JPH09326736A - ワイヤレス送受信システム用２次側回路装置およびワイヤレス送受信システム用誘導コイル - Google Patents

ワイヤレス送受信システム用２次側回路装置およびワイヤレス送受信システム用誘導コイル

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JPH09326736A
JPH09326736A JP8140495A JP14049596A JPH09326736A JP H09326736 A JPH09326736 A JP H09326736A JP 8140495 A JP8140495 A JP 8140495A JP 14049596 A JP14049596 A JP 14049596A JP H09326736 A JPH09326736 A JP H09326736A
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JP
Japan
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power
induction coil
signal
reception
transmission
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JP8140495A
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Inventor
Yuji Nishizawa
勇治 西澤
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率のよい電力伝送、信号伝送が行えるワイ
ヤレス送受信システム用２次側回路装置を提供するこ
と。 【解決手段】 電力誘導コイル５１に各々並列に第１の
電力共振コンデンサ６１および第２の電力共振コンデン
サ６２を接続し、送信モード・受信モードによって第１
の電力共振コンデンサ６１と第２の電力共振コンデンサ
６２の何れか一方の回路を選択的に閉成する共振コンデ
ンサ切り替えスイッチ６３を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ＩＣカードなどで使
用されるワイヤレス送受信システムで使用される２次側
回路装置およびワイヤレス送受信システム用誘導コイル
に関し、特に磁界によりコイルに生じる誘導起電力を利
用して相互誘導により非接触で電力および信号を伝送す
るワイヤレス送受信システムで使用される２次側回路装
置およびワイヤレス送受信システム用誘導コイルに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】図１３は非接触で電力および信号を伝送
するワイヤレス送受信システムの従来例を示している。
このワイヤレス送受信システムは、１次側回路装置１０
と、２次側回路装置５０とを有している。１次側回路装
置１０は、１次側コントローラ１１と、電力アンプ１２
と、１次側コイル１３とにより構成されている。
【０００３】２次側回路装置５０は、電力回路として２
次側電力受信コイル（電力誘導コイル）５１と、２次側
電力共振コンデンサ５２と、整流回路５３と、平滑コン
デンサ５４と、２次側負荷５５とを有し、信号回路とし
て２次側信号コイル（信号誘導コイル）５６と、信号送
受信切り替えスイッチ５７と、信号送信直列共振コンデ
ンサ５８と、信号受信並列共振コンデンサ５９と、２次
側信号コントローラ６０とを有している。
【０００４】信号送受信切り替えスイッチ５７は、２次
側信号コントローラ６０が出力する制御信号によって、
信号受信モード時には信号受信側接点ａに切り替わり、
信号送信モード時には信号送信側接点ｂに切り替わる。
即ち、信号送受信切り替えスイッチ５７は送信モード・
受信モードによって信号送信直列共振コンデンサ５８と
信号受信並列共振コンデンサ５９の何れか一方の回路を
選択的に閉成する。
【０００５】ここで、ω1 は電力角周波数、ω2 は信号
角周波数である。
【０００６】以上のように構成された従来のワイヤレス
送受信システムにおいて、相互誘導により非接触で電力
と信号とを伝送する方式の第１の例として時分割制御方
式がある。時分割制御方式は、図１４に示されているよ
うに、信号送受信時間と電力送受信時間とを時間的に分
けることで、信号の電磁波と電力の電磁波との混信を避
け、信号伝送の信頼性を上げる方式である。この方式で
は、電力角周波数ω1と信号角周波数ω2 とが同じであ
ってよい。
【０００７】非接触で、電力と信号とを伝送する方式の
第２の例として、２次側電力受信コイル５１と２次側信
号コイル５６との物理的な結合係数を下げ、具体的には
図１５に示されているようにコイル間距離を大きく取
り、電力周波数ｆ1 と信号周波数ｆ2 の混信を避ける方
式がある。この場合には大きなループ状の２次側電力受
信コイル５１の内側に小さな２次側信号コイル５６が配
置される。
【０００８】このように、二つのコイル５１、５６の大
きさが異なるのは、この二つのコイル５１、５６の結合
係数を下げるためであり、２次側電力受信コイル５１の
内側に２次側信号コイル５６を配置したのは、図１６に
示されているように、一般に、固定配置の１次側回路装
置１０に対して携帯性を有する２次側回路装置５０はあ
らゆる方向から接近するが、２次側回路装置５０が動作
するためには、先ず電力を受信し、電源が立ち上がらね
ばならないからである。
【０００９】非接触で電力と信号とを伝送する方式の第
３の例として、電力角周波数ω1 ＜＜信号角周波数ω2
と設定、換言すれば（電力の周波数ｆ1 ）＜＜（信号の
周波数ｆ2 ）と設定する方式であり、この方式では、１
次側電力送信回路および２次側信号送受信回路の受信部
において周波数フィルタを用いて、電力の周波数成分ｆ
1 を除去する。
【００１０】また従来、２次側電力受信コイル５１、２
次側信号コイル５６としては、図１７（ａ）、（ｂ）に
示されているように、マグネットワイヤ等の電線１００
で手巻き、あるいは機械巻きで巻かれた巻線式もの、あ
るいは図１８（ａ）、（ｂ）に示されているように、多
層プリント基板１０１の各層の同一位置に導体ループパ
ターン１０２をパターンニングされたパターンコイル
（シートコイル）式のものが使用されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】時分割制御方式による
第１の従来例のものでは、信号送受信時間と電力送受信
時間とを時間的に分けることにより、信号の電磁波と電
力の電磁波との混信を避けることができるが、しかしこ
のようにすると、信号送受信時間と電力送受信時間とが
短くなるため、信号の伝送速度が落ち、また電力伝送の
パワーも下がると云う問題点がある。
【００１２】上述の第２の従来例では、２次側電力受信
コイル５１と２次側信号コイル５６との物理的な結合係
数を下げるべく、２次側電力受信コイル４と２次側信号
コイル９との距離を離すため、２次側回路装置５０のサ
イズが大きくなると云う問題点が生じる。
【００１３】上述の第３の従来例では、（電力の周波数
ｆ1 ）＜＜（信号の周波数ｆ2 ）の関係を得るため、電
力の周波数ｆ1 を高くすることができず、効率的な電力
伝送が行えないと云う問題点がある。
【００１４】このことを図１９に示されている電力回路
の出力側から見た２次側回路の等価回路を用いて説明す
る。図１９において、Ｌ1 は電力誘導コイル、Ｒ1 は電
力誘導コイルＬ1 の直列抵抗、Ｌ2 は信号誘導コイルで
あり、信号誘導コイルＬ2 は電力誘導コイルＬ1 と相互
インダクタンスＭで結合している。またＲ2 は信号誘導
コイルＬ2 の直列抵抗、Ｒは信号回路のコイル部を除い
た等価抵抗である。
【００１５】ここで、電力回路の出力側から見たインピ
ーダンスＺ0 をＺ0 ＝Ｒ0 ＋ｊωＬ 0 とおくと、これは
式（１）により表される。
【００１６】
【数１】
【００１７】いま、信号誘導コイルＬ2 の直列抵抗Ｒ2
の値は非常に小さく、ωＬ2 ＞Ｒ2なので、式（２）の
抵抗Ｒ0 は、Ｒ＝ωＬ2 −Ｒ2 の時に、最大値Ｒm ＝Ｒ
1 ＋ωＭ2 ／２Ｌ2 をとる。
【００１８】また、式（２）より、
【数２】 が成立する。よって、等価抵抗ＲとＲ0 の関係は図２０
に示されているようになる。
【００１９】また、インダクタンスＬ0 については、式
（２）より、（δ2 Ｌ0 ／δＲ2 ）＞０であるから、イ
