(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路モジュール収納部および導体収納部を有する平板と、
複数の配線導体が形成されており、前記平板の回路モジュール収納部に収納されている回路モジュールと、
前記平板の導体収納部に同心状に収納された複数の導体とを備え、
前記回路モジュールの複数の配線導体が、前記同心円状に収納された複数の導体よりも細い導体によって形成されており、
前記同心円状に収納された複数の導体は、それぞれの一端および他端に至るまでの全体において前記配線導体よりも太く、
前記同心円状に収納された複数の導体のそれぞれ一端と前記配線導体のうち所定の配線導体の一端とが接続され、かつ前記同心円状に収納された複数の導体のそれぞれ他端と前記配線導体のうちの所定の配線導体の他端とが接続されて渦巻状コイルが構成されており、
前記同心円状に収納された複数の導体は、前記コイルの引き出し線との交差部分を有さないことを特徴とするコイルモジュール。
【請求項２】
前記回路モジュールの複数の配線導体が、前記回路モジュール内において導電パターンによって形成されている請求項１に記載のコイルモジュール。
【請求項３】
前記回路モジュール部分を除き、前記平板全体が磁性体でコーティングされている請求項１または２に記載のコイルモジュール。
【請求項４】
回路モジュール収納部および導体収納部を有する平板と、
複数の配線導体が形成されており、前記平板の回路モジュール収納部に収納されている回路モジュールと、
前記平板の導体収納部に同心状に収納された複数の導体とを備え、
前記回路モジュールの複数の配線導体が、前記同心円状に収納された複数の導体よりも細い導体によって形成されており、
前記同心円状に収納された複数の導体は、それぞれの一端および他端に至るまでの全体において前記配線導体よりも太く、
前記同心円状に収納された複数の導体のそれぞれ一端と前記配線導体のうち所定の配線導体の一端とが接続され、かつ前記同心円状に収納された複数の導体のそれぞれ他端と前記配線導体のうちの所定の配線導体の他端とが接続されて渦巻状コイルが構成されており、
前記同心円状に収納された複数の導体は、前記コイルの引き出し線との交差部分を有さないコイルモジュールを備えていることを特徴とする非接触電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルモジュールおよび非接触電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触で電力を伝送して充電する通信機等の電子機器が開発されている。特に小型・薄型の携帯電子機器において非接触の電力伝送システムを搭載するためには、非接触電力伝送システムの小型・薄型化が必須となる。
【０００３】
そのため、小型・薄型の非接触電力伝送システムに使用されるコイルモジュールが、特許文献１に開示されている。このコイルモジュールは、非接触電力伝送システムの電力送信側および電力受信側の双方に用いられている。この特許文献１に開示されたコイルモジュールは図４に示すように、平板状の導体部７２が平板（樹脂構造体）７３に渦巻き状に配置され、コイル７１を形成している。一方では、別体として回路モジュール９1が形成されている。このコイル７１と回路モジュール９１が、嵌合凹部８１、８２と嵌合凸部８３、８４との嵌合等によって接合され、コイルモジュール７０を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ２０１１／００１８１２Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図４のコイルモジュール７０においては、コイル７１と別体として回路モジュール９1を構成した上で、両者を二段に重ねて接合しているため、コイル７１および回路モジュール９1両方の厚みを確保しなければならない。そのため、これらを機器に組み込むには厚くなってしまう。また、ある程度の電力伝送効率を確保するためには、ある程度の径を有する導体でコイルを形成することが必要となる。コイル７１における引き出し線７４を外部まで出す場合、渦巻状の導体７２と引き出し線７４の導体が交差するため、交差部分の厚みも考慮しなければならず、薄型化が難しかった。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、コイルと回路モジュールが一体となった薄型コイルモジュールを形成し、提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のコイルモジュールは、回路モジュール収納部および導体収納部を有する平板と、複数の配線導体が形成されており、前記平板の回路モジュール収納部に収納されている回路モジュールと、前記平板の導体収納部に同心状に収納された複数の円弧状導体とを備え、複数の前記円弧状導体のそれぞれ一端と前記配線導体のうちの所定の配線導体の一端とが接続され、かつ複数の前記円弧状導体のそれぞれ他端と前記配線導体のうち所定の配線導体の他端とが接続されて渦巻状コイルが構成されているものである。
【０００８】
このようなコイルに回路モジュールを収納し、一体構造とすることにより、コイルモジュールの厚みを大幅に縮小することが可能となる。
【０００９】
また、本発明のコイルモジュールは、好ましくは、前記回路モジュールの複数の配線導体が、前記複数の円弧状導体よりも細い導体によって形成され、前記複数の円弧状導体と接続されている。この場合、前記回路モジュールの複数の配線導体を細くすることにより、前記回路モジュールの高さをさらに低くすることができ、前記コイルモジュールの薄型化が可能となる。
