｂ）アンテナの裏面側、を示す図である。
【図６】本発明による第三実施形態によるアンテナの機械的構成を説明する図であって、（ａ）アンテナのおもて面側、（ｂ）アンテナの裏面側、を示す図である。
【図７】静電容量部の具備する電極パターンの一部を剥離させた状態のアンテナを説明する図であって、（ａ）アンテナのおもて面側、（ｂ）アンテナの裏面側、を示す図である。
【図８】静電容量部の具備する電極パターンを全て剥離させた状態のアンテナを説明する図であって、（ａ）アンテナのおもて面側、（ｂ）アンテナの裏面側、を示す図である。
【図９】電極パターンの面積と、共鳴アンテナ部の共鳴周波数との関係を説明するための図である。
【図１０】本発明の第四実施形態によるアンテナの機械的構成を説明するための図である。
【図１１】スパイラルパターンの巻き数を減らすことにより、ループパターンとスパイラルパターンとの間隔を広げたアンテナの構成を説明するための図である。
【図１２】ループパターンとスパイラルパターンとの間隔を変更したことにより生じるアンテナの共振特性の変化を示す図である。
【図１３】ループパターン及びスパイラルパターン間の間隔と、共振特性との相関を説明するための図である。
【図１４】スパイラルパターンの線間隔を狭めることにより、ループパターンとスパイラルパターンとの間隔を広げたアンテナの構成を説明するための図である。
【図１５】当該ループアンテナ部から共鳴アンテナ部に伝達されるエネルギーが、線間隔を狭めることによって変化することを説明するための図である。
【図１６】本発明の第五実施形態によるアンテナの機械的構成を説明するための図である。
【図１７】本発明の第五実施形態によるアンテナの近傍に形成される磁界の様子を説明するための図であって、（ａ）同位相の交流電流が一組のループパターンに印加された場合について、（ｂ）半周期分の位相差を与えられた交流電流が一組のループパターンに印加された場合について、それぞれ説明するための図である。
【図１８】本発明の第六実施形態によるアンテナの機械的構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。
【００３１】
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態によるアンテナ１００を備える送電器１０及び受電器２０の構成例を示している。送電器１０は、アンテナ１００に加えて駆動回路１５を有している。駆動回路１５は、電源１３及びアンテナ１００に電気的に接続されており、当該電源１３から供給される電力に基づいて正弦波の交流電流を生成し、アンテナ１００へ印加する。受電器２０は、アンテナ１００に加えて整流回路２３を有している。整流回路２３は、アンテナ１００、及び電力を消費する例えばプロセッサ等の負荷又は電力を蓄積するバッテリ等２５に電気的に接続されており、アンテナ１００側から伝達された交流電流を直流電流に変換し、当該負荷又はバッテリ等２５に印加する。この整流回路２３は、具体的にはダイオード等の整流素子を主体に構成されており、整流した直流電流を負荷又はバッテリ等２５に印加することで、当該負荷の駆動やバッテリの充電を実施する。尚、第一実施形態において、駆動回路１５によって生成される正弦波の周波数は１０メガヘルツ（ＭＨｚ）とする。また、整流回路２３によって電流が印加される負荷又はバッテリ等２５は、電力を用いるものであれば、例えば直流モーターや照明素子等何ら限定されない。
【００３２】
以上説明した全体構成において、送電器１０及び受電器２０のそれぞれが備えるアンテナ１００によって、電源１３と当該電源１３から電力を供給される負荷又はバッテリ等２５との間で、非接触での電力の伝送が実現されている。まず、アンテナ１００の構成について詳細に説明する。
【００３３】
図２（ａ）及び（ｂ）に示すようにアンテナ１００は、基板３０、共鳴アンテナ部４０、及びループアンテナ部６０等によって構成されている。基板３０は、例えばガラス繊維を含有するエポキシ樹脂からなり、矩形板状に形成されている。この基板３０は、単層基板であって、その両面には導電性材料である銅箔等からなる配線パターンが形成されている。尚、第一実施形態における基板３０は、一辺の長さが２７０ミリメートル（ｍｍ）の正方形であって、その板厚は約１．６ｍｍである。
【００３４】
共鳴アンテナ部４０は、無給電アンテナであって、スパイラルパターン４３、接続部４５、及びチップコンデンサ５０を有している。スパイラルパターン４３及び接続部４５は、基板３０に形成されている配線パターンである。スパイラルパターン４３は、板厚方向と交差する表面の表面方向に沿って当該基板３０に、径方向に一定の間隔で渦巻き状に形成されている。第一実施形態のスパイラルパターン４３は、基板３０の外形形状に倣い、矩形状にうずを巻いている。尚、このスパイラルパターン４３が形成されている基板３０の面（図２（ｂ））を便宜的に裏面側とする。
【００３５】
チップコンデンサ５０は、所定の静電容量の設定された素子であって、基板３０の裏面（図２（ｂ））のスパイラルパターン４３の外周側に実装されている。このチップコンデンサ５０は、一端でスパイラルパターン４３の外周側の端部４３ｂと接続されており、他端でスパイラルパターン４３の内周側の端部４３ｃと接続部４５を介して接続されている。チップコンデンサ５０とスパイラルパターン４３とを接続させる接続部４５は、端部４３ｃからスルーホール等の構成により一旦基板３０のおもて面に延出している（図２（ａ））。接続部４５は、基板３０のおもて面で当該基板３０の外縁側に向かうよう形成されることでスパイラルパターン４３と干渉することなく当該パターン４３を跨ぎ、スルーホール等の構成によって再び裏面へ戻されている。そして接続部４５は、基板３０の裏面でスパイラルパターン４３の最外周に沿ってチップコンデンサ５０へ向かい、当該コンデンサ５０に接続されている。
【００３６】
また共鳴アンテナ部４０には、所定の共鳴周波数が設定されている。この共鳴周波数は、駆動回路１５がアンテナ１００に印加する交流電流の周波数に対応している。具体的には、駆動回路１５によって印加される交流電流の周波数が１０ＭＨｚである場合、当該交流電流によってループアンテナ部６０の周囲に生じる電磁波は、３０メートル（ｍ）程度の波長を備える正弦波となる。この正弦波の半波長分となる１５ｍ程度の長さに共鳴アンテナ部４０のスパイラルパターン４３及び接続部４５の全長を設定することにより、上述した電磁波によって共振を生じ易い構成となる。
【００３７】
さらに、共鳴アンテナ部４０の共鳴周波数は、当該共鳴アンテナ部４０の誘導係数をＬ、静電容量をＣとした場合、１／（２π√（ＬＣ））によって与えられる値となる。この静電係数Ｌは、上述したように設定されたスパイラルパターン４３の長さに関連している。一方、静電容量Ｃは主にスパイラルパターン４３の形態に起因する浮遊容量に関連している。この浮遊容量とは、スパイラルパターン４３の径方向に隣接するパターン間で生じる静電容量、及び当該パターン４３の両端間に生じる静電容量である。第一実施形態では、基板３０上の配線パターンとしてスパイラルパターン４３を形成することで、隣接するパターン間の間隔を一定に保ち、その静電容量のばらつきを抑制している。また、スパイラルパターン４３の両端をチップコンデンサ５０及び接続部４５によって接続することで、当該パターン４３の両端間に生じる静電容量のばらつきを抑制している。これらにより、共鳴アンテナ部４０は、簡素な構成を維持しつつ、所定の共鳴周波数を安定的に獲得することができる。
【００３８】
ループアンテナ部６０は、給電アンテナであって、共鳴アンテナ部４０と磁気的に接続されるとともに、電源１３側の駆動回路１５、又は負荷又はバッテリ等２５側の整流回路２３（図１参照）と電気的に接続されている。このループアンテナ部６０は、ループパターン６３及び給電点６５を有している。ループパターン６３は、スパイラルパターン４３とは異なる面である基板３０のおもて面に形成されている配線パターンである（図２（ａ））。このループパターン６３は、基板３０の表面方向に沿って当該基板３０に矩形環状に形成されている。加えてループパターン６３は、その平面方向の中心位置がスパイラルパターン４３の平面方向の中心位置とほぼ同じ位置となるよう配置され、スパイラルパターン４３の最内周４３ａと板厚方向に重畳している。このループパターン６３の配置によれば、ループパターン６３に囲われた領域６７の外周側にスパイラルパターン４３は形成されることとなる。給電点６５は、このように形成されたループパターン６３の一対の端部である。給電点６５は、駆動回路１５又は整流回路２３と配線等で電気的に接続されており、電力の入力又は出力を行う箇所である。