ンダクタンスＬ0 は等価抵抗Ｒの増加とともに単調に増
加し、Ｒ＝∞の時に最大になる。すなわち、
【数３】 となるので、等価抵抗ＲとインダクタンスＬ0 の関係
は、図２１に示されているようになる。
【００２０】ここで、もし、電力の角周波数ω1 ＜＜信
号の角周波数ω2 とすると、信号送信直列共振コンデン
サ５８および信号受信並列共振コンデンサ５９の電力の
角周波数ω1 によるインピーダンス１／ω1 Ｃ3 ，１／
ω1 Ｃ4 は大きくなる。
【００２１】なお、Ｃ3 、Ｃ4 は信号送信直列共振コン
デンサ５８、信号受信並列共振コンデンサ５９のキャパ
シタンスである。
【００２２】つまり図１９の等価回路における等価直列
抵抗Ｒが、信号送受信モードにおいてそれぞれ１／ω1
Ｃ3 ，１／ω1 Ｃ4 となるのでは、信号回路のコイル部
を除いた等価抵抗Ｌ1 を電力誘導コイル、Ｌ2 を信号誘
導コイルとすると、Ｒすなわち１／ω1 Ｃ3 ，１／ω1
Ｃ4 が大となる。このことにより信号回路のコイルから
見た出力側がオープン状態と同様になり、電力回路から
見た信号回路の影響は少なくなる。
【００２３】換言すれば、電力パワーが信号回路に吸収
されることが少なくなり、電力回路から見た信号回路の
影響は減る（もっとも信号回路から見た電力回路の影響
は残る）。
【００２４】ところが電力周波数が高いほど平滑コンデ
ンサ５４への充電回数が増加し、エネルギー伝達効率が
よくなるので、エネルギー伝達効率の観点からは、電力
周波数は高いことが要望される。
【００２５】しかし、“電力の角周波数ω1 ＜＜信号の
角周波数ω2 ”の条件を満たす必要があるので、電力周
波数信号の高周波数化に伴い信号周波数はさらに高く設
定せねばならなくなる。
【００２６】通常、ワイヤレス送受信システムで、安価
な電磁誘導方式で使用される周波数は、１００ｋＨｚか
ら１ＭＨｚ程度であり、安価なコイル設計の面からも、
この程度の周波数が望ましい。
【００２７】よって信号周波数を例えば４００ｋＨｚに
設定すると、“電力の角周波数ω1＜＜信号の角周波数
ω2 ”の条件を満たす必要があるので、電力周波数はせ
いぜい１００ｋＨｚ程度しかとれず、あまりエネルギー
伝達効率が上がらないということになる。
【００２８】また、１３．５６ＭＨｚのＩＳＭバンドを
電力伝送に使用すれば、電波法上も有利になり、大きな
電力を伝送することができるが、“電力の角周波数ω1
＜＜信号の角周波数ω2 ”の条件を満たすには、信号周
波数を更に上げねばならず、これは安価な回路およびコ
イル設計の面から云っても困難である。
【００２９】また、電力回路から見たインピーダンス
が、信号回路の送受信モードによって変化し、電力のエ
ネルギー伝達効率が変化すると云う問題点がある。
【００３０】図２２（ａ）、（ｂ）は２次側電力共振コ
ンデンサの等価直列抵抗Ｒｃを考慮した電力回路におけ
るＬＣ並列共振回路の等価回路を示している。
【００３１】この回路のインピーダンス｜Ｚ｜は式
（５）で表される。
【００３２】
【数４】
【００３３】ここで、電力誘導コイルのインダクタンス
Ｌが式（６）により示されるとき、｜Ｚ｜は最大｜Ｚ｜
max になり、共振条件を満たすことになる。この時のイ
ンピーダンス｜Ｚ｜max は式（７）により示される。
【００３４】
【数５】
【数６】 いま、等価直列抵抗Ｒｃは非常に小さいので、｜Ｚ｜ma
x は非常に大きな値となる。
【００３５】一方、整流回路５３から右側を見たインピ
ーダンス｜Ｚ｜S は平滑コンデンサ５４の容量が大きい
ために非常に小さい。
【００３６】ＬＣ並列共振回路から整流回路５３に最も
効率よく電力を引き出すためには、インピーダンスマッ
チングをとる必要があり、一般的には、図２２（ｂ）に
示されているように、マッチングコンデンサ１０１が挿
入される。マッチングコンデンサ１０１のキャパシタン
スＣを非常に小さい値とすれば、１／ωＣは大きな値と
なり、インピーダンスマッチングがとれる。
【００３７】しかし、上述したように信号回路の送受信
モードによってインダクタンスが変化するので、インピ
ーダンスマッチング用のキャパシタンスを信号回路の送
受信モードに応じて変える必要が生じる。
【００３８】また、コイル５１、５６がマグネットワイ
ヤ等の電線で手巻きまたは機械巻きで巻かれた巻線式の
ものであると、電線を巻くための工数がかかり、コスト
がかさむ。またコイル５１、５６がランダムに巻かれる
と、最も電圧のかかる入出力端が近いため、この部分の
浮遊容量が大きくなり、またマグネットワイヤ同士の距
離も近いため線間容量が大きくなり、コイルの自己共振
周波数が低くなって、高い周波数では使えなくなる。こ
のようなランダム巻きのコイルでは、せいぜい２００ｋ
Ｈｚ程度の周波数までしか使用できないと云う問題点が
ある。
【００３９】コイル５１、５６が多層プリント基板の各
層の同一位置にパターンニングされたパターンコイルに
より構成されると、パターン間の距離が近いために浮遊
容量が大きくなり、コイルの自己共振周波数が低くなっ
て、やはり高い周波数では使えないと云う問題点があ
る。
【００４０】この発明は、上述の如き問題点に着目して
なされたものであり、効率のよい電力伝送、信号伝送が
行えるワイヤレス送受信システム用２次側回路装置およ
び高周波特性がよいワイヤレス送受信システム用誘導コ
イルを得ることを目的としている。
【００４１】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明によるワイヤレス送受信システム用２次
側回路装置は、相互誘導により非接触で電力および信号
を１次側回路装置より伝送されるワイヤレス送受信シス
テム用２次側回路装置において、電力誘導コイルと、前
記電力誘導コイルに各々並列に接続された第１の電力共
振コンデンサおよび第２の電力共振コンデンサと、前記
電力誘導コイルと相互インダクタンスにより結合される
信号誘導コイルと、前記信号誘導コイルに直列に接続さ
れた送信用共振コンデンサと、前記信号誘導コイルに並
列に接続された受信用共振コンデンサと、送信モード・
受信モードによって前記送信用共振コンデンサと前記受
信用共振コンデンサの何れか一方の回路を選択的に閉成
する信号送受信切り替えスイッチと、送信モード・受信
モードによって前記第１の電力共振コンデンサと前記第
２の電力共振コンデンサの何れか一方の回路を選択的に
閉成する共振コンデンサ切り替えスイッチとを有してい
るものである。
【００４２】この発明によるワイヤレス送受信システム
用２次側回路装置では、送信モード・受信モードに応じ
て共振コンデンサ切り替えスイッチが第１の電力共振コ
ンデンサと第２の電力共振コンデンサの何れか一方の回
路を選択的に閉成する。これにより電力回路から見たイ
ンピーダンスが信号回路の送受信モードによって変化す
ることが、コンデンサ容量によって補償される。
【００４３】つぎの発明によるワイヤレス送受信システ
ム用２次側回路装置は、相互誘導により非接触で電力お
よび信号を１次側回路装置より伝送されるワイヤレス送
受信システム用２次側回路装置において、電力誘導コイ
ルと、前記電力誘導コイルに並列に接続された可変容量
コンデンサと、前記電力誘導コイルと相互インダクタン
スにより結合される信号誘導コイルと、前記信号誘導コ
イルに直列に接続された送信用共振コンデンサと、前記
信号誘導コイルに並列に接続された受信用共振コンデン
サと、送信モード・受信モードによって前記送信用共振
コンデンサと前記受信用共振コンデンサの何れか一方の
回路を選択的に閉成する信号送受信切り替えスイッチ
と、送信モード・受信モードによって前記可変容量コン
デンサの容量を変化させる制御手段とを有しているもの
である。
【００４４】この発明によるワイヤレス送受信システム
用２次側回路装置では、送信モード・受信モードに応じ
て制御手段によって可変容量コンデンサの容量が変化す
る。これにより電力回路から見たインピーダンスが信号
回路の送受信モードによって変化することが、コンデン
サ容量によって補償される。
【００４５】つぎの発明によるワイヤレス送受信システ
ム用２次側回路装置は、相互誘導により非接触で電力お
よび信号を１次側回路装置より伝送されるワイヤレス送
受信システム用２次側回路装置において、中間タップを
有するタップ付き電力誘導コイルと、前記タップ付き電
力誘導コイルに並列に接続された電力共振コンデンサ
と、前記電力誘導コイルと相互インダクタンスにより結
