專利名稱：天線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在磁共振型無線電カ傳輸系統(tǒng)中使用并用于發(fā)射/接收電カ的天線。
背景技術：
近年來，已經(jīng)有力地開發(fā)了未使用電源電纜等而無線傳輸電カ(電能)的技木。在無線傳輸電カ的各種類型的方法中，有ー種被稱為磁共振方法的技術，其受到了廣泛的關注。麻省理工學院的研究小組于2007年提出了磁共振方法，并且在例如PCT申請?zhí)?009-501510 (JP-A-2009-501510)的公開的日語翻譯中描述了相關技術。
在磁共振無線電カ傳輸系統(tǒng)中，發(fā)射天線的共振頻率與接收天線的共振頻率被設置為相互相等，且使用具有高Q因數(shù)(大于等于100)的天線，由此能量被有效地從發(fā)射天線發(fā)射到接收天線。優(yōu)勢之一是傳輸電カ的距離是幾十厘米到幾米。已經(jīng)提出了關于上述磁共振無線電カ傳輸系統(tǒng)中使用的天線的具體構造的幾種建議。例如，日本專利申請公開號2010-73976 (JP-A-2010-73976)描述了用于無線傳輸系統(tǒng)中的、將電カ從電カ提供電路無線發(fā)射至電カ接收電路的通信線圈的結(jié)構，為電力提供電路和電カ接收電路中的每個都設置了通信線圈，其中通信線圈包括由具有大于等于I的相對介電常數(shù)的材料制成的印制電路板、設置在印制電路板的第一層且包括帶有至少ー個環(huán)的導電圖案的初級線圈、以及設置在印制電路板的第二層且由螺旋導電圖案形成的共振線圈。當如上所述的磁共振電カ傳輸系統(tǒng)被用來將電カ提供至車輛(諸如純電動車輛(EV)和混合電動車輛(HEV))時，可以想到，發(fā)射天線被埋在地下而接收天線被安裝在車輛的底部上。然而在JP-A-2009-501510描述的線圈結(jié)構中，沒有實現(xiàn)用于將線圈安裝到由金屬制造的車輛的底部上的設計優(yōu)化，因此，當在線圈被安裝在車輛的底部的狀態(tài)中使用線圈時，限制了電カ傳輸效率。另外,在用于傳統(tǒng)電カ傳輸系統(tǒng)的電カ傳輸天線中，作為電カ傳輸?shù)闹匾獏?shù)的Q (quality factor,品質(zhì)因數(shù))的值并不總是高,且電カ傳輸效率可能低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面是ー種天線，該天線包括箱體，箱體具有底板部、從底板部延伸的側(cè)板部以及被側(cè)板部環(huán)繞的開ロ部；磁共振天線部，磁共振天線部被安置在箱體中；以及磁屏蔽體，磁屏蔽體被布置在比磁共振天線部更靠近開ロ部的側(cè)上。在上述第一方面的天線中，可以采用以下構造比磁共振天線部更靠近開ロ部的側(cè)是關于磁共振天線部的上側(cè)，且天線被構造為在開ロ部處附接于車輛底部。在上述第一方面的天線中，可以采用以下構造開ロ部被布置在磁共振天線部的下方，且比磁共振天線部更靠近開ロ部的側(cè)是關于磁共振天線部的下側(cè)。優(yōu)選的是，上述第一方面的天線還包括在箱體的上側(cè)處覆蓋箱體的金屬體。本發(fā)明的第二方面是ー種天線，該天線包括箱體，箱體具有底板部和從底板部延伸的側(cè)板部；線圈單元，線圈單元被安置在箱體中；平板狀金屬屏蔽體，平板狀金屬屏蔽體被布置在線圈單元上方且具有孔部；以及金屬體，金屬體在箱體的上側(cè)處覆蓋箱體。本發(fā)明的第三方面是ー種天線，該天線包括箱體，箱體具有底板部、從底板部延伸的側(cè)板部的箱體以及被側(cè)板部環(huán)繞的上開ロ部；線圈單元，線圈單元被安置在箱體中；以及磁屏蔽體，磁屏蔽體被布置在線圈單元上方且具有多個金屬屏蔽片。優(yōu)選的是，上述第三方面的天線還包括在箱體的上側(cè)處覆蓋箱體的金屬體。本發(fā)明的第四方面是ー種天線，該天線包括箱體，箱體具有底板部和從底板部延伸的側(cè)板部；磁共振天線部，磁共振天線部被安置在箱體中；以及磁屏蔽體，磁屏蔽體被布置在磁共振天線部的上方以與磁共振天線部相隔第一距離。優(yōu)選的是，上述第四方面的天線還包括被布置在磁屏蔽體的上方以與磁屏蔽體相隔第二距離的金屬體。
優(yōu)選的是，在上述第四方面的天線中，第一距離大于第二距離。優(yōu)選地是，在上述第一至第四方面的天線中，金屬體包括多個金屬片。優(yōu)選地是，在上述第一至第四方面的天線中，不相互接觸的多個散熱部件被布置在側(cè)板部上。優(yōu)選地是，在上述第一至第四方面的天線中，Q因數(shù)大于等于100。本發(fā)明的第五方面是ー種天線，該天線包括基座，基座具有第一表面和關于第一表面是背面的第二表面；第一表面導電部，第一表面導電部被形成在基部的第一表面上，且第一表面導電部的兩端是第一表面第一端部和第一表面第二端部；第二表面導電部，第二表面導電部被形成在基部的第二表面上，且第二表面導電部的兩端是第二表面第一端部和第二表面第二端部，其中當從第一表面?zhèn)韧该鞯赜^看第二表面的方向時，第二表面導電部與第一表面導電部重合；第一通孔傳導部，第一通孔傳導部在第一表面和第二表面之間貫穿，允許第一表面第一端部和第二表面第一端部相互電連接；以及第二通孔傳導部，第二通孔傳導部在第一表面和第二表面之間貫穿，允許第一表面第二端部和第二表面第二端部相互電連接。本發(fā)明的第六方面是天線，該天線包括多個導電部，多個導電部以插入相鄰導電部之間的基部而分層，每個導電部具有第一端部和第二端部；貫穿基部且允許多個導電部的多個第一端部相互電連接的通孔傳導部；以及貫穿基部且允許多個導電部的多個第二端部相互電連接的通孔傳導部，其中當沿著分層方向透明地觀看多個導電部時全部的多個導電部相互重合。當磁屏蔽體被布置在線圈單元上方時，即便將天線安裝在車輛的底部上，也抑制了車身的金屬部件的影響，且天線的Q因數(shù)被保持為高，這使得可以有效地發(fā)射電力。使用諸如阻抗分析儀的測量工具測量天線的Q因數(shù)。另外，當設置了覆蓋上開ロ部的金屬體時，不管安裝有天線的車輛的類型如何均可以穩(wěn)定地傳輸電力。當金屬體包括多個金屬片時,可以更加有效地發(fā)射電力。當布置了多個不相互接觸的散熱部件時，可以有效地散去線圈單元生成的熱量并同時有效地發(fā)射電力。當天線被構造為使得第一表面導電部和被形成為與第一表面導電部重合的第二表面導電部經(jīng)由在兩個端部處的通孔電連接時，因為降低了電阻率且提高了 Q(品質(zhì)因數(shù))而未顯著地降低電感，所以提高了天線之間的傳輸效率。