【００３９】
次に、これまで説明したアンテナ１００を備える送電器１０及び受電器２０によって実現される、所謂共鳴方式による非接触の電力伝送の原理について以下説明する。
【００４０】
この共鳴方式による電力の伝送によれば、送電器１０及び受電器２０のアンテナ間を離間させた状態であっても、従来の例えば電磁誘導方式よりも効率の良く電力を伝送することができる。具体的には、送電器１０側のアンテナ１００において、駆動回路１５からの交流電流の印加によって、ループアンテナ部６０は、アンテナ１００周囲の磁界を交流電流の周波数と同一の周波数で変動させる。この磁界の変動は、共鳴アンテナ部４０の主にスパイラルパターン４３に誘導電流を生じさせる。そして当該誘導電流は、送電器１０側の共鳴アンテナ部４０周囲の磁場及び電場を共鳴周波数で振動させることとなる。ここで、送電器１０側及び受電器２０側の共鳴アンテナ部４０の共鳴周波数が互いに同一であるため、これら各共鳴アンテナ部４０は電場又は磁場を介して伝播する振動によって共鳴する。故に、互いに離間して設置された送電器１０側の共鳴アンテナ部４０から受電器２０側の共鳴アンテナ部４０への電力の伝送が実現することとなる。そして、受電器２０側のコイルに生じた電流による磁界の変動により、受電側のループアンテナ部６０に誘導電流が誘起される。したがって、このループアンテナ部６０に整流回路２３を介して接続された負荷又はバッテリ等２５への電力の供給が実現されるのである。
【００４１】
次に、上述したループアンテナ部６０への交流電流の印加によって生じるアンテナ１００周囲の磁界の状態を、図３（ａ）〜（ｃ）に基づいて以下説明する。
【００４２】
ループパターン６３がスパイラルパターン４３の内周側に配置されたアンテナ１００において（図３（ａ））、当該ループパターン６３に電流を印加すると、領域６７を基板３０の板厚方向（図３（ｂ）のＺ方向）に貫通する磁束が形成される（図３（ｂ）二点鎖線内）。一方、ループパターン６３の外周側では、板厚方向への磁束の貫通はスパイラルパターン４３によって妨げられている。これは、スパイラルパターン４３の径方向の間隔が印加された交流電流の波長よりも短いためである。そして、アンテナ１００周囲において磁界の強さが同じ領域を結んだものを図３（ｃ）に実線で示す。このループアンテナ部６０への電流の印加によれば、図３（ｃ）に示す態様の磁界がアンテナ１００の周囲に形成されることとなる。
【００４３】
ここで、第一実施形態のように、スパイラルパターン４３をループパターン６３の外周側に配置したアンテナ１００の周囲に形成される磁界の強さと、後述する第二実施形態によるアンテナ２００の周囲に形成される磁界の強さ（図３（ｆ）参照）とを比較する。ここで、第二実施形態におけるアンテナ２００では、ループパターン２６３がスパイラルパターン４３の外周側に配置されている（図３（ｄ）参照）。これら第一実施形態におけるアンテナ１００と第二実施形態によるアンテナ２００とに同一の交流電流を印加した場合、アンテナ１００において基板３０から特定の磁界の強さを示す位置までの距離Ｄ１は、アンテナ２００において基板３０から当該特定の磁界の強さを示す位置までの距離Ｄ２よりも１．５倍程度になることが判明したのである。これは、ループパターン６３の外周側にスパイラルパターン４３を配置する形態により、当該ループパターン６３に囲われた領域６７に発生する磁束が当該スパイラルパターン４３によって妨げられ難いためである。これにより、ループアンテナ部６０は強度の高い磁界を形成できる。
【００４４】
次に、ループアンテナ部６０に印加する交流電流の周波数と、ループアンテナ部６０から共鳴アンテナ部４０へ伝達される電力との関係を図４に基づいて説明する。この図４の縦軸（Ｒｅｔｕｒｎ Ｌｏｓｓ）は、アンテナ１００での反射電力特性を示すＳパラメータによる値であって、ループアンテナ部６０に入力した電力が、どれだけ戻ってきたかを示している。ループアンテナ部６０から共鳴アンテナ部４０へ電力が伝達された場合、戻り分の電力が小さくなることから、Ｓパラメータは負の値をとる。具体的に第一実施形態によるアンテナ１００では、共鳴アンテナ部４０に設定された共鳴周波数である１０ＭＨｚの交流電流が印加された場合に、ループアンテナ部６０から共鳴アンテナ部４０への電力の伝達が最大で生じることとなる。
【００４５】
ここまで説明した第一実施形態では、図２に示すように基板３０の表面方向に沿ってスパイラルパターン４３を形成することで、所定の共鳴周波数を得る為に要するスパイラルパターン４３の全長を維持しつつ、共鳴アンテナ部４０の板厚方向に沿った厚みを低減することができる。加えて、ループパターン６３もスパイラルパターン４３と同様に基板３０の表面方向に沿って形成することによれば、共鳴方式による電力の伝送に要する共鳴アンテナ部４０及びループアンテナ部６０を、矩形板状である基板３０にともに形成することができるのである。
【００４６】
加えて第一実施形態では、ループパターン６３の外周側にスパイラルパターン４３を配置する形態により、ループアンテナ部６０が形成する磁界の強度を高められる。（図３（ｃ）参照）。故に、ループアンテナ部６０と共鳴アンテナ部４０とが薄型化のために同一の基板３０に形成される形態であっても、当該ループアンテナ部６０と共鳴アンテナ部４０との間での電力の授受の効率を向上させることができるのである。
【００４７】
また、ループアンテナ部６０は、ループパターン６３による領域６７の面積を拡大するほど、感度の向上を図り得る。一方、共鳴アンテナ部４０では、スパイラルパターン４３を通過する電流が、当該パターン４３の周囲に磁界を生じさせる。渦巻き状を呈するスパイラルパターン４３においては、径方向に隣接するパターン同士で、相互に電流の流れを妨げる磁界を形成してしまうこととなる。故に、スパイラルパターン４３の径方向の間隔は広げることが望ましい。そこで、ループパターン６３をスパイラルパターン４３の最内周４３ａと板厚方向に重畳させる配置によれば、一定の限られた面積内において、ループパターン６３の領域６７の面積と、スパイラルパターン４３の径方向の間隔とがともに最大限確保できることとなる。故に、設置のための面積が限られ易いアンテナ１００において、高い伝送効率を実現するための形態として本発明は特に好適なのである。加えて、この配置によれば、ループパターン６３は、スパイラルパターン４３を跨ぐため、おもて面に形成されることを要する接続部４５と、基板３０上で干渉しない。
【００４８】
さらに第一実施形態では、共鳴アンテナ部４０は、スパイラルパターン４３の両端部４３ｂ，４３ｃ間を、チップコンデンサ５０及び接続部４５を介して接続することで、誘導係数Ｌ及び静電容量Ｃによって規定される当該共鳴アンテナ部４０の共鳴周波数のばらつきを簡素な構成で抑制している。このように、所定の共鳴周波数を確実に示し得る構成とされた共鳴アンテナ部４０は、ループアンテナ部６０との間で最大限の電力量を授受することができるとともに、離間している送電側又は受電側のアンテナ１００間でも高い電力の伝送効率を示すことができる。以上によれば、共鳴アンテナ部４０にチップコンデンサ５０を設ける構成によって、共鳴方式による電力伝送の利点を効果的に発揮するアンテナ１００とすることができる。
【００４９】
したがって、板状の基板３０に共鳴方式の電力伝送に要する構成を集約することで薄型化を実現したうえで、高い電力の伝送効率を獲得するアンテナ１００を提供することができるのである。加えて、ループパターン６３及びスパイラルパターン４３を基材の異なる表面に形成する配置によれば、配置上での干渉を防止したうえで、構成を簡素化し得る。故に、高い電力の伝送効率と薄型化とをともに実現するアンテナを容易に提供することができるのである。