合される信号誘導コイルと、前記信号誘導コイルに直列
に接続された送信用共振コンデンサと、前記信号誘導コ
イルに並列に接続された受信用共振コンデンサと、送信
モード・受信モードによって前記送信用共振コンデンサ
と前記受信用共振コンデンサの何れか一方の回路を選択
的に閉成する信号送受信切り替えスイッチと、送信モー
ド・受信モードによって前記タップ付き電力誘導コイル
の端部と中間タップの何れか一方の回路を選択的に閉成
するインダクタンス切り替えスイッチとを有しているも
のである。
【００４６】この発明によるワイヤレス送受信システム
用２次側回路装置では、送信モード・受信モードに応じ
てインダクタンス切り替えスイッチがタップ付き電力誘
導コイルの端部と中間タップの何れか一方の回路を選択
的に閉成する。これにより電力回路から見たインピーダ
ンスが信号回路の送受信モードによって変化すること
が、タップ付き電力誘導コイルのインダクタンスによっ
て補償される。
【００４７】つぎの発明によるワイヤレス送受信システ
ム用２次側回路装置は、相互誘導により非接触で電力お
よび信号を１次側回路装置より伝送されるワイヤレス送
受信システム用２次側回路装置において、電力誘導コイ
ルと、前記電力誘導コイルに並列に接続された電力共振
コンデンサと、前記電力誘導コイルと相互インダクタン
スにより結合される信号誘導コイルと、前記信号誘導コ
イルに直列に接続された送信用共振コンデンサと、前記
信号誘導コイルに並列に接続された受信用共振コンデン
サと、送信モード・受信モードによって前記送信用共振
コンデンサと前記受信用共振コンデンサの何れか一方の
回路を選択的に閉成する信号送受信切り替えスイッチ
と、前記信号誘導コイルと前記送信用共振コンデンサと
の間に直列接続された高インピーダンス素子とを有して
いるものである。
【００４８】この発明によるワイヤレス送受信システム
用２次側回路装置では、高インピーダンス素子によって
送信モード時の等価抵抗が小さくなり、電力回路のパワ
ーが２次側信号コントローラのインピーダンスに消費さ
れることがなくなる。
【００４９】つぎの発明によるワイヤレス送受信システ
ム用２次側回路装置は、上述のワイヤレス送受信システ
ム用２次側回路装置において、前記高インピーダンス素
子は電力阻止コイルにより構成されているものである。
【００５０】この発明によるワイヤレス送受信システム
用２次側回路装置では、電力阻止コイルによって高イン
ピーダンス素子が有効に具現される。
【００５１】つぎの発明によるワイヤレス送受信システ
ム用２次側回路装置は、相互誘導により非接触で電力お
よび信号を１次側回路装置より伝送されるワイヤレス送
受信システム用２次側回路装置において、電力誘導コイ
ルと、前記電力誘導コイルに並列に接続された電力共振
コンデンサと、前記電力誘導コイルと相互インダクタン
スにより結合される信号誘導コイルと、前記信号誘導コ
イルに直列に接続された送信用共振コンデンサと、前記
信号誘導コイルに並列に接続された受信用共振コンデン
サと、送信モード・受信モードによって前記送信用共振
コンデンサと前記受信用共振コンデンサの何れか一方の
回路を選択的に閉成する信号送受信切り替えスイッチ
と、前記電力誘導コイルと前記電力共振コンデンサによ
る電力誘導用の並列共振回路の後段に接続された整流回
路と、前記電力誘導コイルと前記整流回路との間に各々
直列に接続された第１のインピダンスマッチングコンデ
ンサおよび第２のインピダンスマッチングコンデンサ
と、送信モード・受信モードによって前記第１のインピ
ダンスマッチングコンデンサと前記第２のインピダンス
マッチングコンデンサの何れか一方の回路を選択的に閉
成するインピダンスマッチングコンデンサ切り替えスイ
ッチとを有しているものである。
【００５２】この発明によるワイヤレス送受信システム
用２次側回路装置では、送信モード・受信モードに応じ
てインピダンスマッチング切り替えスイッチが第１のイ
ンピダンスマッチングコンデンサと第２のインピダンス
マッチングコンデンサの何れか一方の回路を選択的に閉
成する。これにより電力回路のコイル値が信号回路の送
受信モードによって変化することによって共振時の並列
共振インピーダンスが変化しても、整流回路とのインピ
ダンスマッチングがとれる。
【００５３】つぎの発明によるワイヤレス送受信システ
ム用２次側回路装置は、相互誘導により非接触で電力お
よび信号を１次側回路装置より伝送されるワイヤレス送
受信システム用２次側回路装置において、信号誘導コイ
ルの両側に電力誘導コイルが各々配置され、その二つの
電力誘導コイルを直列接続した回路に電力共振コンデン
サが並列に接続されているものである。
【００５４】この発明によるワイヤレス送受信システム
用２次側回路装置では、信号誘導コイルの両側に電力誘
導コイルが各々配置されている。このコイル配置によ
り、２次側回路装置において電力が先に立ち上がらねば
ならない条件が満たされる。
【００５５】つぎの発明によるワイヤレス送受信システ
ム用２次側回路装置は、相互誘導により非接触で電力お
よび信号を１次側回路装置より伝送されるワイヤレス送
受信システム用２次側回路装置において、信号誘導コイ
ルの両側に電力誘導コイルが各々配置され、その二つの
電力誘導コイルの各々に並列接続の電力共振コンデンサ
および整流回路が接続されているものである。
【００５６】この発明によるワイヤレス送受信システム
用２次側回路装置では、信号誘導コイルの両側に電力誘
導コイルが各々配置されている。このコイル配置によ
り、２次側回路装置において電力が先に立ち上がらねば
ならない条件が満たされる。しかも二つの電力誘導コイ
ルが各々個別に並列共振回路を構成し、その各々に整流
回路が接続されているから、片側の電力誘導コイルのみ
が動作しても不均衡を生じることがない。
【００５７】つぎの発明によるワイヤレス送受信システ
ム用２次側回路装置は、上述のワイヤレス送受信システ
ム用２次側回路装置において、前記信号誘導コイルと前
記電力誘導コイルは各々プリント基板上に形成された導
体ループパターンにより構成されているものである。
【００５８】この発明によるワイヤレス送受信システム
用２次側回路装置では、信号誘導コイルと電力誘導コイ
ルは各々プリント基板上に形成された導体ループパター
ンにより構成されている。
【００５９】つぎの発明によるワイヤレス送受信システ
ム用誘導コイルは、相互誘導により非接触で電力および
信号を１次側回路装置より２次側回路装置に伝送するワ
イヤレス送受信システム用誘導コイルにおいて、ｎ層の
多層プリント基板の各層に導体ループパターンが隣接層
間のものどうしで互いに所定間隔ずらして形成され、第
１層からｎ層まで互いに隣接する層間のものどうしで導
通接続されていることにより一つの誘導コイルが構成さ
れているものである。
【００６０】この発明によるワイヤレス送受信システム
用誘導コイルでは、第１層からｎ層まで互いに隣接する
層間の導体ループパターンどうしで導通接続されている
ことにより一つの誘導コイルが構成され、多層プリント
基板の各層における導体ループパターンは隣接層間のも
のどうしで互いに所定間隔ずれている。これにより線間
隔が広く、かつ最も電圧差のある入出力端部間を遠ざけ
るようにコイル設計することができる。
【００６１】つぎの発明によるワイヤレス送受信システ
ム用誘導コイルは、相互誘導により非接触で電力および
信号を１次側回路装置より２次側回路装置に伝送するワ
イヤレス送受信システム用誘導コイルにおいて、ｎ層の
多層プリント基板の各層に導体ループパターンが隣接層
間のものどうしで互いに所定間隔ずらして２ループずつ
形成され、第１層からｎ層まで互いに隣接する層間のも
のどうしで導通接続されていると共にｎ層から第１層ま
で互いに隣接する層間のものどうしで導通接続されてい
ることにより一つの誘導コイルが構成されているもので
ある。
【００６２】この発明によるワイヤレス送受信システム
用誘導コイルでは、第１層からｎ層まで互いに隣接する
層間の導体ループパターンどうしで導通接続されている
と共にｎ層から第１層まで互いに隣接する層間の導体ル
ープパターンどうしで導通接続されていることにより一
つの誘導コイルが構成され、多層プリント基板の各層に
おける導体ループパターンは隣接層間のものどうしで互
いに所定間隔ずれている。これにより線間隔が広く、か
つ最も電圧差のある入出力端部間を遠ざけるようにコイ
ル設計することができ、しかもパターン数を増やすこと
ができる。