下面將參照附圖描述本發(fā)明示例實施例的特征、優(yōu)點以及技術和エ業(yè)重要性，在附圖中相似標號標注相似元件，并且在附圖中圖I是其中使用了根據(jù)本發(fā)明實施例的天線的電カ傳輸系統(tǒng)的框圖； 圖2是示出電カ傳輸系統(tǒng)的逆變器部的圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的接收天線201的分解透視圖；圖4是示出如何經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明第一實施例的接收天線201傳輸電力的部分的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的接收天線201的透視圖；圖6A和6B是示出當仿效散熱部件300的金屬板被布置在線圈單元270上方時電力傳輸效率的測量結(jié)果的圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的接收天線201的分解透視圖；圖8是示出如何經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明第三實施例的接收天線201傳輸電力的部分的示意圖；圖9是示出磁屏蔽體280的位置和傳輸效率之間的關系的測量結(jié)果的曲線圖；圖IOA和IOB是說明由具有孔部285的磁屏蔽體280帶來的效果的驗證結(jié)果的圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的接收天線201的分解透視圖；圖12是示出如何經(jīng)由本發(fā)明第四實施例的天線201傳輸電力的部分的示意圖；圖13A和13B是用于說明通過劃分金屬體290帶來的效果的驗證結(jié)果的圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的接收天線201的分解透視圖；圖15是示出如何經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明第五實施例的接收天線201傳輸電力的部分的示意圖；圖16A和16B是用于說明通過劃分磁屏蔽體280帶來的效果的驗證結(jié)果的圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明第六實施例的接收天線201的分解透視圖；圖18是示出如何經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明第六實施例的接收天線201傳輸電力的部分的示意圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明第七實施例的接收天線201的分解透視圖；圖20是示出如何經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明第七實施例的接收天線201傳輸電力的部分的示意圖；圖21A和21B是示出當天線位置偏差變動時傳輸效率的變化的曲線圖；以及圖22是根據(jù)本發(fā)明第八實施例的接收天線201的分解透視圖。
具體實施例方式下面將參照附圖描述本發(fā)明實施例。圖I是其中使用了根據(jù)本發(fā)明實施例的天線的電カ傳輸系統(tǒng)的框圖。本發(fā)明的天線可以被用作接收天線或發(fā)射天線，這些天線中的每個都是電カ傳輸系統(tǒng)中的構成元件。關于下述實施例，描述了本發(fā)明的天線被用作接收天線的示例。其中使用了本發(fā)明的天線的電カ傳輸系統(tǒng)的可以想到的例子是用于給車輛(諸如，純電動車輛(EV)和混合電動車輛(HEV))充電的系統(tǒng)。為了以非接觸的方式將電カ發(fā)射至上述車輛，將電カ傳輸系統(tǒng)安裝在可以停車的停車空間中。用作車輛充電空間的停車空間被構造為使得發(fā)射天線105被埋在地下。車輛用戶將車輛停在其中安裝了電カ傳輸系統(tǒng)的停車空間中，并使得安裝在車輛上的接收天線201面對發(fā)射天線105，以使車輛接收來自電カ傳輸系統(tǒng)的電力。當車輛被停在停車空間中時，安裝在車輛上的接收天線201被使得與發(fā)射天線105具有一定位置關系以便使傳輸效率最大化。在電カ傳輸系統(tǒng)中，為了有效地將電カ從發(fā)射天線105發(fā)射至接收天線201，將發(fā)射天線105的共振頻率和接收天線201的共振頻率設置為相互相等，以便將電能從發(fā)射天線有效地發(fā)射至接收天線。 電カ發(fā)射方系統(tǒng)100中的交流-直流(AC/DC)轉(zhuǎn)換器部101是將接收到的商業(yè)電カ供應轉(zhuǎn)換為一定直流電的轉(zhuǎn)換器。來自AC/DC轉(zhuǎn)換器部101的輸出在一些情況中在高壓發(fā)生器部102中提高到預定高壓?？梢酝ㄟ^主控制部110控制高壓發(fā)生器部102中生成電壓的設置。逆變器部103根據(jù)高壓發(fā)生器部102提供的高壓來生成預定交流(AC)電壓，并將AC電壓提供至匹配単元104。圖2是示出電カ傳輸系統(tǒng)的逆變器部的圖。例如如圖2所示，逆變器部103包括Qa至Qd這四個全橋連接的場效應晶體管(FET)。在該實施例中，匹配單元104被連接在節(jié)點Tl和節(jié)點T2之間，其中節(jié)點Tl在串聯(lián)連接的開關元件Qa和開關元件Qb之間，而節(jié)點T2在串聯(lián)連接的開關元件Qc和開關元件Qd之間。