【００５０】
尚、第一実施形態において、負荷又はバッテリ等２５が請求項に記載の「装置」に、基板３０が請求項に記載の「基材」に、スパイラルパターン４３が請求項に記載の「渦巻き状部」に、チップコンデンサ５０が請求項に記載の「静電容量部」及び「コンデンサ素子」に、ループパターン６３が請求項に記載の「環状部」に、アンテナ１００が請求項に記載の「送受電用アンテナ」に、それぞれ相当する。
【００５１】
（第二実施形態）
図５（ａ）及び（ｂ）に示す本発明の第二実施形態によるアンテナ２００は、第一実施形態によるアンテナ１００の変形例である。このアンテナ２００では、共鳴アンテナ部２４０の有するスパイラルパターン４３は、ループアンテナ部２６０の有するループパターン２６３によって囲まれる領域２６７内に配置されている。加えてループパターン２６３は、スパイラルパターン４３の最外周４３ｄと板厚方向に重畳している。また、共鳴アンテナ部２４０の有する接続部２４５は、第一実施形態における接続部４５と実質的には同一であって、ループアンテナ部２６０の形成面において基板３０の幅方向（図５（ａ）における左右方向とする）中央付近に形成されている。以上の構成において、スパイラルパターン４３の最外周４３ｄと板厚方向に重畳するループパターン２６３は、第一実施形態の最内周４３ａと重畳するループパターン６３と同様に、接続部２４５と基板３０上で干渉しない。
【００５２】
以下、スパイラルパターン４３に対するループパターン２６３の配置の違いが、ループアンテナ部２６０に交流電流を印加した際に当該ループアンテナ部２６０が生じさせる磁界の分布に与える影響について、図３（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ、同図（ｄ）〜（ｆ）に基づいて説明する。
【００５３】
ループパターン２６３によって囲われる領域２６７と板厚方向に重畳するようスパイラルパターン４３を配置した場合（図３（ｄ））、磁束は、スパイラルパターン４３を板厚方向に貫通することができない（図３（ｅ））。これらの磁束は、スパイラルパターン４３の最内周４３ａの内側の領域２４７であって、第一実施形態の領域６７（図３（ｂ））と同程度となる面積の領域２４７を板厚方向に貫通するのみとなる（図３（ｅ）二点鎖線内）。加えて、ループパターン２６３によって生じた磁界によりスパイラルパターン４３に誘起された誘導電流は、当該磁界を打ち消す磁界を生じさせることとなる。故に、ループパターン２６３によってアンテナ２００の周囲に生じる磁界は（図３（ｆ））、アンテナ１００の周囲に形成される磁界（図３（ｃ）参照）よりも弱いものとなる。
【００５４】
ここまで説明した図５示す第二実施形態によるアンテナ２００では、ループアンテナ部２６０と共鳴アンテナ部２４０との間での電力の授受の効率が、第一実施形態における当該効率よりも低下することとなる。しかしながら、ループアンテナ部２６０及び共鳴アンテナ部２４０間での電力の授受は充分に可能である。加えて、共鳴方式による電力の伝送に要する共鳴アンテナ部２４０及びループアンテナ部２６０を、矩形板状である基板３０にともに形成することができる。
【００５５】
したがって、第一実施形態と同様に、共鳴方式の電力伝送に要する構成を集約することで薄型化を実現したうえで、高い電力の伝送効率を獲得するアンテナ２００を実現することができるのである。
【００５６】
尚、第一実施形態において、ループパターン２６３が請求項に記載の「環状部」に、アンテナ２００が請求項に記載の「送受電用アンテナ」に、それぞれ相当する。
【００５７】
（第三実施形態）
図６（ａ）及び（ｂ）に示す本発明の第三実施形態によるアンテナ３００は、第二実施形態によるアンテナ２００の変形例である。第三実施形態によるアンテナ３００は、第二実施形態のアンテナ２００のチップコンデンサ５０（図５（ｂ）参照）に変えて、静電容量部３５０を有している。以下、第三実施形態によるアンテナ３００の構成について、図６に基づいて詳細に説明する。
【００５８】
アンテナ３００は、基板３３０、ループアンテナ部２６０、及び共鳴アンテナ部３４０等によって構成されている。基板３３０には、第二実施形態の基板３０の特定方向（図６の上下方向、以下当該方向を長手方向とする）の長さを延長することによって、スパイラルパターン４３及びループパターン２６３のいずれも配置されていない領域３３３が形成されている。尚、第二実施形態と実質的に同一の構成であるループアンテナ部２６０の配置された側を、基板３３０のおもて面側とする（図６（ａ））。
【００５９】
共鳴アンテナ部３４０は、スパイラルパターン４３、所定の静電容量が設定された静電容量部３５０、及び接続部３４５を有している。静電容量部３５０は、基板３３０の両面に板厚方向に対向して配置され、導電性材料を膜状に形成してなる一対の電極パターン３５３ａ，３５３ｂを有している。電極パターン３５３ａ，３５３ｂは、互いに同一の形状であって、基板３３０の長手方向と直交する幅方向を長手方向とする矩形形状に形成されている。おもて面に形成されている電極パターン３５３ａは、スパイラルパターン４３の内周側の端部４３ｃと、接続部３４５を介して接続されている。接続部３４５は、基板３３０の両面にわたって形成されている配線パターンである。接続部３４５は、端部４３ｃからスルーホール等の構成によっておもて面に延出している。この位置から基板３３０の長手方向に沿って外周側へ向かって形成された接続部３４５は、おもて面に配置されたループパターン２６３を避けるため、スルーホール等によって裏面を迂回して、表面に戻されている。そして、接続部３４５は電極パターン３５３ａに当該電極パターン３５３ａの長手方向中央付近で接続されている。また、電極パターン３５３ｂは、基板３３０の裏面で、近接する当該基板３３０の外縁形状に沿って延長されたスパイラルパターン４３の端部４３ｂと接続されている。さらに、これら電極パターン３５３ａ，３５３ｂは、基板３３０の表面から剥離容易に形成されている。
【００６０】
これらの一対の電極パターン３５３ａ，３５３ｂに挟まれた領域は、電荷を蓄えることができるので、静電容量を備える静電容量部３５０を構成することとなる。この静電容量部３５０の静電容量は、電極パターン３５３ａ，３５３ｂが板厚方向に対向している面積に応じて変化することとなる。故に、一定の間隔で予め設定された所定の静電容量の値を有するものから、所望する静電容量に近い値を有するものを選択するしかないコンデンサ素子と比較して、静電容量部３５０は所望の静電容量に厳密に近い値を設定されることができる。以上によれば、共鳴アンテナ部３４０の共鳴周波数を正確に設定することができるのである。
【００６１】
さらに、剥離容易な構成とされた電極パターン３５３ａ，３５３ｂの一部を剥離させることによれば、当該電極パターン３５３ａ，３５３ｂ間に蓄積できる電荷量を低減する調整が可能である。この構成によれば、アンテナ３００の製造後であっても、静電容量部３５０の静電容量の調整は容易である。以下、図６〜図９に基づいて、電極パターン３５３ａ，３５３ｂの一部の剥離によって生じる共鳴アンテナ部３４０の共鳴周波数の変化について詳細に説明する。尚、電極パターン３５３ａ，３５３ｂの全てが剥離されることなく残留している状態（図６）での共鳴周波数はほぼ１０ＭＨｚである。
【００６２】
具体的には、基板３３０のおもて面に形成されている電極パターン３５３ａの半分程度を剥離させた場合（図７（ａ））、静電容量部３５０の静電容量の値は低下する。これにより、上述した式で与えられる共鳴アンテナ部３４０の共鳴周波数は僅かに高くなる。この共鳴周波数の上昇は、図９に一点鎖線で示す相関からも読み取れる。このような調整構造を備えるアンテナ３００とすることによれば、例えば製造時におけるばらつき又は経年変化等に起因する共鳴アンテナ部３４０の共鳴周波数の所定周波数からずれを容易に補正することができるのである。
【００６３】
尚、電極パターン３５３ａ，３５３ｂの全てを剥離させた場合（図８（ａ）及び（ｂ））、静電容量部３５０の静電容量値の大幅な低下によって共鳴アンテナ部３４０の共鳴周波数は著しく高い値となる（図９破線）。
【００６４】