【００６３】つぎの発明によるワイヤレス送受信システ
ム用誘導コイルは、相互誘導により非接触で電力および
信号を１次側回路装置より２次側回路装置に伝送するワ
イヤレス送受信システム用誘導コイルにおいて、導体ル
ープパターンをパターンニングされ、その導体ループパ
ターンの始端と終端とを基板の表裏同一位置に形成され
たプリント基板を複数枚有し、このプリント基板が絶縁
基板を挟んで重ね合わせられ、前記絶縁基板に係合装着
された接続金具により当該絶縁基板を挟んで隣接する一
方のプリント基板の終端と他方のプリント基板の始端と
が導通接続されているものである。
【００６４】この発明によるワイヤレス送受信システム
用誘導コイルでは、プリント基板が絶縁基板を挟んで重
ね合わせられ、その絶縁基板に係合装着された接続金具
によってこの絶縁基板を挟んで隣接する一方のプリント
基板の終端と他方のプリント基板の始端とが導通接続さ
れ、一つの誘導コイルが成立する。
【００６５】
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照してこの発
明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下に説明す
るこの発明の実施の形態において、上述の従来例と同一
構成の部分は、上述の従来例に付した符号と同一の符号
を付してその説明を省略する。
【００６６】（実施の形態１）図１はこの発明による２
次側回路装置を含むワイヤレス送受信システムの実施の
形態１を示している。２次側回路装置５０は、２次側電
力共振コンデンサとして、信号回路の送受信モードに応
じて最大電力を受信するために各々キャパシタンスを設
定された二つのコンデンサ６１、６２を有しており、コ
ンデンサ６１と６２との何れか一方が共振コンデンサ切
り替えスイッチ６３によって切り替え使用される。
【００６７】共振コンデンサ切り替えスイッチ６３は、
２次側信号コントローラ６０が出力する制御信号によっ
て、信号送受信切り替えスイッチ５７と同様に、信号受
信モード時には信号受信側接点ａに切り替わり、信号送
信モード時には信号送信側接点ｂに切り替わる。
【００６８】即ち、共振コンデンサ切り替えスイッチ６
３は、送信モード・受信モードによってコンデンサ６
１、６２の何れか一方の回路を選択的に閉成する。
【００６９】次に回路動作を説明する。
【００７０】２次側の信号回路は、受信モード時、送信
モード時に応じて並列共振あるいは直列共振をしている
ので、２次側の信号回路の送受信モードにおける信号の
角周波数ω2 は式（８）、（９）により表される。
【００７１】
【数７】 よっていま、電力の角周波数ω1 ＞＞信号の角周波数ω
2 とすると、Ｃ3 ＝Ｃ 4 である。
【００７２】信号回路におけるインダクタンスＬ2 から
右を見た見かけ上の抵抗Ｒは、受信モード時と送信モー
ド時とで式（１０）、（１１）により示される。
【００７３】
【数８】
【００７４】よって図１９における等価抵抗Ｒは受信モ
ード時と、送信モード時とで異なるため、式（２）にお
けるインダクタンスＬ0 も違った値になる。
【００７５】ゆえに図１に示されている回路における電
力回路のＬ1 は受信モード時と送信モード時とで異なる
ため、受信モード時、送信モード時を問わずに常に最適
な共振条件を満たすには、図１に示されているように、
共振コンデンサ切り替えスイッチ６３によってコンデン
サ６１と６２との何れか一方を切り替え使用することが
必要となる。
【００７６】共振コンデンサ切り替えスイッチ６３は、
２次側信号コントローラ６０が出力する制御信号によっ
て、信号送受信切り替えスイッチ５７と同様に、信号受
信モード時には信号受信側接点ａに切り替わり、信号送
信モード時には信号送信側接点ｂに切り替わるから、電
力回路から見たインピーダンスが信号回路の送受信モー
ドによって変化しても常に最適な共振条件が得られ、電
力のエネルギー伝達効率が変化することがなく、所定の
電力周波数をもって最大電力が引き出せるようになる。
【００７７】この実施の形態では、電力送信用の角周波
数ω1 を高く設定でき、１３．５６ＭＨｚのＩＳＭバン
ドを用いることができるので、規格上大きなパワーを送
信できる。
【００７８】（実施の形態２）図２はこの発明による２
次側回路装置を含むワイヤレス送受信システムの実施の
形態２を示している。この実施の形態では、２次側回路
装置５０における２次側電力共振コンデンサとして、バ
ラクタ等による可変容量コンデンサ６４が使用されてい
る。可変容量コンデンサ６４は、信号回路の送信モード
時、受信モード時を問わず常に最大電力を受信するため
に、信号回路の送受信モードに応じてその容量値を２次
側信号コントローラ６０によって制御される。
【００７９】上述のように２次側信号コントローラ６０
によって可変容量コンデンサ６４の容量値が制御される
ことにより、この場合も、電力回路から見たインピーダ
ンスが信号回路の送受信モードによって変化しても常に
最適な共振条件が得られ、電力のエネルギー伝達効率が
変化することがなく、所定の電力周波数をもって最大電
力が引き出せるようになる。
【００８０】この実施の形態でも、実施の形態１におけ
る場合と同等に、電力送信用の角周波数ω1 を高く設定
でき、１３．５６ＭＨｚのＩＳＭバンドを用いることが
できるので、規格上大きなパワーを送信できる。
【００８１】（実施の形態３）図３はこの発明による２
次側回路装置を含むワイヤレス送受信システムの実施の
形態３を示している。この実施の形態では、２次側回路
装置５０の電力誘導コイルがタップ付電力誘導コイル６
５により構成されている。
【００８２】タップ付電力誘導コイル６５は、端部６５
ａと中間タップ６５ｂの何れか一方を選択的にインダク
タンス切り替えスイッチ６６によって回路接続され、実
質的なインダクタンスＬ1 が変化する。
【００８３】インダクタンス切り替えスイッチ６６は２
次側信号コントローラ６０が出力する制御信号によって
信号送受信切り替えスイッチ５７と同様に信号回路の送
受信モードに応じて切り替わる。
【００８４】即ち、インダクタンス切り替えスイッチ６
６は、送信モード・受信モードによってタップ付き電力
誘導コイル６５の端部６５ａと中間タップ６５ｂの何れ
か一方の回路を選択的に閉成する。
【００８５】電力誘導の共振条件は式（１２）で示され
るから、所要の角周波数ω1 を得るためには、電力用の
共振回路におけるキャパシタンスＣ1 とインダクタンス
Ｌ1の少なくとも何れか一方が調整されればよい。この
実施の形態は、電力用の共振回路におけるキャパシタン
スを変化させることに代えてインダクタンスを変化させ
ている。
【００８６】
【数９】 この実施の形態では、２次側信号コントローラ６０が出
力する制御信号によってインダクタンス切り替えスイッ
チ６６が、信号送受信切り替えスイッチ５７と同様に、
信号受信モード時と信号送信モード時とで切り替わるこ
とにより、端部６５ａと中間タップ６５ｂの何れか一方
が回路接続され、電力用の共振回路における実質的なイ
ンダクタンスＬ1 が変化する。
【００８７】これにより、電力回路から見たインピーダ
ンスが信号回路の送受信モードによって変化しても常に
最適な共振条件が確保され、電力のエネルギー伝達効率
が変化することがなく、所定の電力周波数をもって最大
電力が引き出せるようになる。
【００８８】この実施の形態でも、実施の形態１におけ
る場合と同等に、電力送信用の角周波数ω1 を高く設定
でき、１３．５６ＭＨｚのＩＳＭバンドを用いることが
できるので、規格上大きなパワーを送信できる。
【００８９】（実施の形態４）図４はこの発明による２
次側回路装置を含むワイヤレス送受信システムの実施の
形態４を示している。この実施の形態では、２次側回路
装置５０の信号回路（送信回路）に高インピーダンスの
電力阻止コイル６７が２次側信号コイル５６と送信用共
振コンデンサ５８との間に直列に接続されている。
【００９０】電力の角周波数ω1 ＞＞信号の角周波数ω
2 であると、式（９）より式（１３）、（１４）が導か
れる。
【００９１】
【数１０】 Ｃ3 ＝Ｃ4 であるから、式（１４）は式（１５）に置き
換えることができる。
【００９２】
【数１１】 図１９における抵抗Ｒは信号回路のコイル部を除いた等
価抵抗であるから、式（１４）より受信モード時の等価
抵抗Ｒは式（１６）により表される。
【００９３】
【数１２】 これに対し、送信モード時の等価抵抗Ｒは、１／ω1 Ｃ
