(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともベース部分と電子モジュールとを備えた電子デバイスであって、
前記ベース部分が軟磁性層と複数の一次コイルとを有する一方で、前記電子モジュールが少なくとも１つの電子要素と前記一次コイルと誘導的にインタラクトするように適合された少なくとも二次コイルとを有する、電子デバイスにおいて、
前記一次コイルが前記軟磁性層の複数のホール内に配置される一方で、前記電子モジュールが前記軟磁性層と磁気的にインタラクトするように適合された少なくとも１つの磁石を更に有し、
前記軟磁性層は、隣接する前記ホール間に、前記軟磁性層を幾つかのピースに分割するよう延在する少なくとも１つのスリットを有することを特徴とする、電子デバイス。
【請求項２】
前記一次コイル及び前記ホールが円形であり、前記ホールの直径が前記一次コイルの直径よりも少なくとも１０％大きいことを特徴とする、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記軟磁性層内の前記ホールは、貫通孔であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記軟磁性層内の前記ホールは、止まり穴であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記軟磁性層は、前記ホールから放射状に延在する複数のスリットを有することを特徴とする、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項６】
前記軟磁性層は、ホール内に配置された複数の一次コイルを備え、少なくとも１つのスリットは、隣接するホール間に延在することを特徴とする、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項７】
前記一次コイル及び前記二次コイルの寸法は、略同一であることを特徴とする、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項８】
前記電子モジュールが少なくとも１つの永久磁石を有することを特徴とする、請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項９】
前記電子モジュールは、規則的な間隔で前記二次コイルの周りに配置された少なくとも３つの永久磁石を有することを特徴とする、請求項８に記載の電子デバイス。
【請求項１０】
３つの永久磁石が前記二次コイルの周りに三角形に配置されることを特徴とする、請求項８又は請求項９に記載の電子デバイス。
【請求項１１】
４つの永久磁石が前記二次コイルの周りに四角形に配置されることを特徴とする、請求項８又は請求項９に記載の電子デバイス。
【請求項１２】
前記永久磁石は、前記軟磁性層に対して垂直に磁化されることを特徴とする、請求項８〜１１のうちいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項１３】
請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載の電子デバイスでの使用に適したベース部分。
【請求項１４】
請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載の電子デバイスでの使用に適した電子モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくともベース部分及び電子モジュールを備えた電子デバイスであって、ベース部分が軟磁性層と少なくとも一次コイルとを有する一方で、電子モジュールが少なくとも１つの電子要素と前記一次コイルと誘導的にインタラクトするように適合された少なくとも二次コイルとを有する、電子デバイスに関する。
【０００２】
また、本発明は、斯様な電子デバイスの使用に適したベース部分及び電子要素に関する。
【背景技術】
【０００３】
国際公開第２００８／０１２７０２号から知られた斯様な電子デバイスにおいて、ベース部分は、一次コイルと二次コイルとの間の誘導的な結合を改良するために軟磁性層を有する。ベース部分は、多数の一次コイルを備えている。
【０００４】
位置決め要素は、一次コイルと二次コイルとの間の誘導的な結合が最適になるように、規定された位置におけるベース部分上に電子モジュールを配置するためにベース部分及び電子モジュールの双方の上に設けられる。更に、位置決め要素は、ベース部分のその位置で電子モジュールを保持する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、電子モジュールとベース部分との間の固定が改良される電子デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、一次コイルが軟磁性層のホール内に配置される一方で、電子モジュールが軟磁性層と磁気的にインタラクトするように適合された少なくとも１つの磁石を更に有する、本発明の電子デバイスにより達成される。
【０００７】
一次コイルが軟磁性層のホール内に配置されるので、一次コイル及び軟磁性層は、同一面に配置され、これにより、一次コイルと二次コイルとの間の距離及び軟磁性層と磁石との間の距離の双方が比較的短くなり得る。一次コイルと二次コイルとの間の比較的短い距離により、良好な誘導的出力伝達が得られるだろう。軟磁性層と磁石との間の比較的短い距離により、強力な磁石固定が得られるだろう。磁石は、永久磁石又は電磁石であり得る。
【０００８】