以上説明した第三実施形態によれば、膜状の電極パターン３５３ａ，３５３ｂの形成によってアンテナ３００の厚さを抑制したまま、当該アンテナ３００の共鳴周波数を所定の周波数に容易に設定及び補正することができる。したがって、第一及び第二実施形態と同様に薄型化を達成するともに、共鳴による電力の伝送が効率よく且つ確実に行うことができるアンテナ３００の提供を実現することができるのである。
【００６５】
尚、第三実施形態において、基板３３０が請求項に記載の「基材」に、電極パターン３５３ａ，３５３ｂが請求項に記載の「電極部」に、アンテナ３００が請求項に記載の「送受電用アンテナ」に、それぞれ相当する。
【００６６】
（第四実施形態）
図１０に示す本発明の第四実施形態によるアンテナ４００は、第一実施形態によるアンテナ１００の別の変形例である。このアンテナ４００では、共鳴アンテナ部４４０の有するスパイラルパターン４４３と、ループアンテナ部４６０の有するループパターン４６３との間に、スペースが確保されている。この共鳴アンテナ部４４０は、第一実施形態の共鳴アンテナ部４０と同様に、ループアンテナ部４６０に印加される交流電流の周波数において共振する特性を備えている。
【００６７】
第四実施形態において、スパイラルパターン４４３は、ループパターン４６３との間における電力授受の効率が最大となるよう形成されている。具体的にはアンテナ４００では、スパイラルパターン４４３の渦巻き状の配線パターンの巻き数Ｎと、当該配線パターンの径方向に隣接する部分同士の線間隔Ｓと、スパイラルパターン４４３及びループパターン４６３との間の間隔Ｘが最適化されている。これら巻き数Ｎ、線間隔Ｓ、間隔Ｘを最適化することにより、共鳴アンテナ部４４０とループアンテナ部４６０との間の共振特性は向上する。故に、スパイラルパターン４４３及びループパターン４６３間で、効率良く電力の授受を行い得るようになる。
【００６８】
このようなループパターン４６３とスパイラルパターン４４３との間における電力授受の効率に係わる共鳴アンテナ部４４０とループアンテナ部４６０との共振特性は、Ｑ値によって示される。このＱ値は、以下の数式１によって与えられる。
【００６９】
【数１】
【００７０】
以上の数式１において、ωは交流電流の角速度、Ｌは共鳴アンテナ部４４０のインダクタンス、Ｒはループアンテナ部４６０及び共鳴アンテナ部４４０に係わる電気抵抗を表している。数式１から明らかなように、共振特性は、共鳴アンテナ部４４０のインダクタンスＬが大きいほど、並びに電気抵抗Ｒが小さいほど、向上する。
【００７１】
これらのうち共鳴アンテナ部４４０のインダクタンスＬは、以下の数式２によって与えられる。
【００７２】
【数２】
【００７３】
尚、上式においてＡは以下の数式３により表される。
【００７４】
【数３】
【００７５】
ここで、数式２及び数式３において、Ｄ０はスパイラルパターン４４３の外縁における一辺の長さ、Ｄ１はスパイラルパターン４４３の内縁における一辺の長さ、Ｗはスパイラルパターン４４３を形成する配線パターンの線幅、Ｓはスパイラルパターン４４３において径方向に隣接する配線パターン同士の線間隔、Ｎはスパイラルパターン４４３の巻き数を表している。以上の数式２によれば、スパイラルパターン４４３において渦巻き状の配線パターンの巻き数Ｎが多いほど、共鳴アンテナ部４４０のインダクタンスＬは大きくなる。
【００７６】
一方、ループアンテナ部４６０及び共鳴アンテナ部４４０に係わる電気抵抗Ｒは、スパイラルパターン４４３とループパターン４６３と間の間隔Ｘ、及びスパイラルパターン４４３の線間隔Ｓを広げるほど小さくなる。尚、これらの間隔Ｘ及び線間隔Ｓと、電気抵抗Ｒとの相関についての詳細は、後述する。
【００７７】
基板３０の大きさが予め定められていた場合、スパイラルパターン４４３の巻き数Ｎを増やすためには、間隔Ｘ及び線間隔Ｓのうち少なくとも一方を狭める必要がある。逆に、これらの間隔Ｘ及び線間隔Ｓを広げようとすると、巻き数Ｎを減らさなければならない。このように、インダクタンスＬの増加と電気抵抗Ｒの低減は、背反する。
【００７８】
以上の相関を踏まえて、予め基板３０の大きさが定められたアンテナ４００において、巻き数Ｎ及び間隔Ｘを変更した場合の共振特性の変化について、図１１〜図１３に基づいて説明する。
【００７９】
図１１の（ａ）〜（ｆ）には、スパイラルパターン４４３において隣接する部分同士の線間隔Ｓを一定とし、巻き数Ｎを減らすことにより、間隔Ｘを拡大したアンテナが示されている。具体的に、図１１（ａ）に示すアンテナは、図１１の（ａ）〜（ｆ）に示すアンテナのうちで、スパイラルパターン４４３とループパターン４６３とが最も近接している。そして図１１（ａ）に示すアンテナに対し、巻き数Ｎを一周分ずつ減らしたものが、図１１（ｂ）〜（ｆ）に順に示されている。尚、図１１に示すアンテナでは、スパイラルパターン４４３の一周分の削除により、間隔ＸはＤＬ／８ずつ（ＤＬは、ループパターン４６３の一辺の長さ）増加する。
【００８０】
図１２に示すように、巻き数Ｎを減らすことにより共振特性を示すＱ値は向上し、図１１（ａ）に示すアンテナに対して四周分の配線パターンを削除した図１１（ｅ）示すアンテナ４００において最大となる。そして、図１１（ｅ）に示すアンテナ４００からさらに配線パターンを削除すると、アンテナの共振特性は悪化する。図１２には、シミュレーションによる値と、実測値とが示されている。これらのシミュレーション値及び実測値によれば、図１１（ｅ）に示すアンテナ４００は、図１１（ａ）に示すアンテナに対して２倍程度のＱ値を示す。
【００８１】
このような巻き数Ｎ及び間隔Ｘの変更に起因した共振特性の変化について、図１３に基づいてさらに詳しく説明する。この図１３には、Ｑ値、インダクタンスＬ、及びループパターン４６３を流れる電流量Ｉが示されている。図１３において、これらＱ値、インダクタンスＬ、及び電流量Ｉは、それぞれの最大値で正規化されている。
【００８２】
図１３において、図１１（ａ）〜（ｆ）に示すアンテナにおけるインダクタンスＬは、破線で示されている。共鳴アンテナ部４４０において、スパイラルパターン４４３によるインダクタンスＬは、上述した数式２にからも明らかなように、巻き数Ｎの減少にともなって低下する。
【００８３】
一方、図１３において、図１１（ａ）〜（ｆ）に示すアンテナにおける電流量Ｉは、一点鎖線で示されている。ループアンテナ部４６０において、ループパターン４６３を流れる電流量Ｉは、間隔Ｘの拡大に伴って増加する。このように、間隔Ｘの拡大により電流量Ｉが増加する理由について説明する。
【００８４】
ループパターン４６３に電流が流れると、当該ループパターン４６３の近傍に磁界が生じる。この磁界により、ループパターン４６３と隣接するスパイラルパターン４４３には、ループパターン４６３を流れる電流とは逆向きに流れる逆電流が誘起される。スパイラルパターン４４３とループパターン４６３との間隔Ｘを狭めることによれば、スパイラルパターン４４３に作用する磁界の強度は高まる。故に、スパイラルパターン４４３には、強い逆電流が誘起される。
【００８５】
このように、ループパターン４６３を流れていた電流のエネルギーが磁界を介してスパイラルパターン４４３に伝達されることにより、当該ループパターン４６３を流れる電流量Ｉは低下する。スパイラルパターン４４３に誘起される逆電流が強くなるほど電流量Ｉの低下は大きくなるので、間隔Ｘが狭いアンテナほど電流量Ｉは小さくなる。
【００８６】
そして数式１に示したように、アンテナのＱ値は、インダクタンスＬと電気抵抗Ｒの逆数の積に対応している。上述したように、間隔Ｘを広げるほどインダクンタンスＬは減少する。一方、間隔Ｘを広げるほどループパターン４６３を電流が流れ易くなるので、電気抵抗Ｒの逆数は増加する。したがって、これらの積が最も大きくなるよう間隔Ｘを定めることにより、共振特性に優れた、例えば図１１（ｅ）に示すアンテナ４００を得ることができる。
【００８７】
次に、予め基板３０の大きさが定められたアンテナ４００において、スパイラルパターン４４３の巻き数Ｎを一定とし、線間隔Ｓを狭めることにより、間隔Ｘを拡大した場合の共振特性の変化について、図１４及び図１５に基づいて説明する。
【００８８】