3 に２次側信号コントローラ６０のインピーダンスを加
えたものになるので、送信モード時の等価抵抗Ｒは式
（１７）により表される。
【００９４】
【数１３】 図１９の等価回路において、信号誘導コイルＬ2 の直列
抵抗Ｒ2 は非常に小さい値な値であることにより無視す
ると、式（１６）より、受信モード時の等価抵抗Ｒ
0 は、Ｒ＝０付近の値となる。なぜなら、式（１６）よ
り等価抵抗Ｒはω1Ｌ2 に比べて十分小さいからであ
る。受信モード時の等価抵抗Ｒ0 は式（１８）により示
される。
【００９５】
【数１４】 また、式（１５）に示されているように、ω1 Ｌ2 ＞＞
１／ω1 Ｃ3 なので、式（１７）より、送信モード時の
等価抵抗Ｒ0 は、１／ω1 Ｃ3 を無視して、ω 1 Ｌ2 ＝
（２次側信号コントローラ６０のインピーダンス）の時
に最大値をとり、式（１９）で表される。
【００９６】
【数１５】 この送信モード時の等価抵抗Ｒ0 は無視できない値とな
り、電力回路のパワーは２次側信号コントローラ６０の
インピーダンスに消費され、電力回路の電力が出なくな
る。
【００９７】そこで、図４に示されているように、送信
回路に高インピーダンスの電力阻止コイル６７を直列接
続することにより、図１９の等価回路における等価抵抗
Ｒは非常に大きい値となり、送信モード時の等価抵抗Ｒ
0 が小さくなって（Ｒ0 ＝Ｒ 1 で、Ｒ1 は概ね０）電力
回路のパワーは２次側信号コントローラ６０のインピー
ダンスに消費されることがなくなり、電力回路の電圧が
出るようになる。
【００９８】この実施の形態でも、実施の形態１におけ
る場合と同等に、電力送信用の角周波数ω1 を高く設定
でき、１３．５６ＭＨｚのＩＳＭバンドを用いることが
できるので、規格上大きなパワーを送信できる。
【００９９】なお、電力阻止コイル６７のインピーダン
スは、ω1 Ｌ3 で、電力の角周波数ω1 ＜＜信号の角周
波数ω2 の条件があるので、非常に大きな値となり、コ
イルを使用することは、この場合、都合がよい。
【０１００】（実施の形態５）図５はこの発明による２
次側回路装置を含むワイヤレス送受信システムの実施の
形態５を示している。この実施の形態では、二つのイン
ピーダンスマッチングコンデンサ６８、６９が設けられ
ており、インピーダンスマッチングコンデンサ６８と６
９の何れか一方がインピーダンスマッチングコンデンサ
切り替えスイッチ７０によって切り替え使用される。
【０１０１】インピーダンスマッチングコンデンサ切り
替えスイッチ７０は、２次側信号コントローラ６０が出
力する制御信号によって、信号送受信切り替えスイッチ
５７と同様に、信号受信モード時には信号受信側接点ａ
に切り替わり、信号送信モード時には信号送信側接点ｂ
に切り替わる。
【０１０２】即ち、インピーダンスマッチングコンデン
サ切り替えスイッチ７０は、送信モード・受信モードに
よってインピーダンスマッチングコンデンサ６８と６９
の何れか一方の回路を選択的に閉成する。
【０１０３】先に述べたように、電力側の並列共振回路
の共振時のインピーダンスが信号回路の送受信モードに
よって変化するので、整流回路５３とのインピーダンス
マッチングが取れなくなる。
【０１０４】この実施の形態では、２次側信号コントロ
ーラ６０によって制御されるインピーダンスマッチング
コンデンサ切り替えスイッチ７０により、インピーダン
スマッチングコンデンサ６８、６９を切り替え、最適な
インピーダンスマッチングコンデンサが選択されるか
ら、信号受信モード時と信号送信モード時の如何に拘ら
ず、適正なインピーダンスマッチングを取ることがで
き、電力誘導コイル５１と共振コンデンサ５２とによる
並列共振回路から整流回路５３へ最大限電力を引き出す
ことが可能になる。
【０１０５】（実施の形態６）図６（ａ）、（ｂ）はこ
の発明によるワイヤレス送受信システム用２次側回路装
置の実施の形態６を示している。これらの図において、
８０、８１は電力誘導コイルを、８２は信号誘導コイル
を各々示している。
【０１０６】電力誘導コイル８０、８１は信号誘導コイ
ル８２の両側に配置されている。電力誘導コイル８０と
８１は、互いに直列接続され、その直列回路に並列共振
コンデンサ５２を並列に接続されている。
【０１０７】電力誘導コイル８０、８１が信号誘導コイ
ル８２の両側に配置されていることにより、図１６に示
されているように、１次側回路装置１０に対し、２次側
回路装置５０があらゆる方向から接近しても、まず２次
側回路装置５０は１次側回路装置１０の磁束を電力誘導
コイル８０あるいは８１によって受け、電力を受信し、
電源が立ち上がらねばならぬと云う要求を満たすことに
なる。
【０１０８】（実施の形態７）図７（ａ）、（ｂ）はこ
の発明によるワイヤレス送受信システム用２次側回路装
置の実施の形態７を示している。この実施の形態におい
ても電力誘導コイル８０、８１は信号誘導コイル８２の
両側に配置されている。電力誘導コイル８０と８１には
各々個別に共振コンデンサ５２ａ、５２ｂと整流回路５
３ａ、５３ｂとが接続されており、電力誘導用の並列共
振回路ならびに整流回路が信号誘導コイル８２の両側に
２系統設けられている形態になっている。
【０１０９】この実施の形態では、実施の形態６に対
し、片方の電力誘導コイル、例えば電力誘導コイル８０
でのみ一次側からの磁束を受けても、安定して電力受信
の動作をする利点がある。
【０１１０】（実施の形態８）図８はこの発明によるワ
イヤレス送受信システム用２次側回路装置の実施の形態
８を示している。この実施の形態においては、電力誘導
コイル８０、８１、信号誘導コイル８２が各々プリント
基板８３にパターンニングされた導体ループパターン８
４により構成されている。
【０１１１】このように、電力誘導コイル８０、８１、
信号誘導コイル８２が各々プリント基板８３にパターン
ニングされた導体ループパターン８４により構成される
ことにより、工数の少ない安価なコイルが製作され得る
ようになる。
【０１１２】（実施の形態９）図９（ａ）、（ｂ）はこ
の発明によるワイヤレス送受信システム用誘導コイルの
実施の形態９を示している。この実施の形態では、多層
プリント基板８５の第１基板８６の表裏両層と第２基板
８７の表面１層の合計３層に各々導体ループパターン８
８、８９、９０が１ループずつ形成されている。
【０１１３】互いに隣接する導体ループパターン８８と
８９、８９と９０との間には、各々所定間隔ａが設けら
れ、換言すれば、平面視で、隣接層間のものどうしで互
いに所定間隔ａだけずれて配置され、導体ループパター
ンは８８→８９→９０の順で略螺旋状に連続し、導体ル
ープパターン８８と９０の端部が入出力端部９１、９２
になっている。
【０１１４】このようにすることで、線間隔を広く、か
つ最も電圧差のある入出力端部９１、９２間を遠ざける
ようにコイルを設計でき、周波数特性がよく、また工数
の少ない安価なコイルが製作され得るようになる。
【０１１５】（実施の形態１０）図１０（ａ）、（ｂ）
はこの発明によるワイヤレス送受信システム用誘導コイ
ルの実施の形態１０を示している。
【０１１６】この実施の形態では、多層プリント基板８
５の第１基板８６の裏面層に導体ループパターン８８
ａ、８８ｂが、第１基板８６の表面層に導体ループパタ
ーン８９ａ、８９ｂが、第２基板８７の表面層に導体ル
ープパターン９０ａ、９０ｂが各々形成されている。互
いに隣接する導体ループパターン８８ａと８９ａ、８９
ａと９０ａ、９０ｂと８９ｂ、８９ｂと８７ｂとの間に
は各々所定間隔ａが設けられ、導体ループパターンは８
８ａ→８９ａ→９０ａ→９０ｂ→８９ｂ→８８ｂの順で
略螺旋状に連続しており、導体ループパターン８８ａと
８８ｂの端部が入出力端部９１、９２になっている。
【０１１７】従ってこの場合のコイルは、第１基板８６
の裏面層（第１層）から導体ループパターン８８ａをも
って始まり、次に第１基板８６の表面層に導体ループパ
ターン８９ａ、第２基板８７の表面層（ｎ層）の導体ル
ープパターン９０ａ、９０ｂにつながり、第２基板８７
の表面層（ｎ層）の導体ループパターン９０ｂより第１
基板８６の表面層の導体ループパターン８９ｂ、第１基
板８６の裏面層（第１層）の導体ループパターン８６ｂ
に戻り、多層プリント基板８５の第１層基板８６と第２
層基板８７とを往復している。
【０１１８】このようにすることで、実施の形態６にお
ける場合と同等に線間隔を広く、かつ最も電圧差のある
入出力端部９１、９２間を遠ざけるようにコイルを設計
でき、しかもループが多層プリント基板８５の第１層基