當開關元件Qa和開關元件Qd是導通狀態(tài)時，使開關元件Qb和開關元件Q。為截止狀態(tài)，而當開關元件Qb和開關元件Q。為導通狀態(tài)時，使開關元件Qa和開關元件Qd被導致為截止狀態(tài)，由此在節(jié)點Tl和T2之間生成矩形波AC電壓。在該實施例中，通過開關該開關元件而生成的矩形波的頻率的范圍通常在幾百千赫到幾千千赫。從主控制部110接收用于驅(qū)動上述逆變器部103中包括的開關元件Qa至Qd的驅(qū)動信號。系統(tǒng)被構造使得主控制部110可以控制驅(qū)動逆變器部103的頻率。匹配単元104包括具有預定電路常數(shù)的無源元件并接收來自逆變器部103的輸出。將來自匹配単元104的輸出提供至發(fā)射天線105。系統(tǒng)被構造為使得根據(jù)從主控制部110接收的指令來調(diào)節(jié)包括在匹配単元104中的無源元件的電路常數(shù)。主控制部110將指令發(fā)送至匹配単元104使得發(fā)射天線105和接收天線201相互共振。發(fā)射天線105包括具有感抗分量的線圈，并且與安裝在車輛上并被安置為與發(fā)射天線105相對的接收天線201共振，由此從發(fā)射天線105輸出的電能被發(fā)送到接收天線201。電カ發(fā)射方系統(tǒng)100的主控制部110是包括中央處理單元(CPU)、存儲CPU執(zhí)行的程序的只讀存儲器(ROM)、提供CPU的工作區(qū)的隨機存取存儲器(RAM)等的通用信息處理單元。主控制部110與連接至主控制部110的示出部件協(xié)作操作。通信部120被構造為與車輛方通信部220無線通信以能夠在通信部120和車輛之間交換數(shù)據(jù)。將通信部120接收的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺刂撇?10，且主控制部110被構造為能夠?qū)㈩A定信息經(jīng)由通信部120發(fā)送至車輛。接下來，將描述設置在車輛方上的部件。在車輛的電カ接收系統(tǒng)中，接收天線201與發(fā)射天線105共振以接收從發(fā)射天線105輸出的電能。將這樣的接收天線201構造為能夠安裝在車輛的底部上。整流器部202對接收天線 201所接收到的AC電カ進行整流且經(jīng)整流的電カ通過充電控制部203被充電至電池204。充電控制部203根據(jù)從主控制部210接收的指令控制對電池204的充電。將充電控制部203構造為能夠管理電池204中剩余的電力量。主控制部210是包括CPU、存儲CPU執(zhí)行的程序的ROM、提供工作區(qū)的RAM等的通用信息處理部。主控制部210與示出的連接至主控制部210的部件協(xié)作操作。將包括顯示設備、按鈕、觸摸板、揚聲器等的接ロ部件220安裝在車輛中的司機座位部分，將預定信息等提供給用戶(司機)并接收來自用戶的操作或輸入。當用戶執(zhí)行預定操作時，接ロ部230將操作數(shù)據(jù)發(fā)送至主控制部210且在主控制部210中處理該操作數(shù)據(jù)。當將預定信息提供給用戶時，主控制部210將用于顯示預定信息的顯示指令數(shù)據(jù)發(fā)射至接ロ部230。車輛方通信部220被構造為與電カ發(fā)射方通信部120無線通信以能夠在通信部220和發(fā)射系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)。將通信部220接收的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺刂撇?10，且主控制部210被構造為能夠?qū)㈩A定信息經(jīng)由通信部220發(fā)送至電カ發(fā)射方系統(tǒng)。打算經(jīng)由電力傳輸系統(tǒng)接收電カ的用戶將車輛停在上述設置有電カ發(fā)射方系統(tǒng)的停車空間中，并通過接ロ部23執(zhí)行輸入操作以執(zhí)行充電。響應于此，主控制部210從充電控制部203獲取電池204中剩余的電力量，并計算為電池204充電要求的電力量。將關于計算出的電力量的信息和發(fā)射電力的請求從車輛方通信部220發(fā)射至電カ發(fā)射方系統(tǒng)的通信部120。已經(jīng)接收到信息的電カ發(fā)射方系統(tǒng)的主控制部110控制高壓發(fā)生器部102、逆變器部103以及匹配単元104以向車輛發(fā)射電力。接下來，將描述如上所構造的電カ傳輸系統(tǒng)中使用的天線的具體構造。雖然下面描述了其中根據(jù)本發(fā)明的構造被應用于接收天線201的示例，但是根據(jù)本發(fā)明的天線也可以被用作發(fā)射天線105。圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的接收天線201的分解透視圖。圖4是示出如何經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明第一實施例的接收天線201傳輸電力的部分的示意圖。圖4中的箭頭示意地示出了磁力線。注意，雖然在實施例的如下描述中將矩形平板狀線圈作為線圈単元270的示例，但是本發(fā)明天線的線圈不限于具有這樣形狀的線圈。圓形平板狀線圈也可以用作線圈單元270。這樣的線圈單元270起到接收天線201中的磁共振天線部的作用?！按殴舱裉炀€部”不但包括線圈單元270的電感分量還包括線圈單元270的寄生電容的電容分量和/或人工添加的電容器的電容。在一些情況下本說明書中以線圈単元270的形式描述的本發(fā)明的限制在權利要求書中通過上述包括電容分量的“磁共振天線部”來表達。箱體260被用來容納具有感抗分量的接收天線201的線圈單元270。箱體260例如由諸如聚碳酸酯的樹脂制成，且具有含有開ロ的盒形狀。側(cè)板部262被設置為從箱體260的矩形底板部261的每個邊垂直于底板部261而延伸。在箱體260的上側(cè)形成側(cè)板部262環(huán)繞的上開ロ部263。