【００１０】
また、本発明のコイルモジュールは、好ましくは、前記回路モジュールの複数の配線導体が、前記回路モジュール内において導電パターンによって形成され、前記複数の円弧状導体と接続されている。この場合、電線によって構成される前記配線導体に比べ、前記配線導体のさらなる薄型化が図れるため、さらに前記回路モジュールの高さを低くすることができる。よって、さらなるコイルモジュール全体での低背化が可能となる。
【００１１】
また、本発明のコイルモジュールは、好ましくは、前記回路モジュール部分を除き、前記平板全体が磁性体でコーティングされている。
【００１２】
また、本発明の非接触電力伝送システムは、回路モジュール収納部および導体収納部を有する平板と、複数の配線導体が形成されており、前記平板の回路モジュール収納部に収納されている回路モジュールと、前記平板の導体収納部に同心状に収納された複数の円弧状導体とを備え、複数の前記円弧状導体のそれぞれ一端と前記配線導体のうち所定の配線導体の一端とが接続され、かつ複数の前記円弧状導体のそれぞれ他端と前記配線導体のうち所定の配線導体の他端とが接続されて渦巻状コイルが構成されているコイルモジュールを備えている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のコイルモジュールは、回路モジュールをコイルの平板（樹脂構造体）に収納し一体化することによって、薄型・小型化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１におけるコイルモジュールの平面図、および図１（ａ）のＡ−Ａ部分およびＢ−Ｂ部分を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態1における導体と回路モジュールとの接続構造を説明するための断面図である。
【図３】本発明の実施形態２におけるコイルモジュールの平面図と、および図３（ａ）のＡ−Ａ部分およびＢ−Ｂ部分を示す断面図である。
【図４】従来のコイルモジュールの斜視図である。
【図５】従来のコイルモジュールの図４のＤ−Ｄ部分を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を説明する。
（実施形態１）
実施形態１のコイルモジュールを、図１を用いて説明する。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、コイルモジュール１０は、コイル１１と回路モジュール３１が一体になって構成されている。コイル１１は、複数の円弧状導体１２と、平板（樹脂構造体）１３とを備えている。平板１３は磁性体材料を含有する平板状の樹脂構造体１３で構成されている。本実施形態１および後述する実施形態２においては、平板１３は樹脂構造体１３として説明していく。なお、ここで述べている樹脂構造体１３は、特許請求の範囲で述べている平板の一種である。
【００１７】
図１（ａ）において、導体１２は、見やすさの観点からハッチングを入れて図示している。
【００１８】
複数の円弧状導体１２は、銅線等の導電性を有する線材によって形成され、各円弧状導体には１箇所に切り欠き部分がある。
【００１９】
樹脂構造体１３は、フェライト等の磁性体材料を粉体にして混練した熱硬化性樹脂を、加熱、軟化させ、金型に充填の上、硬化させて形成された平板である。樹脂構造体１３構築時の金型成型により、導体収納部１４および回路モジュール収納部１５がともに設けられる。この導体収納部１４に、導体１２が収納されている。
【００２０】
回路モジュール３１は、セラミック多層基板による回路基板で構成され、内部に配線導体３５が組み込まれ、回路基板上に所定の回路部品３３が実装されている。回路モジュール３１の回路基板はセラミック多層基板ではなく、ガラスエポキシ基板などのプリント基板でも構わない。所定の回路部品３３は、例えば、コイルモジュール１０を電力受信側機器に用いる場合、少なくとも整流回路、レギュレータ回路、充電制御回路を含む電力受信側回路を構成している。電力送信側機器に用いる場合では、少なくとも電力制御回路、インバータ回路を含む電力送信側回路を形成する回路部品３３が、回路基板上に実装されている。回路モジュール３１内部の複数の配線導体３５は導体１２よりも細い電線を使用している。
【００２１】
導体１２は、回路モジュール３１の配線導体３５と接続されることにより、渦巻型コイルを構成している。
【００２２】
より具体的に構成を図1（ａ）によって説明すると、まず、コイル１１に備えられた導体１２のうち、一番外側の円弧状導体１２Ａの一端が回路モジュール３１に備えられた端子４０Aに接続される。この一番外側の円弧状導体の他端が、回路モジュール３１の端子４０Ａと回路モジュール上の反対側に位置する端子４１Ａに接続される。この端子４１Ａは回路モジュール３１の内部導体３５Ａによって、端子４０Ｂに接続され、さらに外側から２番目の円弧状導体１２Ｂの一端に接続される。この外側から２番目の円弧状導体１２Ｂの他端は、端子４１Ｂから内部導体３５Ｂによって、外側から３番目の円弧状導体１２Ｃの一端と接続される。この外側から３番目の円弧状導体１２Ｃの他端は、端子４１Ｃから内部導体３５Ｃによって、外側から４番目の円弧状導体１２Ｄの一端と接続される。このように各々の導体１２の一端が、端子４０または４１および配線導体３５を介して、各々隣接する別の円弧状導体１２の他端とひとつずつずらして接続されることによって、１つの渦巻状コイルが形成されている。このように、コイル１１の回路モジュール収納部１５に回路モジュール３１が収納され、回路モジュール３１内に導体１２よりも細い内部配線で対応することにより、コイルの引き出し線交差部分の厚みをも薄くすることができ、薄型のコイルモジュールを実現することが可能となる。