板８６と第２層基板８７とを往復することで、ターン数
を増やすことができる。よって、周波数特性がよく、イ
ンダクタンスの大きい、また工数の少ない安価なコイル
が製作され得るようになる。
【０１１９】（実施の形態１１）図１１（ａ）、
（ｂ）、図１２（ａ）、（ｂ）はこの発明によるワイヤ
レス送受信システム用誘導コイルの実施の形態１１を示
している。この実施の形態では、上述の実施の形態９、
１０におけるように導体ループパターン（図示省略）を
形成されたプリント基板９５におけるコイルの始端、即
ち入力端子９１と、終端、即ち出力端子９２とにリード
パターン９３、９４が形成されている。このリードパタ
ーン９３、９４はプリント基板９５の表裏において平面
視で同一位置に位置する接続端９３ａ、９４ａを有して
いる。
【０１２０】このプリント基板９５は、図１２（ａ）、
（ｂ）に示されているように、同じ仕様ものを複数枚、
絶縁基板９６を挟んで上下に積み重ねて使用される。絶
縁基板９６を挟んで上下に隣接する一方（上側）のプリ
ント基板９５の出力端子９２と他方（下側）のプリント
基板９５の入力端子９１とは、絶縁基板９６を上下に跨
いて絶縁基板９６に係合装着されたコ形の接続金具９７
により導通接続されている。
【０１２１】この実施の形態では、プリント基板９５の
枚数を増やすことによりターン数を増やすことができる
から、周波数特性がよく、インダクタイスの大きい、ま
た安価な例えば２層基板を用いることができ、安価なコ
イルが製作され得るようになる。
【０１２２】なお、上述の実施の形態９〜１１に示され
ているコイルは、実施の形態８に示されているような形
態のコイルとして構成することが可能である。
【０１２３】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明によるワイヤレス送受信システム用２次側回路装置で
は、送信モード・受信モードに応じて共振コンデンサ切
り替えスイッチが第１の電力共振コンデンサと第２の電
力共振コンデンサの何れか一方の回路を選択的に閉成す
るから、電力回路から見たインピーダンスが信号回路の
送受信モードによって変化することがコンデンサ容量に
よって補償され、電力のエネルギー伝達効率が向上す
る。
【０１２４】つぎの発明によるワイヤレス送受信システ
ム用２次側回路装置においては、送信モード・受信モー
ドに応じて制御手段によって可変容量コンデンサの容量
が変化するから、電力回路から見たインピーダンスが信
号回路の送受信モードによって変化することがコンデン
サ容量によって補償され、電力のエネルギー伝達効率が
向上する。
【０１２５】つぎの発明によるワイヤレス送受信システ
ム用２次側回路装置においては、送信モード・受信モー
ドに応じてインダクタンス切り替えスイッチがタップ付
き電力誘導コイルの端部と中間タップの何れか一方の回
路が選択的に閉成するから、電力回路から見たインピー
ダンスが信号回路の送受信モードによって変化すること
がタップ付き電力誘導コイルのインダクタンスによって
補償され、電力のエネルギー伝達効率が向上する。
【０１２６】つぎの発明によるワイヤレス送受信システ
ム用２次側回路装置においては、高インピーダンス素子
によって送信モード時の等価抵抗が小さくなり、電力回
路のパワーが２次側信号コントローラのインピーダンス
に消費されることがなくなり、電力回路の電圧が出るよ
うになり、エネルギー伝達効率がよい回路が得られる。
【０１２７】つぎの発明によるワイヤレス送受信システ
ム用２次側回路装置においては、電力阻止コイルによっ
て高インピーダンス素子が有効に具現される。
【０１２８】つぎの発明によるワイヤレス送受信システ
ム用２次側回路装置においては、送信モード・受信モー
ドに応じてインピダンスマッチング切り替えスイッチが
第１のインピダンスマッチングコンデンサと第２のイン
ピダンスマッチングコンデンサの何れか一方の回路を選
択的に閉成するから、電力回路のコイル値が信号回路の
送受信モードによって変化し、共振時の並列共振インピ
ーダンスが変化しても整流回路とのインピーダンスマッ
チングがとれる。これにより並列共振回路から整流回路
へ最大限電力を引き出すことができる。
【０１２９】つぎの発明によるワイヤレス送受信システ
ム用２次側回路装置においては、信号誘導コイルの両側
に電力誘導コイルが各々配置されているから、２次側回
路装置において電力が先に立ち上がらねばならない条件
が満たされる。
【０１３０】つぎの発明によるワイヤレス送受信システ
ム用２次側回路装置においては、信号誘導コイルの両側
に電力誘導コイルが各々配置されているから、２次側回
路装置において電力が先に立ち上がらねばならない条件
が満たされ、しかも二つの電力誘導コイルが各々個別に
並列共振回路を構成し、その各々に整流回路が接続され
ているから、片側の電力誘導コイルのみが動作しても不
均衡を生じることがない。
【０１３１】つぎの発明によるワイヤレス送受信システ
ム用２次側回路装置においては、信号誘導コイルと電力
誘導コイルは各々プリント基板上に形成された導体ルー
プパターンにより構成されているから、安価なコイルが
製作され得るようになる。
【０１３２】つぎの発明によるワイヤレス送受信システ
ム用誘導コイルにおいては、第１層からｎ層まで互いに
隣接する層間の導体ループパターンどうしで導通接続さ
れていることにより一つの誘導コイルが構成され、多層
プリント基板の各層における導体ループパターンは隣接
層間のものどうしで互いに所定間隔ずれているから、線
間隔が広く、かつ最も電圧差のある入出力端部間を遠ざ
けるようにコイル設計することができ、周波数特性がよ
く、工数の少ない安価なコイルが製作され得るようにな
る。
【０１３３】つぎの発明によるワイヤレス送受信システ
ム用誘導コイルにおいては、第１層からｎ層まで互いに
隣接する層間の導体ループパターンどうしで導通接続さ
れていると共にｎ層から第１層まで互いに隣接する層間
の導体ループパターンどうしで導通接続されていること
により一つの誘導コイルが構成され、多層プリント基板
の各層における導体ループパターンは隣接層間のものど
うしで互いに所定間隔ずれているから、線間隔が広く、
かつ最も電圧差のある入出力端部間を遠ざけるようにコ
イル設計することができ、しかもターン数を増やすこと
ができ、周波数特性がよく、インダクタンスの大きい、
また工数の少ない安価なコイルが製作され得るようにな
る。
【０１３４】つぎの発明によるワイヤレス送受信システ
ム用誘導コイルにおいては、プリント基板が絶縁基板を
挟んで重ね合わせられ、その絶縁基板に係合装着された
接続金具によってこの絶縁基板を挟んで隣接する一方の
プリント基板の終端と他方のプリント基板の始端とが導
通接続され、一つの誘導コイルが成立するから、プリン
ト基板の枚数を増やすことによりターン数を無条件に増
やすことができ、周波数特性がよく、インダクタイスの
大きい、また安価な例えば２層基板を用いることがで
き、安価なコイルが製作され得るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による２次側回路装置を含むワイヤ
レス送受信システムの実施の形態１を示す回路図であ
る。
【図２】 この発明による２次側回路装置を含むワイヤ
レス送受信システムの実施の形態２を示す回路図であ
る。
【図３】 この発明による２次側回路装置を含むワイヤ
レス送受信システムの実施の形態３を示す回路図であ
る。
【図４】 この発明による２次側回路装置を含むワイヤ
レス送受信システムの実施の形態４を示す回路図であ
る。
【図５】 この発明による２次側回路装置を含むワイヤ
レス送受信システムの実施の形態５を示す回路図であ
る。
【図６】 （ａ）はこの発明によるワイヤレス送受信シ
ステム用２次側回路装置の実施の形態６を示すコイル部
分の構成図、（ｂ）はその回路図である。
【図７】 （ａ）はこの発明によるワイヤレス送受信シ
ステム用２次側回路装置の実施の形態７を示すコイル部
分の構成図、（ｂ）はその回路図である。
【図８】 この発明によるワイヤレス送受信システム用
２次側回路装置の実施の形態８を示すコイル部分の構成
図である。
【図９】 （ａ）はこの発明によるワイヤレス送受信シ
ステム用誘導コイルの実施の形態９を示す平面図、
（ｂ）は図９（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図１０】 （ａ）はこの発明によるワイヤレス送受信