將其中安裝了接收天線201的箱體260固定至上開ロ部263側(cè)的車身上。可以通過已知方法在車身上安裝箱體260。注意，可以將法蘭部件等設置在上開ロ部263周圍以增加車身上的安裝容易性。線圈單元270包括矩形平板狀玻璃環(huán)氧基部271和形成在基部271上的螺旋導電部272。導線(未示出)電連接至置于螺旋導電部272的徑向內(nèi)側(cè)上的第一端部273和置于螺旋導電部272的徑向外側(cè)上的第二端部274。因此，將接收天線201接收的電力傳導至整流器部202。將這樣的線圈單元270置于箱體260的矩形底板部261上并通過適合的固定裝置固定至底板部261。磁屏蔽體280是具有孔部285的平板狀磁部件。磁屏蔽體280優(yōu)選地由具有高電阻率、高磁導率以及小磁滯的材料制成，并且例如可以使用諸如鐵素體的磁材料 。磁屏蔽體280通過適合的固定裝置固定至箱體260使得磁屏蔽體280被布置為在線圈單元270上方形成空間。這種布局増加了發(fā)射天線105生成的磁力線中穿過磁屏蔽體280的比例，使得降低了當將電カ從發(fā)射天線105發(fā)射至接收天線201時產(chǎn)生的車身的金屬部件對磁力線的影響。如上構造的接收天線201的Q因數(shù)等于或高于100。使用諸如阻抗分析儀的測量工具測量天線的Q因數(shù)。如上所述，根據(jù)第一實施例的接收天線201，將磁屏蔽體280布置在線圈單元270的上方，使得即便接收天線201被安裝在車輛的底部上，也可以抑制車身的金屬部件的影響，這使得可以有效地發(fā)射電カ。如上所述的接收天線201的結(jié)構可以用于電カ發(fā)射方系統(tǒng)100中包括的發(fā)射天線。在這種情況下，如圖4所示，發(fā)射天線被構造為使得發(fā)射天線和接收天線201關于水平面對稱(鏡像對稱)。具體來說，當上述結(jié)構被應用于發(fā)射天線105時，發(fā)射天線105的結(jié)構使得發(fā)射天線105包括箱體260，箱體260具有底板部261、從底板部261延伸的側(cè)板部262、以及被側(cè)板部262環(huán)繞的開ロ部263 ;線圈單元270，線圈單元270被放置在箱體260中；以及磁屏蔽體280，磁屏蔽體280被布置在線圈單元270下方，并且開ロ部263被布置在線圈單元270下方。接下來，將描述本發(fā)明的另ー實施例。圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的接收天線201的透視圖。第二實施例與第一實施例的不同之處在于，添加了用于通過散去第一實施例的接收天線201的線圈單元270產(chǎn)生的熱量來冷卻天線的散熱部件300。第二實施例的描述中所描述的散熱部件300也可以用于根據(jù)第三及隨后的實施例的天線，用于散去來自天線的熱。散熱部件300由具有高熱傳導性的諸如銅的金屬制成，且包括附接板部301和散熱片部(fin portion)302，其中附接板部301為附接于從其散熱的物體的附接部，而散熱片部302被設置為豎立在附接板部301上且具有提供與空氣大面積接觸以將附接部301中的熱散入空氣中的功能。散熱部件300不限于上述的散熱部件，而可以使用具有其它形狀的部件。通過諸如螺栓和螺母(未示出)等的固定裝置將散熱部件300附接于接收天線201的箱體260的側(cè)板部262。在根據(jù)第二實施例的天線中，在箱體260的側(cè)板部262上設置了多個散熱部件300使得不相互接觸。具體地，例如，設置在一個側(cè)板部262上的多個散熱部件300與側(cè)板部262附接使得相隔例如圖5中g表示的預定間隔。
單看從接收天線201的散熱，優(yōu)選地的是在箱體260的側(cè)板部262上散熱部件300被設置得沒有間隔g。然而，在第二實施例的接收天線201中，多個散熱部件300被有意地設置為不相互接觸使得將電カ傳輸效率的水平保持為高。圖6A和6B是示出了當在線圈單元270上布置仿效散熱部件300的金屬板時的電路傳輸效率的測量結(jié)果的圖。圖6A是示出了測量結(jié)果的曲線圖。圖6B是示出了執(zhí)行測量時的前提條件的圖。測量的前提條件如下(I)當金屬板(P、Q)被布置在矩形平板狀線圈単元270的相對兩側(cè)時執(zhí)行電カ傳輸效率的測量；(2)當金屬板(P、Q、R)被布置在矩形平板狀線圈單元270的三側(cè)時執(zhí)行電カ傳輸效率的測量；(3)當金屬板(P、Q、R、S)被布置在矩形平板狀線圈單元270的所有側(cè)時執(zhí)行電カ傳輸效率的測量。根據(jù)示出上述前提條件下的進行的測量的結(jié)果的圖6A，在金屬板被布置在線圈單兀270的兩側(cè)和金屬板被布置在線圈單兀270的三側(cè)的任何一種情況下，電カ傳輸效率沒 有顯著差異，然而當金屬板被無間隔地布置在線圈單元270的所有側(cè)上時顯著地降低了電力傳輸效率。在第二實施例的天線中，考慮到這些知識，多個散熱部件300被設置在箱體260的側(cè)板部262上以不相互接觸。注意，在通過形成環(huán)的金屬板來環(huán)繞矩形平板狀線圈單元270的上述情況(3)中，可也想到，在環(huán)中出現(xiàn)渦流，這增加了損耗且降低了傳輸效率。如上所述，憑借根據(jù)第二實施例的天線，布置了沒有相互接觸的多個散熱部件300，使得能夠有效地散去線圈單元270的產(chǎn)生的熱量并同時有效地發(fā)射電力。接下來，將描述本發(fā)明第三實施例。圖7是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的接收天線201的分解透視圖。圖8是示出如何經(jīng)由本發(fā)明第三實施例的接收天線201傳輸電力的部分的示意圖。同樣在第三實施例的情況中，箱體260被用來容納具有感抗分量的接收天線201的線圈單元270。箱體260例如由諸如聚碳酸酯的樹脂制成且具有含有開ロ的盒形狀。側(cè)板部262被設置為從箱體260的矩形底板部261的每個邊垂直于底板部261而延伸。在箱體260的上側(cè)形成由側(cè)板部262所環(huán)繞的上開ロ部263。