図１４の（ａ）〜（ｄ）には、スパイラルパターン４４３の巻き数Ｎを一定とし、スパイラルパターン４４３の線間隔Ｓを減らすことにより、間隔Ｘを拡大したアンテナが示されてる。具体的に、図１４（ａ）に示すアンテナ４００は、スパイラルパターン４４３の線間隔が最も広い形態（例えば、Ｓ＝６ミリメートル）である。この図１４（ａ）に示すアンテナ４００対して線間隔Ｓを所定の値（例えば１ミリメートル）ずつ減らしたものが、図１４（ｂ）〜（ｄ）に示すアンテナである。
【００８９】
図１５に示すように、線間隔Ｓを狭めると共振特性を示すＱ値は悪化する。このような線間隔Ｓ及び間隔Ｘの変更に起因した、共振特性の変化についてさらに詳しく説明する。尚、図１５の縦軸（Ｒｅｔｕｒｎ Ｌｏｓｓ）は、図４と同様に、アンテナ４００での反射電力特性を示すＳパラメータによる値である。共鳴アンテナ部４４０とループアンテナ部４６０との共振特性が良好であり、Ｑ値の高い形態のアンテナでは、ループアンテナ部４６０から共鳴アンテナ部４４０に電力の伝達が効率よく行われるので、戻り分の電力が小さくなる。即ち、Ｓパラメータの値は、小さくなる。
【００９０】
共鳴アンテナ部４４０において、スパイラルパターン４４３によるインダクタンスＬは、巻き数Ｎが一定であることから、線間隔Ｓを変更しても僅かな変化しか生じない。
【００９１】
一方、共鳴アンテナ部４４０の電気抵抗Ｒは、線間隔Ｓの縮小にともなって増加する。詳しく説明すると、スパイラルパターン４４３を形成する配線パターンにおいて、径方向に隣接する部分の一方に流れる電流は、当該電流と逆方向の電流を他方に誘起する。すると、この逆方向に流れる逆電流は、スパイラルパターン４４３を流れる正規の電流と干渉し、当該スパイラルパターン４４３において電気抵抗として作用することとなる。そして、径方向に隣接する配線パターン同士の線間隔Ｓを狭めることによれば、高い強度の磁界が隣接する配線パターン間で互いに作用し合うこととなるので、逆電流の増加が引き起こされる。故に、共鳴アンテナ部４４０の電気抵抗Ｒは増加する。したがって、スパイラルパターン４４３の線間隔Ｓが確保されるよう間隔Ｘを定めることにより、共振特性に優れた、例えば図１４（ａ）に示すアンテナ４００を得ることができる。
【００９２】
尚、線間隔Ｓを狭めるほど、共振する周波数が、低周波周領域に推移する。これは、スパイラルパターン４４３が、基板３０の外周側に寄ったことにより、当該スパイラルパターン４４３全長が延びるためである。
【００９３】
以上のように、巻き数Ｎ、線間隔Ｓ、及び間隔Ｘを調整することにより、面積の限られた基板３０において、ループパターン４６３とスパイラルパターン４４３との間における電力授受の効率は最大化され得る。このように、電力授受の効率が最大となる、即ち共振特性が向上するよう、上述した巻き数Ｎ、間隔Ｘ、及び線間隔Ｓを定めることにより、薄型化と電力の伝送効率の向上とを共に果たし得る共鳴方式のアンテナ４００が実現される。
【００９４】
尚、第四実施形態において、スパイラルパターン４４３が請求項に記載の「渦巻き状部」に、ループパターン４６３が請求項に記載の「環状部」に、アンテナ４００が請求項に記載の「送受電用アンテナ」に、それぞれ相当する。
【００９５】
（第五実施形態）
図１６に示す本発明の第五実施形態によるアンテナ５００は、第四実施形態によるアンテナ４００の変形例である。上記実施形態のように、ループパターンが一つである場合、当該ループパターンに電流を印加することにより発生する磁界の磁力線は、基板３０においてループパターンに囲まれた領域から、基板３０の板厚方向に沿って放射され無限遠に向かうものが支配的となる。故に、受電側のアンテナにおいて共鳴アンテナ部のスパイラルパターンの軸方向が送電側のアンテナの基板３０の表面方向に沿っていると、送電側のアンテナから放射される磁力線は、受電側のアンテナのスパイラルパターンを貫通することができなくなる。この場合、送電側のアンテナによる磁界の振動が送電側のアンテナに伝わらないので、受電側の共鳴アンテナ部及び送電側の共鳴アンテナ部は、磁場を介して伝播する振動により共鳴することができなくなる。故に、非接触での電力を送電ができなくなるおそれがある。
【００９６】
そこでアンテナ５００は、基板３０の表面方向に沿って配列される一組のループパターン５６３ａ，５６３ｂを有している。このアンテナ５００を備える送電器において、当該アンテナ５００に電力を供給する電源１３（図１参照）は、駆動回路（図示しない）等を介して一組のループパターン５６３ａ，５６３ｂのそれぞれに接続されている。そして電源１３は、互いに異なる位相の交流電流と、同位相の交流電流とを、駆動回路等を介して一組のループパターン５６３ａ，５６３ｂに交互に印加する。この電源１３により一組のループパターン５６３ａ，５６３ｂに印加される交流電流に与えられた位相差は、半周期（１８０°）である。
【００９７】
アンテナ５００において、ループアンテナ部５６０は、上述したような一組のループパターン５６３ａ，５６３ｂと、ループパターン５６３ａ，５６３ｂの双方に設けられる給電点５６５ａ，５６５ｂを有している。ループパターン５６３ａ，５６３ｂは、第四実施形態のループパターン４６３（図１０参照）を二分割したような構成であり、配線パターンによって矩形の領域５６４ａ，５６４ｂを囲んでいる。給電点５６５ａ，５６５ｂは、ループパターン５６３ａ，５６３ｂのそれぞれに形成される一対の端部である。給電点５６５ａ，５６５ｂは、駆動回路（図示しない）に配線等で電気的に接続されており、電源１３（図１参照）から交流電力を受ける。
【００９８】
次に、各ループパターン５６３ａ，５６３ｂの給電点５６５ａ，５６５ｂに、電源１３（図１参照）が、同位相の交流電流と、互いに異なる位相の交流電流とを交互に印加することにより、アンテナ５００の近傍に生じる磁界の様子について、図１７に基づいて説明する。
【００９９】
図１７（ａ）は、各給電点５６５ａ，５６５ｂ（図１６参照）に印加される交流電流が同位相である場合において、アンテナ５００の近傍に生じる磁界の様子を示している。各給電点５６５ａ，５６５ｂ（図１６参照）に同位相の交流電流が印加されている場合では、当該交流電流によって生じる磁界の主な磁力線は、一組の領域５６４ａ，５６４ｂから基板３０の板厚方向に沿い無限遠に向かって放射される。同位相の交流電流が各給電点５６５ａ，５６５ｂ（図１６参照）に印加されることにより形成される磁界の様子は、ループパターンが一つであるアンテナの近傍に生じる磁界の様子と実質的に同一なものとなる。
【０１００】
アンテナ５００に対して受電側のアンテナ５００ａが正対して配置されている場合、当該アンテナ５００ａのスパイラルパターン（図示しない）により囲まれた領域を高密度の磁力線が貫通する。故に、送電側であるアンテナ５００の共鳴アンテナ部５４０及び受電側のアンテナ５００ａの共鳴アンテナ部（図示しない）は、磁場を介して伝播する振動によって強く共鳴できる。これにより、送電側であるアンテナ５００から受電側であるアンテナ５００ａへの高効率な送電が可能になる。
【０１０１】
一方、図１７（ｂ）は、各給電点５６５ａ，５６５ｂ（図１６参照）に印加される交流電流に半周期（１８０°）分の位相差が与えられている場合において、アンテナ５００の近傍に生じる磁界の様子を示している。各給電点５６５ａ，５６５ｂ（図１６参照）に印加されている交流電流に半周期分の位相差が与えられている場合、領域５６４ａに生じる磁界の磁力線の方向は、領域５６４ｂに生じる磁界の磁力線の方向と逆向きとなる。故に、一方の領域５６４ａから放射され、他方の領域５６４ｂに入射するループ状の磁力線が確実に形成される。
【０１０２】
図１７（ｂ）において、受電側のアンテナ５００ａはアンテナ５００に対して直交している。このような配置により、アンテナ５００ａのスパイラルパターン（図示しない）の軸方向がアンテナ５００の基板３０の表面方向に沿っていても、アンテナ５００から放射される磁力線は、受電側のスパイラルパターンによって囲まれた領域を貫通し得る。故に、送電側であるアンテナ５００の共鳴アンテナ部５４０及び受電側のアンテナ５００ａの共鳴アンテナ部（図示しない）は、磁場を介して伝播する振動によって共鳴できる。以上により、送電側のアンテナ５００から受電側のアンテナ５００ａへの送電が可能になる。