システム用誘導コイルの実施の形態１０を示す平面図、
（ｂ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図１１】 （ａ）はこの発明によるワイヤレス送受信
システム用誘導コイルの実施の形態１１を示す基板単体
の平面図、（ｂ）はその正面図である。
【図１２】 （ａ）はこの発明によるワイヤレス送受信
システム用誘導コイルの実施の形態１１を示す基板組み
合わせ状態の正面図、（ｂ）はその側面図である。
【図１３】 従来における２次側回路装置を含むワイヤ
レス送受信システムを示す回路図である。
【図１４】 時分割制御方式の動作タイミングを示すタ
イミングチャートである。
【図１５】 従来における２次側回路装置のコイル部分
を示す平面図である。
【図１６】 ワイヤレス送受信システムの使用例を示す
説明図である。
【図１７】 （ａ）は電線で巻かれたコイルの概念図、
（ｂ）はその外形図である。
【図１８】 （ａ）は従来のプリント基板コイルの平面
図、（ｂ）は図１８（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図１９】 電力回路の出力側から見た２次側回路装置
の等価回路図である。
【図２０】 ２次側回路装置のインピーダンス特性を示
すグラフである。
【図２１】 ２次側回路装置の等価抵抗とインダクタン
スとの関係を示すグラフである。
【図２２】 （ａ）は２次側電力共振コンデンサの等価
直列抵抗を考慮した電力回路におけるＬＣ並列共振回路
の等価回路図、（ｂ）はその全体回路図である。
【符号の説明】
１０ １次側回路装置，１１ １次側コントローラ，１
２ 電力アンプ，１３１次側コイル，５０ ２次側回路
装置，５１ ２次側電力受信コイル（電力誘導コイ
ル），５２ ２次側電力共振コンデンサ，５３ 整流回
路，５４ 平滑コンデンサ，５５ ２次側負荷，５６
２次側信号コイル（信号誘導コイル），５７ 信号送受
信切り替えスイッチ，５８ 信号送信直列共振コンデン
サ，５９信号受信並列共振コンデンサ，６０ ２次側信
号コントローラ，６１，６２ コンデンサ，６３ 共振
コンデンサ切り替えスイッチ，６４ 可変容量コンデン
サ，６５ タップ付電力誘導コイル，６６ インダクタ
ンス切り替えスイッチ，６７ 電力阻止コイル ６８，
６９ インピーダンスマッチングコンデンサ，７０イン
ピーダンスマッチングコンデンサ切り替えスイッチ，８
０，８１ 電力誘導コイル，８２ 信号誘導コイル，８
３ プリント基板，８４ 導体ループパターン，８５
多層プリント基板，８６ 第１基板，８７ 第２基板，
８８，８９，９０，８８ａ，８８ｂ，８９ａ，８９ｂ，
９０ａ，９０ｂ 導体ループパターン，９１ 入力端
部，９２ 出力端部 ９３，９４ リードパターン，９
５ プリント基板，９６ 絶縁基板，９７ 接続金具
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年１２月３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】上述の第２の従来例では、２次側電力受信
コイル５１と２次側信号コイル５６との物理的な結合係
数を下げるべく、２次側電力受信コイル５１と２次側信
号コイル５６との距離を離すため、２次側回路装置５０
のサイズが大きくなると云う問題点が生じる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】つまり図１９の等価回路における等価直列
抵抗Ｒが、信号送受信モードにおいてそれぞれ１／ω1
Ｃ3 ，１／ω1 Ｃ4 となるので、信号回路のコイル部を
除いた等価抵抗Ｌ1 を電力誘導コイル、Ｌ2 を信号誘導
コイルとすると、Ｒすなわち１／ω1 Ｃ3 ，１／ω1 Ｃ
4 が大となる。このことにより信号回路のコイルから見
た出力側がオープン状態と同様になり、電力回路から見
た信号回路の影響は少なくなる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１１６】この実施の形態では、多層プリント基板８
５の第１基板８６の裏面層に導体ループパターン８８
ａ、８８ｂが、第１基板８６の表面層の導体ループパタ
ーン８９ａ、８９ｂが、第２基板８７の表面層に導体ル
ープパターン９０ａ、９０ｂが各々形成されている。互
いに隣接する導体ループパターン８８ａと８９ａ、８９
ａと９０ａ、９０ｂと８９ｂ、８９ｂと８８ｂとの間に
は各々所定間隔ａが設けられ、導体ループパターンは８
８ａ→８９ａ→９０ａ→９０ｂ→８９ｂ→８８ｂの順で
略螺旋状に連続しており、導体ループパターン８８ａと
８８ｂの端部が入出力端部９１、９２になっている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１１７】従ってこの場合のコイルは、第１基板８６
の裏面層（第１層）から導体ループパターン８８ａをも
って始まり、次に第１基板８６の表面層に導体ループパ
ターン８９ａ、第２基板８７の表面層（ｎ層）の導体ル
ープパターン９０ａ、９０ｂにつながり、第２基板８７
の表面層（ｎ層）の導体ループパターン９０ｂより第１
基板８６の表面層の導体ループパターン８９ｂ、第１基
板８６の裏面層（第１層）の導体ループパターン８８ｂ
に戻り、多層プリント基板８５の第１層基板８６と第２
層基板８７とを往復している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１１８】このようにすることで、実施の形態６にお
ける場合と同等に線間隔を広く、かつ最も電圧差のある
入出力端部９１、９２間を遠ざけるようにコイルを設計
でき、しかもループが多層プリント基板８５の第１層基
板８６と第２層基板８７とを往復することで、パターン
数を増やすことができる。よって、周波数特性がよく、
インダクタンスの大きい、また工数の少ない安価なコイ
ルが製作され得るようになる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１２１】この実施の形態では、プリント基板９５の
枚数を増やすことによりパターン数を増やすことができ
るから、周波数特性がよく、インダクタイスの大きい、
また安価な例えば２層基板を用いることができ、安価な
コイルが製作され得るようになる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１３３】つぎの発明によるワイヤレス送受信システ
ム用誘導コイルにおいては、第１層からｎ層まで互いに
隣接する層間の導体ループパターンどうしで導通接続さ
れていると共にｎ層から第１層まで互いに隣接する層間
の導体ループパターンどうしで導通接続されていること
により一つの誘導コイルが構成され、多層プリント基板
の各層における導体ループパターンは隣接層間のものど
うしで互いに所定間隔ずれているから、線間隔が広く、
かつ最も電圧差のある入出力端部間を遠ざけるようにコ
イル設計することができ、しかもパターン数を増やすこ
とができ、周波数特性がよく、インダクタンスの大き
い、また工数の少ない安価なコイルが製作され得るよう
になる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１３４】つぎの発明によるワイヤレス送受信システ
ム用誘導コイルにおいては、プリント基板が絶縁基板を
挟んで重ね合わせられ、その絶縁基板に係合装着された
接続金具によってこの絶縁基板を挟んで隣接する一方の
プリント基板の終端と他方のプリント基板の始端とが導
通接続され、一つの誘導コイルが成立するから、プリン
ト基板の枚数を増やすことによりパターン数を無条件に
増やすことができ、周波数特性がよく、インダクタンス
の大きい、また安価な例えば２層基板を用いることがで
き、安価なコイルが製作され得るようになる。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 相互誘導により非接触で電力および信号
    を１次側回路装置より伝送されるワイヤレス送受信シス
    テム用２次側回路装置において、 電力誘導コイルと、 前記電力誘導コイルに各々並列に接続された第１の電力
    共振コンデンサおよび第２の電力共振コンデンサと、 前記電力誘導コイルと相互インダクタンスにより結合さ
    れる信号誘導コイルと、 前記信号誘導コイルに直列に接続された送信用共振コン