同樣在第三實施例的情況中，線圈單元270包括矩形平板狀屏蔽玻璃環(huán)氧基部271和形成在基部271上的螺旋導電部272。導線(未示出)電連接至置于螺旋導電部272的徑向內(nèi)側(cè)上的第一端部273和置于螺旋導電部272的徑向外側(cè)上的第二端部274上。因此，接收天線201接收的電力被傳導至整流器部202。這樣的線圈單元207被置于箱體260的矩形底板261上且通過適合的固定裝置固定至底板部261。磁屏蔽體280是具有孔部285的平板狀磁部件?？梢允褂弥T如鐵素體的磁材料來制造磁屏蔽體280。磁屏蔽體280通過適合的固定裝置固定至箱體260使得磁屏蔽體280被布置在線圈單元270上方與線圈單元270相隔第一距離(も)。這種布局増加了發(fā)射天線105生成的磁力線中穿過磁屏蔽體280的比例，使得降低了當將電カ從發(fā)射天線105發(fā)射至接收天線201時產(chǎn)生的車身的金屬部件對磁力線的影響。在箱體260的上開ロ部263處，覆蓋上開ロ部263的矩形平板狀金屬體290被布置在屏蔽體280上方使得與屏蔽體280相隔第二距離(d2)。任何材料都可以用作用于這樣的金屬體290的金屬材料，例如在該實施例中使用了鋁。在該實施例中，金屬體290被布置為覆蓋上開ロ部263，使得抑制了車身金屬部件對線圈単元270的影響且能夠固定接收天線201的天線特性。根據(jù)該實施例，由干天線特性固定，所以不管附接了接收天線201的車輛的類型如何都能預期相似電カ傳輸特性，這増加了天線的使用多祥性。另外，在該實施例中，通過覆蓋上開ロ部263金屬體290將接收天線201附接于車身，這樣通過金屬體290將天線附接至車輛使得能夠確保附接于車輛的高強度。只要合適，就可以通過已知方法執(zhí)行金屬體290到車身的固定。注意，可以在上開ロ部263周圍設置法蘭部件等以增加在車身上的安裝容易性。下面將描述通過將磁屏蔽體280布置在線圈單元270上方使得與線圈單元270相隔第一距離(Cl1)而帶來的效果的驗證。圖9是示出了磁屏蔽體280的位置與傳輸效率之間的關系的測量結(jié)果的曲線圖。圖9的曲線圖示出了當在圖8中發(fā)射天線105的線圈單元170、以及接收天線201的線圈單元270和金屬體290固定而在垂直方向移動磁屏蔽體280時傳輸效率的測量結(jié)果的曲線圖。具體來說，發(fā)射天線105的線圈單元170和接收天線201 的線圈單元270之間的距離G是常數(shù)并等于20cm，且線圈単元270和金屬體290之間的距離D是常數(shù)且等于6cm。磁屏蔽體280的位置由距線圈單元270的上表面的距離Cl1限定。磁屏蔽體280和金屬體290之間的第二距離d2和第一距離具有如下關系d2 = D-Cl10使用了分別由磁材料A和磁材料B制成的兩種磁屏蔽體280。根據(jù)圖9，在磁材料A的情況下，當距離Cl1等于大約0. 9cm時傳輸效率最高，而在磁材料B的情況下，當距離Cl1等于大約5cm時傳輸效率最高。由此可見，為了實現(xiàn)高傳輸效率，優(yōu)選的是磁屏蔽體280被布置在線圈單元270上方與線圈單元270相隔第一距離(Cl1)而金屬體290被布置在磁屏蔽體280上方與磁屏蔽體280相隔第二距離。如上所述，在根據(jù)第三實施例的接收天線201中，磁屏蔽體280被布置在線圈單元270上方與線圈單元270相隔第一距離(も)，使得即便在車輛底部上安裝接收天線201，也抑制了車身的金屬部件的影響，這使得能有效發(fā)射電力。另外，在根據(jù)第三實施例的接收天線201中，覆蓋上開ロ部263的金屬體290被布置在磁屏蔽體280上方與磁屏蔽體280相隔第二距離(d2)，使得不管安裝有接收天線201的車輛的類型如何均能夠有效且穩(wěn)定地發(fā)射電力。在根據(jù)第三實施例的天線中，優(yōu)選的是，在布置在線圈單元270上方的平板狀磁屏蔽體280中形成孔部285。當在磁屏蔽體280中形成孔部285吋，降低了磁屏蔽體280本身的損耗，且使得能夠使磁屏蔽體280的屏蔽效應最大化。另外，在磁屏蔽體280具有孔部285的情況下，該部件的面積小且使得能夠降低天線成本。優(yōu)選的是，孔部285的面積使得當沿著分層方向觀看時磁屏蔽體280與線圈單元270的導電部272之間的重疊沒有減小。下面將描述上述驗證結(jié)果。圖IOA和IOB是說明帶有孔部285的磁屏蔽體280帶來的效果的驗證結(jié)果的圖。圖IOA是示出傳輸效率的測量結(jié)果的圖，而圖IOB是示出在執(zhí)行測量時的前提條件的圖。測量的前提條件如下(I)當使用了沒有孔部285的磁屏蔽體時執(zhí)行電カ傳輸效率的測量；(2)當使用了具有孔部285的磁屏蔽體280時執(zhí)行電カ傳輸效率的測量。在每種情況下，使用如圖8所示的布局的天線來測量傳輸效率。從圖IOA可以看出，在具有孔部285的屏蔽體280的天線的情況下的傳輸效率高于在不具有孔部285的屏蔽體的天線的情況下的傳輸效率。
在根據(jù)上述第三實施例的接收天線201中，在線圈單元270上方布置具有孔部285的平板狀磁屏蔽體280和覆蓋上開ロ部263的金屬體290，使得即便在車輛底部上安裝了接收天線201，也抑制了車身金屬部件的影響，這使得能夠有效發(fā)射電力。接下來，將描述本發(fā)明的另ー實施例。圖11是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的接收天線201的分解透視圖。圖12是示出如何經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明第四實施例的接收天線201傳輸電力的部分的示意圖。根據(jù)第四實施例的天線與根據(jù)第三實施例的天線的不同之處在于，金屬體290包括多個金屬片292。在根據(jù)第三實施例的接收天線201中，使用了一個板狀金屬體290，然而在根據(jù)第四實施例的接收天線201中，金屬片292被排列為3X4的矩陣布置的金屬體被用作金屬體290。金屬片292被以預定間隔排列在例如由聚碳酸酯制成的金屬體支撐板291上且固定至金屬體支撐板291。在該實施例中，包括布置在金屬體支撐板290上的多個金屬片292的金屬體290被構造為靠近箱體260的上開ロ部263。任何材料均可用于在這樣金屬片292中使用的金屬材料，且例如在該實施例中，使用了鋁。圖13A和13B是說明通過劃分金屬體290帶來的效果的驗證結(jié)果的圖。圖13A是示出測量結(jié)果的曲線圖。圖13B是示出在執(zhí)行測量時的前提條件的圖。測量的前提條件如下(I)金屬體290包括八個金屬片292且在改變頻率的同時進行電カ傳輸效率的測量；