【０１０３】
ここまで説明した第五実施形態では、一組のループパターン５６３ａ，５６３ｂのそれぞれに、互い異なる位相の交流電流と同位相の交流電流とを交互に印加することで、受電側のアンテナ５００ａの相対的な向きにかかわらず、高効率且つ確実な送電が可能になる。
【０１０４】
加えて第五実施形態では、一組のループパターン５６３ａ，５６３ｂに印加される交流電流の位相差が半周期分であることにより、確実にループ状の磁界を形成することができる。故に、受電側のアンテナ５００ａにおいて、スパイラルパターンの軸方向が送電側のアンテナ５００の基板３０の表面方向に沿っている場合であっても、磁力線は、受電側のスパイラルパターンによって囲まれた領域を確実に貫通できる。したがって、送電側のアンテナ５００に対する受電側のアンテナ５００ａの向きにかかわらず、送電側のアンテナ５００から受電側のアンテナ５００ａへの送電は確実に行われ得る。
【０１０５】
尚、第五実施形態において、ループパターン５６３ａ及びループパターン５６３ｂが請求項に記載の「環状部」に、アンテナ５００が請求項に記載の「送受電用アンテナ」に、それぞれ相当する。
【０１０６】
（第六実施形態）
図１８に示す本発明の第六実施形態によるアンテナ６００は、第五実施例の変形例である。アンテナ６００のループアンテナ部６６０は、四つのループパターン６６３ａ，６６３ｂ，６６３ｃ，６６３ｄ、及び四つの給電点６６５ａ，６６５ｂ，６６５ｃ，６６５ｄを有している。
【０１０７】
四つのループパターン６６３ａ，６６３ｂ，６６３ｃ，６６３ｄは、基板３０の平面方向であるＸ方向及びＹ方向に沿って配列されている。これらループパターン６６３ａ，６６３ｂ，６６３ｃ，６６３ｄは、第五実施形態のループパターン５６３ａ，５６３ｂ（図１６参照）のそれぞれを、さらに分割したような構成である。ループパターン６６３ａは、ループパターン６６３ｂとＸ方向に並んでいる。ループパターン６６３ｃは、ループパターン６６３ｄとＸ方向に並んでいる。また、ループパターン６６３ａは、ループパターン６６３ｃとＹ方向に並んでいる。ループパターン６６３ｂはループパターン６６３ｄとＹ方向に並んでいる。これら各ループパターン６６３ａ，６６３ｂ，６６３ｃ，６６３ｄによって囲まれた矩形の領域を、それぞれ領域６６４ａ，６６４ｂ，６６４ｃ，６６４ｄとする。
【０１０８】
四つの給電点６６５ａ，６６５ｂ，６６５ｃ，６６５ｄは、ループパターン６６３ａ，６６３ｂ，６６３ｃ，６６３ｄのそれぞれに形成される配線パターンの一対の端部である。給電点６６５ａ，６６５ｂ，６６５ｃ，６６５ｄは、駆動回路（図示しない）に配線等で電気的に接続されており、交流電力の入力を受ける。
【０１０９】
第六実施形態において電源１３（図１参照）は、異なる三つのモードで、各給電点６６５ａ，６６５ｂ，６６５ｃ，６６５ｄに交流電流を印加する。電源１３は、三つのモードを繰り返す。三つのモードのうちの一つは、全ての給電点６６５ａ，６６５ｂ，６６５ｃ，６６５ｄに同位相の交流電流を印加するものである。三つのモードのうちの残りの二つは、位相の異なる交流電流を各給電点６６５ａ，６６５ｂ，６６５ｃ，６６５ｄに印加するものである。以下、各給電点６６５ａ，６６５ｂ，６６５ｃ，６６５ｄに印加される交流電流と、当該交流電流によってアンテナ５００の近傍に生じる磁界について説明する。
【０１１０】
各給電点６６５ａ，６６５ｂ，６６５ｃ，６６５ｄに印加される交流電流が全て同位相である場合、領域６６４ａ，６６４ｂ，６６４ｃ，６６４ｄから放射される磁界の磁力線の方向は、全ての基板３０の板厚方向に沿って同じ方向を向いている。同位相の交流電流が各給電点６６５ａ，６６５ｂ，６６５ｃ，６６５ｄに印加されることにより形成される磁界の様子は、ループパターンが一つであるアンテナの近傍に生じる磁界の様子と実質的に同一なものとなる。
【０１１１】
送電側であるアンテナ６００に対して受電側のアンテナが正対して配置されている場合（図示しない）、当該アンテナのスパイラルパターンにより囲まれた領域を高密度の磁力線が貫通する。故に、送電側であるアンテナ６００の共鳴アンテナ部６４０及び受電側のアンテナの共鳴アンテナ部（図示しない）は、磁場を介して伝播する振動によって強く共鳴できる。これにより、送電側であるアンテナ６００から受電側であるアンテナへの高効率な送電が可能になる。
【０１１２】
次のモードでは電源１３（図１参照）は、給電点６６５ａ及び給電点６６５ｂに同位相の交流電流を印加する。加えて電源１３は、給電点６６５ｃ及び給電点６６５ｄに同位相の交流電流を印加する。しかし、給電点６６５ａ，６６５ｂに印加される交流電流の位相は、給電点６６５ｃ，６６５ｄに印加される交流電流の位相に対して、半周期（１８０°）分ずらされている。この場合、領域６６４ａ，６６４ｂに生じる磁界の磁力線の方向は、領域６６４ｃ，６６４ｄに生じる磁界の磁力線の方向と逆向きとなる。故に、一方の領域６６４ａ，６６４ｂから放射され、他方の領域６６４ｃ，６６４ｄに入射するループ状の磁力線が確実に形成される。
【０１１３】
以上のようなループ状の磁力線が形成されることによれば、受電側のアンテナ６００ａの板厚方向がアンテナ６００のＹ方向に向けられていた場合でも、当該アンテナ６００ａへの送電が可能である。詳記すると、領域６６４ａ，６６４ｂと領域６６４ａ，６６４ｄとをループ状に周回する磁界の磁力線は、アンテナ６００ａが有するスパイラルパターン（図示しない）よって囲まれた領域を貫通し得る。故に、送電側であるアンテナ６００の共鳴アンテナ部６４０及び受電側のアンテナ６００ａの共鳴アンテナ部（図示しない）は、磁場を介して伝播する振動によって共鳴できる。以上により、送電側のアンテナ６００から受電側のアンテナ６００ａへの送電が可能になる。
【０１１４】
さらに次のモードでは電源１３（図１参照）は、給電点６６５ａ及び給電点６６５ｃに同位相の交流電流を印加する。加えて電源１３は、給電点６６５ｂ及び給電点６６５ｄに同位相の交流電流を印加する。しかし、給電点６６５ａ，６６５ｃに印加される交流電流の位相は、給電点６６５ｂ，６６５ｄに印加される交流電流の位相に対して、半周期（１８０°）分ずらされている。この場合、領域６６４ａ，６６４ｃに生じる磁界の磁力線の方向は、領域６６４ｂ，６６４ｄに生じる磁界の磁力線の方向と逆向きとなる。故に、一方の領域６６４ａ，６６４ｃから放射され、他方の領域６６４ｂ，６６４ｄに入射するループ状の磁力線が確実に形成される。
【０１１５】
以上のようなループ状の磁力線が形成されることによれば、受電側のアンテナ６００ｂの板厚方向が、アンテナ６００のＸ方向に向けられていた場合でも、当該アンテナ６００ｂへの送電は可能になる。詳記すると、領域６６４ａ，６６４ｃと領域６６４ｂ，６６４ｄとをループ状に周回する磁界の磁力線は、アンテナ６００ｂが有するスパイラルパターン（図示しない）よって囲まれた領域を貫通し得る。故に、送電側であるアンテナ６００の共鳴アンテナ部６４０及び受電側のアンテナ６００ｂの共鳴アンテナ部（図示しない）は、磁場を介して伝播する振動によって共鳴できる。以上により、送電側のアンテナ６００から受電側のアンテナ６００ｂへの送電が可能になる。
【０１１６】
ここまで説明した第六実施形態では、四つのループパターン６６３ａ，６６３ｂ，６６３ｃ，６６３ｄにおいて、位相の異なる交流電流を印加する組み合わせを順に変更することにより、アンテナ６００近傍に形成される磁界の磁力線の向きが自在に変更される。これにより、送電側であるアンテナ６００に対する受電側のアンテナの相対的な向きにかかわらず、高効率且つ確実な送電が可能になる。
【０１１７】
尚、第六実施形態において、ループパターン６６３ａ，６６３ｂ，６６３ｃ，６６３ｄが請求項に記載の「環状部」に、アンテナ６００が請求項に記載の「送受電用アンテナ」に、それぞれ相当する。
【０１１８】
（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
【０１１９】