【００２３】
導線１２の一端あるいは他端と、端子４０または４１との接続を、図２に示す。図２（ａ）に示すように、導線１２の内導線を回路モジュール３１の配線導体３５の端子４０または４１に直接はんだ付けを行う。一方、図２（ｂ）に示すように、端子４０または４１にスルーホールを開け、導線１２の内導線を通し、端子４０または４１とはんだ付けを行う場合がある。コイルモジュール１０では、コイル１１に回路モジュール３１が接続され、一体になることにより、回路モジュール３１を収納した薄型で一体型のコイルモジュール１０が非接触電力伝送システムとして機能することが可能となる。
【００２４】
コイル１１に回路モジュール３１を収納し、接続した後、コイルモジュール１０の回路モジュール３１部分を除き、全体を磁性体でコーティングする。（図示せず）
このコイルモジュール１０全体の構成で見た場合、導体１２に対し、回路モジュール３１での配線導体３５の占める割合は非常に小さいので、導体１２に比べて、配線導体３５を細く構成しても、コイル全体としての伝送効率低下への影響は小さい。従来の回路モジュール別体のコイルモジュール７０と、本発明の回路モジュール３１を収納したコイルモジュール１０をそれぞれ受電側コイルとして、同じ条件下で伝送効率劣化の測定を行った。同じ送電側コイルからそれぞれの受電側コイルに伝送し、それぞれの入出力の電圧、電流を測定することにより、両者を比較した。その結果、伝送効率は従来のコイルモジュール７０では８５．５％であるのに対し、本発明のコイルモジュール１０では８４．７％と、伝送効率の低下は１％未満であった。
【００２５】
なお、本発明の実施の形態に係るコイルモジュールは、ワイヤレス充電器などの非接触型電力伝送に用いるコイルモジュールについて説明したが、特に限定されるものではなくＲＦ−ＩＤ等の他の用途のコイルモジュールであっても良い。また、非接触型電力伝送に用いるコイルモジュールには、電力送信側機器に用いるコイルモジュールと電力受信側機器に用いるコイルモジュールとがあるが、以上の説明では、特に明記しない限り、いずれのコイルモジュールとしても用いることができる。
（実施形態２）
図３に、実施形態２にかかるコイルモジュール１１０を示す。コイルモジュール１１０は、図３に示すように、導電パターン３６で配線した回路モジュール１３１を、コイル１１に収納している。図３（ａ）において、導体１２は、見やすさの観点からハッチングを入れて図示している。
【００２６】
実施形態１では、電線の配線導体３５が回路モジュール３１に内蔵され、導体１２と接続しているが、この実施形態２では回路モジュール１３１における回路基板の内層の導電パターン３６で接続するものである。この電線の代わりに、導電パターン３６による形成により、実施形態１よりもさらに低背化が実現可能となり、省スペースで低背・薄型のコイル一体型モジュールが実現でき、小型・薄型の携帯端末などへの搭載が可能となる。
【００２７】
実施形態１と同様に、従来の回路モジュール別体のコイルモジュール７０と、本実施形態２の回路モジュール１３１を収納したコイルモジュール１１０をそれぞれ受電側コイルとして、同じ条件下で伝送効率劣化の測定を行った。同じ送電側コイルからそれぞれの受電側コイルに伝送し、それぞれの入出力の電圧、電流を測定することにより、両者を比較した。実施形態２では、コイルモジュール１１０を構成する渦巻状コイルの一部が導電パターン３６によって形成されているため実施形態１に比べて、伝送効率はさらに若干劣化する。しかしながら、先行技術で示した図４の回路モジュール別体のコイルモジュール７０に比べて、伝送効率の低下はわずかであった。その結果、伝送効率は従来のコイルモジュール７０に対し、本実施形態２のコイルモジュール１１０での伝送効率の低下は２％であった。
【００２８】
なお、実施形態２では、上記の内容以外は実施形態１と構成および製造方法も同様であるため、ほかの記述は省略する。よって、実施形態１と同じ構成となる符号は、実施形態２でも同じ符号を付与した。
【符号の説明】
【００２９】
１０、１１０、７０・・・・・・・・・・・・コイルモジュール
１１、７１・・・・・・・・・・・・・・・・・コイル
１２Ａ〜１２Ｄ、７２・・・・・・・・・導体
１３、７３・・・・・・・・・・・・・・・・・平板（樹脂構造体）
１４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・導体収納部
１５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・回路モジュール収納部
３１、１３１、９１・・・・・・・・・・・・回路モジュール
４０Ａ〜４０Ｄ、４１Ａ〜４１Ｄ・・端子
３３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・回路部品
３５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・配線導体
３６・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・導電パターン
８１、８２・・・・・・・・・・・・・・・・・嵌合凹部
８３、８４・・・・・・・・・・・・・・・・・嵌合凸部
【図１】
0005874181.tif 000002
【図２】
0005874181.tif 000003
【図３】
0005874181.tif 000004
【図４】
0005874181.tif 000005
【図５】
0005874181.tif 000006