(2)金屬體290包括四個金屬片292且在改變頻率的同時進行電カ傳輸效率的測量；(3)金屬體290包括兩個金屬片290且在改變頻率的同時進行電カ傳輸效率的測量；(4)金屬體290是金屬板且在改變頻率的同時進行電カ傳輸效率的測量。從如圖13A所示的示出結(jié)果的曲線圖來看，在金屬體290中包括的金屬片292的數(shù)量越多，傳輸效率的峰值越高。在根據(jù)上述第四實施例的接收天線201中，金屬體290包括多個金屬片292，使得能夠更加有效地發(fā)射電力。可以將其中金屬體290包括多個金屬片292的實施例應用至其中使用了金屬體290的其它實施例。接下來，將描述本發(fā)明的另ー實施例。圖14是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的接收天線201的分解透視圖。圖15是示出如何經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明第五實施例的接收天線201傳輸電力的部分的示意圖。 根據(jù)第五實施例的天線與根據(jù)第三實施例的天線的區(qū)別在于，磁屏蔽體280包括多個磁屏蔽片282。在根據(jù)第三實施例的接收天線201中，使用了一個板狀磁屏蔽體280，然而在根據(jù)第五實施例的接收天線201中，其中十個磁屏蔽片282被環(huán)狀地排列以形成孔部285的磁屏蔽體，被用作磁屏蔽體280。磁屏蔽片282被以預定間隔排列在例如由聚碳酸酯制成的磁屏蔽體支撐板281上，并固定于磁屏蔽體支撐板281。在該實施例中，包括布置在磁屏蔽體支撐板281上的多個磁屏蔽片282的磁屏蔽體280被布置在線圈單元270上方以與線圈單元270相隔預定距離。諸如鐵素體的磁材料可以用于制作磁屏蔽片282。同樣在該實施例中，磁屏蔽體280具有孔部285。圖16A和16B是用于說明通過劃分屏蔽體280帶來的效果的驗證結(jié)果的圖。圖16A是示出測量結(jié)果的曲線圖。圖16B是示出在執(zhí)行測量時的前提條件的圖。測量的前提調(diào)節(jié)如下(I)當磁屏蔽體280是磁屏蔽板時進行電力傳輸效率的測量；(2)當磁屏蔽體280包括八個磁屏蔽片282時進行電カ傳輸效率的測量，如圖16B所示；(3)磁屏蔽體280包括二十八個磁屏蔽片282時進行電カ傳輸效率的測量，如圖16B所示；(4)磁屏蔽體280包括四十個磁屏蔽片282時進行電カ傳輸效率的測量，如圖16B所示。從如圖16A所示的示出結(jié)果的曲線圖可以看出，在磁屏蔽體280中包括的磁屏蔽片282的數(shù)量越多，提高的傳輸效率越高?？梢韵氲?，這是由于當磁屏蔽片282的數(shù)量増加時由于出現(xiàn)在磁屏蔽體280中的渦流而導致的損耗降低。同時，同樣可以從圖16A看出，當磁屏蔽體280中包括的磁屏蔽片282的數(shù)量增加時傳輸效率在一定水平上平穩(wěn)。
當磁屏蔽體280中包括的磁屏蔽片282的數(shù)量增加時，同樣也增加了制造工作負擔等等。另外，即便增加了數(shù)量，傳輸效率也平穩(wěn)。因此，可以理解，優(yōu)選的是適當?shù)叵拗瓢ㄔ诖牌帘误w280中的磁屏蔽片282的數(shù)量。例如，如圖14所示，被構造為包括大約十個磁屏蔽片282的磁屏蔽體280是優(yōu)選實施例。在根據(jù)上述第五實施例的接收天線201中，金屬體290以及包括多個磁屏蔽片282的磁屏蔽體280被布置在線圈單元270上方，使得即便在車輛底部上安裝了接收天線201，也抑制了車身金屬部件的影響，這使得能夠有效發(fā)射電力。磁屏蔽體280包括多個磁屏蔽片282的實施例可以用于其它使用了磁屏蔽體280的實施例。接下來將描述本發(fā)明的另ー實施例。圖17是根據(jù)本發(fā)明第六實施例的接收天線201的分解透視圖。圖18是示出如何經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明第六實施例的接收天線201傳輸電力的部分的示意圖。根據(jù)第六實施例的接收天線201的特征在于，與根據(jù)第四實施例的接收天線201的情況ー樣，金屬體290包括多個金屬片292，并且與根據(jù)第五實施例的接收天線201的情況一祥，磁屏蔽體280包括多個磁屏蔽片282。憑借上述第六實施例的接收天線201，可以預期的是能夠提供上述實施例中的具有最高傳輸效率的接收天線201。如上所述，在根據(jù)第六實施例的天線中，在線圈單元上方布置磁屏蔽體，使得即便在車輛的底部上安裝了天線也能抑制車身金屬部件的影響，這使得能夠有效發(fā)射電力。另外，在根據(jù)第六實施例的天線中，設置了覆蓋上開ロ部的金屬體，使得不管安裝有天線的車輛的類型如何均能夠穩(wěn)定地發(fā)射電力。在根據(jù)第六實施例的天線中，金屬體包括多個金屬片，使得能夠更有效地發(fā)射電力。在根據(jù)第六實施例的天線中，當布置了沒有相互接觸的多個散熱部件時，使得能夠散去線圈單元產(chǎn)生的熱量并同時有效地發(fā)射電カ。接下來，將描述本發(fā)明的另ー實施例。圖19是根據(jù)本發(fā)明第七實施例的接收天線201的分解透視圖。在圖19的右側(cè)的圖中，在厚度方向上將形成線圈單元270的基部310放大。圖20是示出如何經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明第七實施例的接收天線201傳輸電力的部分的示意圖。