本発明の電子デバイスの一実施形態は、一次コイル及びホールが円形であり、ホールの直径が一次コイルの直径よりも少なくとも１０％及び好ましくは２５％大きい。
【０００９】
直径の差分により、軟磁性層内の渦電流が効果的に阻止される。
【００１０】
本発明の電子デバイスの他の実施形態は、軟磁性層内のホールは貫通孔であることを特徴としている。
【００１１】
斯様な貫通孔は、軟磁性層内に容易に設けられ得る。基板は、電子モジュールから見て外を向く、軟磁性層の側部上に配置され得る一方で、一次コイルは、前記基板により支持される。
【００１２】
本発明の電子デバイスの更に他の実施形態は、軟磁性層内のホールが止まり穴であることを特徴としている。
【００１３】
良好な磁石結合は、この態様において得られる。斯様な場合において、一次コイルの裏面は、好ましくは、止まり穴内の軟磁性層の残りの部分における渦電流を阻止するために保護される。また、止まり穴は、フェライト高分子化合物（ＦＰＣ；ferrite polymer compound）のような、交番磁界に適した軟磁性材料で部分的に満たされ得る。
【００１４】
本発明の電子デバイスの更なる実施形態は、軟磁性層が、前記ホールから延在する少なくとも１つのスリットを有することを特徴としている。
【００１５】
斯様なスリットは、軟磁性層における不所望な渦電流を阻止するだろう。
【００１６】
軟磁性層にスリットを設けたときには、ホールと一次コイルとの間の直径の差分が削減され得る。前記差分を削減することにより、軟磁性層のより多くの表面エリアが磁石をこのエリアに取り付けるために利用可能である。
【００１７】
本発明の電子デバイスの更に他の実施形態は、軟磁性層が前記ホールから放射状に延在する多数のスリットを有することを特徴としている。
【００１８】
放射状に延在するスリットが、スリットがない場合に流れるであろう渦電流の部分に対して垂直に設けられるので、渦電流の最適な削減が得られる。
【００１９】
本発明の電子デバイスの更に他の実施形態は、軟磁性層がホール内に配置された多数の一次コイルを備え、少なくとも１つのスリットが隣接するホール間に延在することを特徴としている。
【００２０】
２つのホール毎に１つのスリットを有することにより、軟磁性層は、１つのピースとしてまとめられ得る。より多くのスリットが一のホールから多数の隣接するホールに延在するときには、軟磁性層は、幾つかピースに分離されるだろう。斯様な場合において、軟磁性層は、基板に取り付けられ得る。
【００２１】
本発明の電子デバイスの更に他の実施形態は、一次コイル及び二次コイルの寸法は、略同一であることを特徴としている。
【００２２】
一次コイル及び二次コイルの寸法が、同一の直径のような、略同一であるので、一次コイルと二次コイルとの間の最適結合ファクタが得られるだろう。
【００２３】
本発明の電子デバイスの更に他の実施形態は、電子モジュールが少なくとも１つの永久磁石を有することを特徴としている。
【００２４】
電磁石の代わりに永久磁石を用いることにより、ベース部分に対して電子モジュールを保持するために一次コイルの電力は必要とされない。更に、永久磁石を用いることにより、電子モジュールが電源障害の場合にベース部分から落ちるというリスクが容易に回避される。
【００２５】
好ましくは、永久磁石は、電子モジュールの二次コイルをベース部分の一次コイルのうち１つと容易に整列させるために、例えば、３つの永久磁石が二次コイルの周りに三角形に配置されるか、又は、４つの永久磁石が二次コイルの周りに四角形に配置されるように、規則的な間隔で二次コイルの周りに配置される。
【００２６】
本発明の電子デバイスの更に他の実施形態は、永久磁石が軟磁性層に対して垂直に磁化されることを特徴としている。
【００２７】
永久磁石の磁界の斯様な方向により、良好な磁石固定が比較的小さな磁石により得られる。
【００２８】
本発明は、図面を参照してより詳細に説明されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１Ａ】本発明の電子デバイスの第１の実施形態の上面図である。
【図１Ｂ】本発明の電子デバイスの第１の実施形態の断面図である。
【図１Ｃ】本発明の電子デバイスの第１の実施形態の断面図である。
【図２】本発明の電子デバイスの電子モジュールの側面図である。
【図３】本発明の電子デバイスのベース部分の第２の実施形態の上面図である。
【図４】本発明の電子デバイスのベース部分の第３の実施形態の上面図である。
【図５】本発明の電子デバイスのベース部分の第４の実施形態の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図面において、類似の部分は同一の数字で示される。
【００３１】
図１Ａ〜１Ｃは、本発明の電子デバイス１の第１の実施形態を示している。電子デバイス１は、ベース部分２及び電子モジュール３を有する。
【００３２】
ベース部分２は、プリント回路基板（ＰＣＢ）の種類の基板のような非導電性及び非磁性の基板４と、多数の貫通孔６が設けられた軟磁性層５と、多数の一次コイル７とを有する。軟磁性層５は、好ましくは、０．５〜２ｍｍの厚さである一方で、一次コイル６は、好ましくは０．２〜２ｍｍの厚さである。各一次コイル７は、ホール６内に配置され、基板４上に取り付けられている。ホール６は、列及び行のアレイで設けられる。
【００３３】