    デンサと、 前記信号誘導コイルに並列に接続された受信用共振コン
    デンサと、 送信モード・受信モードによって前記送信用共振コンデ
    ンサと前記受信用共振コンデンサの何れか一方の回路を
    選択的に閉成する信号送受信切り替えスイッチと、 送信モード・受信モードによって前記第１の電力共振コ
    ンデンサと前記第２の電力共振コンデンサの何れか一方
    の回路を選択的に閉成する共振コンデンサ切り替えスイ
    ッチと、 を有していることを特徴とするワイヤレス送受信システ
    ム用２次側回路装置。
  2. 【請求項２】 相互誘導により非接触で電力および信号
    を１次側回路装置より伝送されるワイヤレス送受信シス
    テム用２次側回路装置において、 電力誘導コイルと、 前記電力誘導コイルに並列に接続された可変容量コンデ
    ンサと、 前記電力誘導コイルと相互インダクタンスにより結合さ
    れる信号誘導コイルと、 前記信号誘導コイルに直列に接続された送信用共振コン
    デンサと、 前記信号誘導コイルに並列に接続された受信用共振コン
    デンサと、 送信モード・受信モードによって前記送信用共振コンデ
    ンサと前記受信用共振コンデンサの何れか一方の回路を
    選択的に閉成する信号送受信切り替えスイッチと、 送信モード・受信モードによって前記可変容量コンデン
    サの容量を変化させる制御手段と、 を有していることを特徴とするワイヤレス送受信システ
    ム用２次側回路装置。
  3. 【請求項３】 相互誘導により非接触で電力および信号
    を１次側回路装置より伝送されるワイヤレス送受信シス
    テム用２次側回路装置において、 中間タップを有するタップ付き電力誘導コイルと、 前記タップ付き電力誘導コイルに並列に接続された電力
    共振コンデンサと、 前記電力誘導コイルと相互インダクタンスにより結合さ
    れる信号誘導コイルと、 前記信号誘導コイルに直列に接続された送信用共振コン
    デンサと、 前記信号誘導コイルに並列に接続された受信用共振コン
    デンサと、 送信モード・受信モードによって前記送信用共振コンデ
    ンサと前記受信用共振コンデンサの何れか一方の回路を
    選択的に閉成する信号送受信切り替えスイッチと、 送信モード・受信モードによって前記タップ付き電力誘
    導コイルの端部と中間タップの何れか一方の回路を選択
    的に閉成するインダクタンス切り替えスイッチと、 を有していることを特徴とするワイヤレス送受信システ
    ム用２次側回路装置。
  4. 【請求項４】 相互誘導により非接触で電力および信号
    を１次側回路装置より伝送されるワイヤレス送受信シス
    テム用２次側回路装置において、 電力誘導コイルと、 前記電力誘導コイルに並列に接続された電力共振コンデ
    ンサと、 前記電力誘導コイルと相互インダクタンスにより結合さ
    れる信号誘導コイルと、 前記信号誘導コイルに直列に接続された送信用共振コン
    デンサと、 前記信号誘導コイルに並列に接続された受信用共振コン
    デンサと、 送信モード・受信モードによって前記送信用共振コンデ
    ンサと前記受信用共振コンデンサの何れか一方の回路を
    選択的に閉成する信号送受信切り替えスイッチと、 前記信号誘導コイルと前記送信用共振コンデンサとの間
    に直列接続された高インピーダンス素子と、 を有していることを特徴とするワイヤレス送受信システ
    ム用２次側回路装置。
  5. 【請求項５】 前記高インピーダンス素子は電力阻止コ
    イルにより構成されていることを特徴とする請求項４に
    記載のワイヤレス送受信システム用２次側回路装置。
  6. 【請求項６】 相互誘導により非接触で電力および信号
    を１次側回路装置より伝送されるワイヤレス送受信シス
    テム用２次側回路装置において、 電力誘導コイルと、 前記電力誘導コイルに並列に接続された電力共振コンデ
    ンサと、 前記電力誘導コイルと相互インダクタンスにより結合さ
    れる信号誘導コイルと、 前記信号誘導コイルに直列に接続された送信用共振コン
    デンサと、 前記信号誘導コイルに並列に接続された受信用共振コン
    デンサと、 送信モード・受信モードによって前記送信用共振コンデ
    ンサと前記受信用共振コンデンサの何れか一方の回路を
    選択的に閉成する信号送受信切り替えスイッチと、 前記電力誘導コイルと前記電力共振コンデンサによる電
    力誘導用の並列共振回路の後段に接続された整流回路
    と、 前記電力誘導コイルと前記整流回路との間に各々直列に
    接続された第１のインピダンスマッチングコンデンサお
    よび第２のインピダンスマッチングコンデンサと、 送信モード・受信モードによって前記第１のインピダン
    スマッチングコンデンサと前記第２のインピダンスマッ
    チングコンデンサの何れか一方の回路を選択的に閉成す
    るインピダンスマッチングコンデンサ切り替えスイッチ
    と、 を有していることを特徴とするワイヤレス送受信システ
    ム用２次側回路装置。
  7. 【請求項７】 相互誘導により非接触で電力および信号
    を１次側回路装置より伝送されるワイヤレス送受信シス
    テム用２次側回路装置において、 信号誘導コイルの両側に電力誘導コイルが各々配置さ
    れ、その二つの電力誘導コイルを直列接続した回路に電
    力共振コンデンサが並列に接続されていることを特徴と
    するワイヤレス送受信システム用２次側回路装置。
  8. 【請求項８】 相互誘導により非接触で電力および信号
    を１次側回路装置より伝送されるワイヤレス送受信シス
    テム用２次側回路装置において、 信号誘導コイルの両側に電力誘導コイルが各々配置さ
    れ、その二つの電力誘導コイルの各々に並列接続の電力
    共振コンデンサおよび整流回路が接続されていることを
    特徴とするワイヤレス送受信システム用２次側回路装
    置。
  9. 【請求項９】 前記信号誘導コイルと前記電力誘導コイ
    ルは各々プリント基板上に形成された導体ループパター
    ンにより構成されていることを特徴とする請求項７また
    は８に記載のワイヤレス送受信システム用２次側回路装
    置。
  10. 【請求項１０】 相互誘導により非接触で電力および信
    号を１次側回路装置より２次側回路装置に伝送するワイ
    ヤレス送受信システム用誘導コイルにおいて、 ｎ層の多層プリント基板の各層に導体ループパターンが
    隣接層間のものどうしで互いに所定間隔ずらして形成さ
    れ、第１層からｎ層まで互いに隣接する層間のものどう
    しで導通接続されていることにより一つの誘導コイルが
    構成されていることを特徴とするワイヤレス送受信シス
    テム用誘導コイル。
  11. 【請求項１１】 相互誘導により非接触で電力および信
    号を１次側回路装置より２次側回路装置に伝送するワイ
    ヤレス送受信システム用誘導コイルにおいて、 ｎ層の多層プリント基板の各層に導体ループパターンが
    隣接層間のものどうしで互いに所定間隔ずらして２ルー
    プずつ形成され、第１層からｎ層まで互いに隣接する層
    間のものどうしで導通接続されていると共にｎ層から第
    １層まで互いに隣接する層間のものどうしで導通接続さ
    れていることにより一つの誘導コイルが構成されている
    ことを特徴とするワイヤレス送受信システム用誘導コイ
    ル。
  12. 【請求項１２】 相互誘導により非接触で電力および信
    号を１次側回路装置より２次側回路装置に伝送するワイ
    ヤレス送受信システム用誘導コイルにおいて、 導体ループパターンをパターンニングされ、その導体ル
    ープパターンの始端と終端とを基板の表裏同一位置に形
    成されたプリント基板を複数枚有し、このプリント基板
    が絶縁基板を挟んで重ね合わせられ、前記絶縁基板に係
    合装着された接続金具により当該絶縁基板を挟んで隣接
    する一方のプリント基板の終端と他方のプリント基板の
    始端とが導通接続されていることを特徴とするワイヤレ
    ス送受信システム用誘導コイル。
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