注意，雖然在如下實施例的描述中將矩形平板狀線圈描述為線圈單元270的ー個示例，但是本發(fā)明的天線的線圈不限于具有這樣形狀的線圈。圓形板狀線圈可以用作線圈單元 270。這樣的線圈單元270在接收天線201中起到磁共振天線部的作用?！按殴舱裉炀€部”不但包括線圈單元270的電感分量也包括線圈單元270的寄生電容的電感分量和/或人工添加的電容器的電容。箱體260用來容納具有電感分量的接收天線201的線圈單元270。箱體260例如由諸如聚碳酸酯的樹脂制成，且具有含有開ロ的盒形狀。側(cè)板 部262被設置為從箱體260的矩形底板部261的每個邊垂直于底板部261而延伸。在箱體260的上側(cè)形成側(cè)板部262環(huán)繞的上開ロ部263?？梢酝ㄟ^已知方法在車身上安裝箱體260。注意，可以在上開ロ部263周圍設置法蘭部件等以增加在車身上安裝容易性。線圈單元270包括矩形平板狀玻璃環(huán)氧基部310和形成在基部310上表面和下表面上的導電部。更具體地，基部310具有作為主表面的第一表面311和關于第一表面311為背面的第二表面312，且在第一表面311和第二表面312的每個上形成螺旋導電部，由此接收天線201被提供有電感分量。在基部310的第一表面311上形成螺旋第一表面導電部330,在第一表面導電部330的徑向內(nèi)側(cè)處設置第一表面第一端部331，以及在第一表面導電部330的徑向外側(cè)處設置第一表面第二端部332。相似地，在基部310的第二表面312上形成螺旋第二表面導電部350，在第二表面導電部350的徑向內(nèi)側(cè)處設置第二表面第一端部351,以及在第二表面導電部350的徑向外側(cè)處設置第二表面第二端部352。第一表面導電部330和第二表面導電部350被構造為當在第二表面312的方向上從第一表面311側(cè)透明地觀看時第一表面導電部330和第二表面導電部350相互重合。根據(jù)這樣的構造，促進了調(diào)整或設計第一表面311上的第一表面導電部330的電感分量和第ニ表面312上的第二表面導電部350上的電感分量之間的互感。在基部310中，在第一表面311和第二表面312之間貫穿的第一通孔傳導部341允許第一表面第一端部331和第二表面第一端部351相互電連接。另外,在第一表面311和第二表面312之間貫穿的第二通孔傳導部342允許第一表面第二端部332和第二表面第二端部352相互電連接。導線(未示出)電連接至置于上述螺旋第一表面導電部330的徑向內(nèi)側(cè)上的第一表面第一端部331和螺旋第一表面導電部330的徑向外側(cè)上的第一表面第二端部332上。因此，接收天線201接收的電カ被傳導至整流器部202。這樣的線圈單元270被安置于箱體260的矩形底板部261上,且通過合適的固定裝置固定于底板部261上。根據(jù)上述第七實施例的天線具有第一表面311上的第一表面導電部330的電感分量、第二表面312上的第二表面導電部350的電感分量、以及第一表面導電部330和形成為與第一表面導電部330重疊的第二表面導電部350之間的互感,使得電感沒有明顯降低，且同時由于第一表面導電部330和第二表面導電部350相互平行連接所以降低了天線電路的電阻率。根據(jù)上述構造，提高了品質(zhì)因數(shù)且因此提高了天線之間的傳輸效率。磁屏蔽體280是具有孔部285的平板狀磁部件。可以使用諸如鐵素體的磁材料來制造磁屏蔽體280。將磁屏蔽體280通過合適的固定裝置固定至箱體260,使得磁屏蔽體280被布置為線圈単元270上方形成空間。這樣的布局増加了發(fā)射天線105生成的磁力線中穿過磁屏蔽體280的比例，使得降低了車身的金屬部件對當從發(fā)射天線105發(fā)射電力至接收天線201時產(chǎn)生的磁力線的影響。在根據(jù)第七實施例的天線中，優(yōu)選的是，在布置在線圈單元270上方的平板狀磁屏蔽體280中形成孔部285。當在磁屏蔽體280中形成孔部285吋，降低了磁屏蔽體280本身的損耗且使得能夠?qū)⒋牌帘误w280的屏蔽效應最大化。另外，在具有孔部285的磁屏蔽體280的情況下，部件面積小且使得能夠降低天線成本。優(yōu)選的是，孔部285的面積使得當沿著分層方向觀看時磁屏蔽體280與線圈單元270的導電部272之間的重疊沒有被減小。
圖21A和21B是示出了當天線位置偏差變動時傳輸效率的變動的曲線圖。在圖21A和21B中，在第七實施例的情況下，根據(jù)第七實施例的天線被用作發(fā)射天線105和接收天線201中的ー個，然而在第一實施例的情況下，其中在發(fā)射天線105和接收天線201中的每個中使用只為第一表面(ー個表面)設置了導電部。圖21A是示出了當接收天線201 (或發(fā)射天線105)在沿著包括天線的水平面中的長邊的方向上從發(fā)射天線105和接收天線201相對的預定相對位置偏移時的效率變動的曲線圖。圖21B是示出了當接收天線201 (或發(fā)射天線105)在沿著包括天線的水平面中的短邊的方向上從發(fā)射天線105和接收天線201相對的預定相對位置偏移時的效率變動的曲線圖。如圖19的右側(cè)圖所示，基于矩形基部310的邊的長度來確定長邊和短邊。根據(jù)使用向量網(wǎng)絡分析儀(VNA)進行的測量的結(jié)果而繪制圖21A和21B。如圖21A和21B所示，可以理解在任何一種情況中，在使用根據(jù)第七實施例的天線發(fā)射電力時的傳輸效率高于在使用根據(jù)第一實施例的天線發(fā)射電カ時的傳輸效率。表I是根據(jù)第七實施例的天線和根據(jù)第一實施例的天線的特性的特性表。在該表中，天線本身的特性被列在了上側(cè)，而發(fā)射電カ時的特性被列在了下側(cè)。表I
權利要求
1.一種天線(201)，特征在于包括 箱體(260)，所述箱體(260)包括底板部(261)、從所述底板部(261)延伸的側(cè)板部(262)以及被所述側(cè)板部(262)環(huán)繞的開ロ部(263)； 磁共振天線部(270)，所述磁共振天線部(270)被安置在所述箱體(260)中；以及磁屏蔽體(280)，所述磁屏蔽體(280)被布置在比所述磁共振天線部(270)更靠近所述開ロ部(263)的側(cè)上。