上記実施形態では、ガラス繊維を含有するエポキシ樹脂を主体としてなり、両面に配線パターンを形成可能な両面基板を用いることで、ループアンテナ部のループパターン及び共鳴アンテナ部のスパイラルパターンを基板の異なる面に形成していた。しかし、紙とフェノール樹脂又はエポキシ樹脂等とを主体としてなり、片面にのみ配線パターンを形成可能な片面基板を用いる等によって、ループパターン及びスパイラルパターンを基板の同じ配線面に形成してもよい。具体的には、配線面の中央付近に、両端が電線等によって電源等に接続されたループパターンを有するループアンテナ部を形成する。このループアンテナ部の外周側に渦巻き状のスパイラルパターンを有する共鳴アンテナ部を形成する。そして、スパイラルパターンの両端を電線等によって結線する。以上の構成を適用して片面基板の採用を実現することで、上記実施形態に相当する性能を示し得るアンテナを低コストで提供できる。
【０１２０】
また、複数の絶縁層及び配線層を積層してなる多層基板を用いたアンテナであってもよい。具体的には、スパイラルパターンを複数の配線層に形成し、これらをピアホールによって板厚方向に電気的に接続することで、共鳴アンテナ部を構成させる。そして、スパイラルパターンの形成されていない配線層にループパターンを形成することでループアンテナ部を設ける。以上によれば、スパイラルパターン及びループパターンの配置の自由度の高いアンテナを実現できる。
【０１２１】
加えて、基板の材料は、上述したものに何ら限定されるものではなく、絶縁性を備えるものであれば例えばポリイミド等であってもよい。このポリイミド製の膜材料を用いることによれば、フレキシブル基板を基材とする可撓性を備えたアンテナを構成し得る。さらに、基板の形状も何ら限定されるものではなく、上記実施形態の基板のような矩形板状以外の形状、例えば円盤状、楕円板状、又は、基板の配置される周囲の空間に倣って不規則な多角形状等に形成されていてもよい。或いは、湾曲した板状の基板、屈曲された板状の基板、孔部を有する基板等を基材として用いてもよい。
【０１２２】
上記第一実施形態では、ループパターン６３は共鳴アンテナ部４０のスパイラルパターン４３の最内周４３ａと板厚方向に重畳する位置に配置され、また上記第二及び第三実施形態では、ループパターン２６３はスパイラルパターン４３の最外周４３ｄと板厚方向に重畳するよう配置されていた。しかし、ループアンテナ部と共鳴アンテナ部とが磁気的に接続され、且つともに基板に形成される構成であれば、ループパターン及びスパイラルパターンの配置される位置は何ら限定されない。例えば、上記実施形態では、ループパターン及びスパイラルパターンは、それぞれの図心位置がほぼ同じ位置となるよう配置されていたが、各パターンの中心位置をずらして配置されていてもよい。また、ループパターンは、スパイラルパターンの最内周から最外周までのいずれかの箇所と板厚方向に重畳して配置されていてもよい。この配置では、ループパターンがスパイラルパターンの最内周又は最外周と板厚方向に重畳する上記実施形態と異なり、ループパターンとスパイラルパターンの両端を接続する接続部との干渉が基板のおもて面上で生じ得る。そこで、接続部がループパターンの一対の端部の間を通過させる形態とすることで、上述した配置を成立させることができる。
【０１２３】
上記実施形態では、スパイラルパターン及びループパターンは、基板の外形形状に倣い、矩形状に渦巻きする形状及び矩形環状に形成されていた。また、電極パターン３５３ａ，３５３ｂは、矩形形状に形成されていた。しかし、これら各配線パターンの形状は、上記の形状に限定されるものではない。例えば、スパイラルパターン及びループパターンが円周状及び円環状に形成されたアンテナであってもよい。また、電極パターンは板厚方向に対向する配置であれば、Ｌ字型又はＴ字型等に形成されていてもよい。
【０１２４】
上記第一及び第二実施形態では、共鳴アンテナ部には静電容量部としてチップコンデンサが設けられていた。しかし、所定の静電容量を備えていれば、静電容量部はチップコンデンサ以外のコンデンサ素子であってもよい。また上記第三実施形態では、共鳴アンテナ部に一対の電極パターンを具備する静電容量部３５０を設け、当該電極パターンを基板から剥離することで、当該共鳴アンテナ部の共鳴周波数を調整容易にしていた。このような構成以外であっても、例えば、いずれか一方の電極パターンを予め複数の区画に分割して形成し、特定の一つの区画をスパイラルパターンの端部と接続するとともに、当該区画とそれ以外の区画とをスイッチ等の電気的な接続及び遮断を切り替え自在とする構成を介して接続し、当該スイッチの切り替えによって静電容量の値を増減させ、共鳴周波数の調整を可能とする構成としてもよい。さらには、静電容量部に相当する構成を有しない共鳴アンテナ部であってもよい。
【０１２５】
上記実施形態では、電力の伝送に用いる周波数を１０ＭＨｚと規定して説明したが、この周波数は限定されるものではなく、法規等で認可されている電磁波の周波数域内であれば、所望の周波数を適宜選択してよい。例えば、１０ＭＨｚよりも高い周波数帯を用いて電力の伝送をすることによれば、スパイラルパターンの全長短縮によるアンテナの小型化を実現できる。
【０１２６】
上記実施形態では、基板には、ループアンテナ部及び共鳴アンテナ部のみが形成されていた。しかし、例えば基板に送電器の構成として用いられている駆動回路や、受電器の構成として用いられている整流回路等をあわせて形成してもよい。或いは、電力の供給を受ける装置を構成する基板の一部を、当該ループアンテナ部及び共鳴アンテナ部の基材として用いてもよい。この場合、ループアンテナ部による磁界の形成が周囲の構成に妨げられ難いよう、その配置は配慮されることが望ましい。
【０１２７】
上記第五及び第六実施形態では、一組又は二組のループパターンに位相の異なる交流電流を印加することにより、受電側のアンテナの向きにかかわらず送電可能な構成について説明した。しかし、ループパターンの個数は、上述したような一組又は二組に限定されるものではない。加えて、複数のループパターンに印加される交流電流に与えられる位相差は、受電側のアンテナを貫通するような磁力線を持った磁界をアンテナ近傍に生させることができれば、半周期に限定されるものではない。
【０１２８】
そして、上記実施形態では、本発明によるアンテナを備える送電器及び受電器について説明したが、これら送電器の設置場所及び受電器の搭載される機器は、それぞれ限定されるものではない。送電器は、例えば住居、自動車、電車、船舶、航空機等の室内等に設置されることが考えられる。また受電器は、例えば携帯電話やコンピュータ等の端末機器の充電や駆動に用いられることが考えられる。或いは、例えば送電気を駐車場に敷設し、受電器を車両側に搭載させることで、電気モーターを動力源とする電気自動車又はハイブリッド自動車等の充電に用いてもよいのである。
【符号の説明】
【０１２９】
１０ 送電器、１３ 電源、１５ 駆動回路、２０ 受電器、２３ 整流回路、２５ 負荷又はバッテリ等（装置）、３０，３３０ 基板（基材）、３３３ 領域、４０，２４０，３４０，４４０，５４０，６４０ 共鳴アンテナ部、４３，４４３ スパイラルパターン（渦巻き状部）、４３ａ 最内周、４３ｂ 端部、４３ｃ 端部、４３ｄ 最外周、４５，２４５，３４５ 接続部、２４７ 領域、５０ チップコンデンサ（静電容量部，コンデンサ素子）、３５０ 静電容量部、３５３ａ，３５３ｂ 電極パターン（電極部）、６０，２６０，４６０ ループアンテナ部、６３，２６３，４６３，５６３ａ，５６３ｂ，６６３ａ，６６３ｂ，６６３ｃ，６６３ｄ ループパターン（環状部）、５６４ａ，５６４ｂ，６６４ａ，６６４ｂ，６６４ｃ，６６４ｄ 領域、６５，５６５ａ，５６５ｂ，６６５ａ，６６５ｂ，６６５ｃ，６６５ｄ 給電点、６７，２６７ 領域、１００，２００，３００，４００，５００，６００ アンテナ（送受電用アンテナ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と前記電源から電力を供給される装置との間において非接触で電力を送電又は受電する送受電用アンテナであって、
板状の基材と、
前記基材の板厚方向と交差する表面の表面方向に沿って当該基材に導電性材料を渦巻き状に形成してなる渦巻き状部を有し、所定の共鳴周波数の設定される共鳴アンテナ部と、