電子モジュール３は、二次コイル８と、前記二次コイル８の周りに四角形で配置された４つの永久磁石９とを有する。二次コイル８及び永久磁石９は、基板１０上に取り付けられる。ホール６、一次コイル７及び二次コイル８は、円形である。一次コイル７及び二次コイル８の半径ｒｃは、略同一である一方で、ホール６の半径ｒｈは、不所望な電流を阻止するために半径ｒｃの約１．１〜１．２５倍である。半径ｒｃは、約１０ｃｍである。ホール６間の距離は、約１ｃｍである。
【００３４】
軟磁性層５は、好ましくは、鉄又は建築用鋼材（ＳＴ７）のような強磁性体等の導電性材料から作られる。
【００３５】
図２は、基板１０の一方面上に取り付けられた二次コイル８と４つの永久磁石９とを有し、基板１０の他方面上に取り付けられた電子部品１１と発光ダイオード（ＬＥＤ）１２のような電子要素とを有する、本発明の電子モジュール３の側面図を示している。電子部品１１及びＬＥＤ１２は、二次コイル８に電気的に接続されている。また、電子モジュール３は、ＥＭＣ要件に適合させるために磁界から周囲を保護するための手段を有してもよい。永久磁石９は、基板１０に対して垂直に、及び、使用時に軟磁性層５に対して垂直に、磁化される。
【００３６】
ベース部分２上に電子モジュール３を取り付けるときには、永久磁石９は、軟磁性層５に及ぼす磁力により取り付けられ、ベース部分２に対して電子モジュール３を保持するだろう。永久磁石９が二次コイル８の周りに配置され、軟磁性層５が一次コイル７の周りに配置されるので、二次コイル８は、一次コイル７のうち１つに対して自動的に整列されるだろう。一次コイル７は、好ましくは０．１ＭＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲内のＡＣ場で一次コイル７を駆動させ得るドライバに接続される。ドライバは、高出力でこの一次コイル７を活性化させるために、二次コイル８が一次コイル７の反対側に存在するかどうかを検知するための検出機構を含んでもよい。
【００３７】
図３は、本発明の電子モジュールのベース部分２２の第２の実施形態の上面図を示している。ベース部分２２は、基板４と、多数のホール６が設けられた軟磁性層２５と、多数の一次コイルとを有する。ホール６の組の間には、スリット２６が延在している。スリット２６は、フライス又はのこ盤のような機械的工具、フォトリソグラフィを用いたエッチング又はレーザによる切断により、軟磁性層２５内に作られ得る。
【００３８】
スリット２６は、一次コイル７が給電されたときに渦電流が生ずるのを阻止するように設けられる。斯様な渦電流は、二次コイル８へのエネルギ伝達の効率を制限し、軟磁性層２５において熱を生成するだろう。
【００３９】
２つのホール６毎に１つのスリット２６を有することにより、スリット２６の数が制限され、軟磁性層２５の機械的強度にほとんど影響を与えないだろう。
【００４０】
図４は、本発明の電子モジュールのベース部分３２の第３の実施形態の上面図を示している。ベース部分３２は、基板４と、多数のホール６が設けられた軟磁性層３５と、多数の一次コイル７とを有する。各ホール６とその隣接ホール６との間には、スリット２６が延在し、これは、軟磁性層３５を幾つかのピースに分割する。軟磁性層３５のピースは、基板４上に取り付けられる。各一次コイル７の近くの多数のスリットにより、渦電流は更に良好に阻止される。
【００４１】
図５は、本発明の電子モジュールのベース部分４２の第４の実施形態の上面図を示している。ベース部分４２は、基板４と、多数のホール６が設けられた軟磁性層４５と、多数の一次コイル７とを有する。各ホール６とその隣接ホール６との間には、スリット２６が延在し、これは、軟磁性層４５を幾つかのピースに分割する。軟磁性層４５のピースは、基板４上に取り付けられる。更に、多数の、比較的短い、放射状に延在するスリット４６が各ホール６の周りに設けられる。
【００４２】
スリット４６により、不所望な渦電流の発生が更に削減される。これらのスリット４６は、軟磁性層４５の残りの軟磁性材料の方向に磁束が依然として流れるので、永久磁石９の機能に対してほとんど影響を与えない。
【００４３】
一次コイル７とホール６との間の直径の差分が小さいほど、渦電流がスリットによってより良好に阻止される。
【００４４】
一次コイル７の中心に軟磁性材料を設け、中心に配置された永久磁石９を電子モジュール３に設けることも可能である。
【００４５】
矩形コイル又は他の形状のコイルを用いることも可能である。斯様な場合において、ホールは、好ましくは、一次コイルと同一の形状を有する。
【００４６】
一次コイルを視野から隠すために非磁性被覆層をベース部分２に設けることが可能である。
【００４７】
各ホール内に１つよりも多い一次コイルを有することも可能である。
【００４８】
４つよりも多いか少ない磁石を用いることも可能であり、リング状の磁石を用いることも可能である。
【００４９】
一次コイル間及びその近くに配置された軟磁性材料の多数の小さなピースから軟磁性層を作ることも可能である。
【００５０】
１又はそれ以上の永久磁石の代わりに電磁石を用いることも可能である。電磁石は、二次コイルにより給電され得る。
【００５１】
ＬＥＤ１２の代わりに、電子モジュール３は、ＯＬＥＤ又は小さなカメラ、スピーカ、センサ、電子ファン、ラジオデバイス、アンテナ、ＬＣＤディスプレイ等のような、二次コイルにより給電され得る任意の他の種類の電子要素を有してもよい。
【図１Ａ】
0005843202.tif 000002
【図１Ｂ】
0005843202.tif 000003
【図１Ｃ】
0005843202.tif 000004
【図２】
0005843202.tif 000005
【図３】
0005843202.tif 000006
【図４】
0005843202.tif 000007
【図５】
0005843202.tif 000008