2.根據(jù)權利要求I所述的天線，其中比所述磁共振天線部(270)更靠近所述開ロ部(263)的所述側(cè)是關于所述磁共振天線部(270)的上側(cè)，且所述天線被構造為在所述開ロ部(263)處附接于車輛底部。
3.根據(jù)權利要求I所述的天線，其中所述開ロ部(263)被布置于所述磁共振天線部(270)的下方，且比所述磁共振天線部(270)更靠近所述開ロ部(263)的所述側(cè)是關于所述磁共振天線部(270)的下側(cè)。
4.根據(jù)權利要求I所述的天線，還包括在所述箱體(260)的上側(cè)處覆蓋所述箱體(260)的金屬體(290)。
5.一種天線，特征在于包括 箱體(260)，所述箱體(260)包括底板部(261)和從所述底板部(261)延伸的側(cè)板部(262)； 線圈單元(270)，所述線圈單元(270)被安置在所述箱體(260)中； 平板狀磁屏蔽體(280)，所述平板狀磁屏蔽體(280)被布置在所述線圈単元(270)上方且具有孔部(285);以及 金屬體(290)，所述金屬體(290)在所述箱體(260)的上側(cè)處覆蓋所述箱體(260)。
6.一種天線，特征在于包括 箱體(260)，所述箱體(260)包括底板部(261)、從所述底板部(261)延伸的側(cè)板部(262)以及被所述側(cè)板部(262)環(huán)繞的上開ロ部(263)； 線圈單元(270)，所述線圈単元(270)被安置在所述箱體(260)中；以及磁屏蔽體(280)，所述磁屏蔽體(280)被布置在所述線圈単元(270)上方且包括多個磁屏蔽片(282)。
7.根據(jù)權利要求6所述的天線，還包括在所述箱體(260)的上側(cè)處覆蓋所述箱體(260)的金屬體(290)。
8.一種天線，特征在于包括 箱體(260)，所述箱體(260)包括底板部(261)和從所述底板部(261)延伸的側(cè)板部(262)； 磁共振天線部(270)，所述磁共振天線部(270)被安置在所述箱體(260)中；以及磁屏蔽體(280)，所述磁屏蔽體(280)被布置在所述磁共振天線部(270)上方以與所述磁共振天線部(270)相隔第一距離(も)。
9.根據(jù)權利要求8所述的天線，還包括被布置在所述磁屏蔽體(280)上方以與所述磁屏蔽體(280)相隔第二距離(d2)的金屬體(290)。
10.根據(jù)權利要求9所述的天線，其中所述第一距離(Cl1)大于所述第二距離(d2)。
11.根據(jù)權利要求4、5、7、9以及10中任一項所述的天線，其中所述金屬體(290)包括多個金屬片(292)。
12.根據(jù)權利要求I至10中任一項所述的天線，其中不相互接觸的多個散熱部件(300)被布置在所述側(cè)板部(262)上。
13.根據(jù)權利要求11所述的天線，其中不相互接觸的多個散熱部件(300)被布置在所述側(cè)板部(262)上。
14.根據(jù)權利要求I至10中任一項所述的天線，其中品質(zhì)因數(shù)大于等于100。
15.根據(jù)權利要求11所述的天線，其中品質(zhì)因數(shù)大于等于100。
16.一種天線，特征在于包括 基部(310)，所述基部(310)具有第一表面(311)和關于所述第一表面(311)為背面的第二表面(312)； 第一表面導電部(330)，所述第一表面導電部(330)被形成在所述基部(310)的所述第一表面(311)上,且所述第一表面導電部(330)的兩端是第一表面第一端部(331)和第一表面第二端部(332)； 第二表面導電部(350)，所述第二表面導電部(350)被形成在所述基部(310)的所述第ニ表面(312)上，且所述第二表面導電部(350)的兩端是第二表面第一端部(351)和第二表面第二端部(352)，其中當從所述第一表面?zhèn)韧该鞯赜^看所述第二表面(312)的方向時時所述第二表面導電部(350)與所述第一表面導電部(330)重合； 第一通孔傳導部(341)，所述第一通孔傳導部(341)在所述第一表面(311)和所述第二表面(312)之間貫穿且允許所述第一表面第一端部(331)和所述第二表面第一端部(351)相互電連接；以及 第二通孔傳導部(342)，所述第二通孔傳導部(342)在所述第一表面(311)和所述第二表面(312)之間貫穿且允許所述第一表面第二端部(332)和所述第二表面第二端部(352)相互電連接。
17.一種天線，特征在于包括 多個導電部(330、350、360)，所述多個導電部(330、350、360)以插在相鄰導電部之間的基部(310)而分層，每個導電部具有第一端部(331、351、361)和第二端部(332、352、362)； 貫穿所述基部(310)且允許所述導電部(330、350、360)的所述第一端部(331、351、361)相互電連接的通孔傳導部(341、343);以及 貫穿所述基部(310)且允許所述導電部(330、350、360)的所述第二端部(332、352、362)相互電連接的通孔傳導部(342、344)，其中當沿著分層方向透明地觀看所述多個導電部(330、350、360)時全部的所述多個導電部(330、350、360)相互重合。
全文摘要
本發(fā)明涉及天線。一種天線(201)包括箱體(260)，箱體(260)具有底板部(261)、從底板部(261)延伸的側(cè)板部(262)以及被側(cè)板部(262)環(huán)繞的開口部(263)；磁共振天線部(270)，磁共振天線部(270)被安置在箱體(260)中；以及磁屏蔽體(280)，磁屏蔽體(280)被布置在比磁共振天線部(270)更靠近開口部(263)的側(cè)上。
文檔編號H01Q1/36GK102651499SQ201110342659
公開日2012年8月29日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權日2011年2月28日
發(fā)明者下川茂則, 伊藤泰雄, 佐藤健一郎, 山川博幸 申請人:株式會社愛考斯研究