前記表面方向に沿って前記基材に導電性材料を環状に形成してなる環状部を有し、前記共鳴アンテナ部と磁気的に接続されるとともに前記電源側又は前記装置側と電気的に接続されるループアンテナ部と、を備えることを特徴とする送受電用アンテナ。
【請求項２】
前記渦巻き状部は、前記環状部に囲われた領域の外周側に形成されることを特徴とする請求項１に記載の送受電用アンテナ。
【請求項３】
前記共鳴アンテナ部は、前記渦巻き状部の内周側の端部と外周側の端部とを接続する接続部を有し、
前記接続部は、前記基材の前記渦巻き状部と対向する表面に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の送受電用アンテナ。
【請求項４】
前記共鳴アンテナ部は、前記渦巻き状部に接続され、所定の静電容量の設定される静電容量部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の送受電用アンテナ。
【請求項５】
前記静電容量部は、前記基材の表面に前記板厚方向に対向して配置され、導電性材料を膜状に形成してなる一対の電極部であることを特徴とする請求項４に記載の送受電用アンテナ。
【請求項６】
前記電極部の少なくとも一部は、前記基材の表面から剥離容易に形成されることを特徴とする請求項５に記載の送受電用アンテナ。
【請求項７】
前記静電容量部は、所定の静電容量の設定されるコンデンサ素子であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の送受電用アンテナ。
【請求項８】
前記渦巻き状部は、前記環状部との間における電力授受の効率が最大となるよう、前記導電性材料よりなる渦巻き状の巻き数と、渦巻き状に形成される前記導電性材料において径方向に隣接する当該導電性材料同士の間隔と、前記環状部との間の間隔が定められた形状であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の送受電用アンテナ。
【請求項９】
前記環状部は、前記渦巻き状部の最内周と板厚方向に重畳する位置に形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の送受電用アンテナ。
【請求項１０】
前記環状部及び前記渦巻き状部は、前記基材の対向する表面に形成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の送受電用アンテナ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の送受電用アンテナと、
前記送受電用アンテナに接続される前記電源と、を備える送電器であって、
前記ループアンテナ部は、前記表面方向に沿って配列される複数の前記環状部を有し、
前記電源は、前記複数の環状部のそれぞれに接続され、互いに異なる位相の交流電流を当該複数の環状部のそれぞれに印加することを特徴とする送電器。
【請求項１２】
前記電源は、前記複数の環状部のそれぞれに、互いに異なる位相の交流電流と同位相の交流電流とを交互に印加することを特徴とする請求項１１に記載の送電器。
【請求項１３】
前記電源は、前記複数の環状部のうち少なくとも一組の前記環状部のそれぞれに、互いに半周期の位相差が与えられた交流電流を印加することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の送電器。
【請求項１】
電源と前記電源から電力を供給される装置との間において非接触で電力を送電又は受電する送受電用アンテナであって、
板状の基材と、
前記基材の板厚方向と交差する表面の表面方向に沿って当該基材に導電性材料を渦巻き状に形成してなる渦巻き状部を有し、所定の共鳴周波数の設定される共鳴アンテナ部と、
前記表面方向に沿って前記基材に導電性材料を環状に形成してなる環状部を有し、前記共鳴アンテナ部と磁気的に接続されるとともに前記電源側又は前記装置側と電気的に接続されるループアンテナ部と、を備えることを特徴とする送受電用アンテナ。
【請求項２】
前記渦巻き状部は、前記環状部に囲われた領域の外周側に形成されることを特徴とする請求項１に記載の送受電用アンテナ。
【請求項３】
前記共鳴アンテナ部は、前記渦巻き状部の内周側の端部と外周側の端部とを接続する接続部を有し、
前記接続部は、前記基材の前記渦巻き状部と対向する表面に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の送受電用アンテナ。
【請求項４】
前記共鳴アンテナ部は、前記渦巻き状部に接続され、所定の静電容量の設定される静電容量部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の送受電用アンテナ。
【請求項５】
前記静電容量部は、前記基材の表面に前記板厚方向に対向して配置され、導電性材料を膜状に形成してなる一対の電極部であることを特徴とする請求項４に記載の送受電用アンテナ。
【請求項６】
前記電極部の少なくとも一部は、前記基材の表面から剥離容易に形成されることを特徴とする請求項５に記載の送受電用アンテナ。
【請求項７】
前記静電容量部は、所定の静電容量の設定されるコンデンサ素子であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の送受電用アンテナ。
【請求項８】
前記渦巻き状部は、前記環状部との間における電力授受の効率が最大となるよう、前記導電性材料よりなる渦巻き状の巻き数と、渦巻き状に形成される前記導電性材料において径方向に隣接する当該導電性材料同士の間隔と、前記環状部との間の間隔が定められた形状であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の送受電用アンテナ。
【請求項９】
前記環状部は、前記渦巻き状部の最内周と板厚方向に重畳する位置に形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の送受電用アンテナ。
【請求項１０】
前記環状部及び前記渦巻き状部は、前記基材の対向する表面に形成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の送受電用アンテナ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の送受電用アンテナと、
前記送受電用アンテナに接続される前記電源と、を備える送電器であって、
前記ループアンテナ部は、前記表面方向に沿って配列される複数の前記環状部を有し、
前記電源は、前記複数の環状部のそれぞれに接続され、互いに異なる位相の交流電流を当該複数の環状部のそれぞれに印加することを特徴とする送電器。
【請求項１２】
前記電源は、前記複数の環状部のそれぞれに、互いに異なる位相の交流電流と同位相の交流電流とを交互に印加することを特徴とする請求項１１に記載の送電器。
【請求項１３】
前記電源は、前記複数の環状部のうち少なくとも一組の前記環状部のそれぞれに、互いに半周期の位相差が与えられた交流電流を印加することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の送電器。
【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】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
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【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１１−４５０４５（Ｐ２０１１−４５０４５Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３８６９５（Ｐ２０１０−１３８６９５）
【出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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