(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電装置と対向する給電面を有し、前記受電装置に無線で電力を伝送する送電装置に設けられる非接触充電用コイルアッシーであって、
前記給電面に一番近いに位置の第１コイルと、
前記第１コイルと比較して、前記給電面からの距離が遠い位置に第２コイルと、
前記給電面からの距離が前記第２コイルより遠い位置に１つの磁性体と、
を積層してなり、
前記磁性体は、前記給電面から見て前記第２コイルと重なり、前記第１コイルとは重ならない位置に配置される非接触充電用コイルアッシー。
【請求項２】
前記第１コイルは、前記第２コイルおよび前記磁性体より外側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の非接触充電用コイルアッシー。
【請求項３】
制御基板をさらに備え、
前記制御基板は、前記磁性体より遠い位置であって、前記第１コイルより内側に配置されることを特徴とする請求項２に記載の非接触充電用コイルアッシー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触で電力を伝送する非接触充電用のコイルアッシーに関し、特に２種類の異なるコイルを共存させて使用する非接触充電用のコイルアッシーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、２種類の異なるコイルを共存させ、コンパクトな構成により非接触で電力を伝送するコイルアッシーが提案されている。例えば、特許文献１は、非接触電力伝送用コイル等の複数のコイルを共存させる場合に、各コイルの性能劣化を抑制しつつ、省スペースで実現可能にする非接触電力伝送用コイルを開示する。この非接触電力伝送用コイルは、コイルの厚さ方向において、第１磁性体、非接触電力伝送用の第１コイル、第２磁性体、基板、外部機器側に位置する非接触無線通信用の第２コイルの順に積層して配置される。第１コイルと第２コイルは、少なくとも一部が重なった状態で配置され、第１コイルの内周側に第２コイルが重ならない領域を有するように、第１コイルの外周寄りで第２コイルと重なるように配置されている。
【０００３】
また、特許文献２は、２つの伝送方式に対応でき、且つ、送電装置から受電装置への伝送効率の低下を抑制できる無線電力伝送システムを開示する。この無線電力伝送システムは、送電コイルと受電コイルとの磁界結合を利用して、送電装置から受電装置に無線で電力を伝送する。送電装置は、送電用の電気信号を生成する送電回路と、第１の伝送方式に対応した第１送電コイルと、第２の伝送方式に対応した第２送電コイルと、第１送電コイルがその上に載置される第１磁性体と、第２送電コイルがその上に載置される第２磁性体と、受電装置がその上に載置される給電面と、を有する。そして、第１磁性体の第１取付面と第２磁性体の第２取付面とは、給電面の下側に位置し、給電面と平行な同一の平面上に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−０９８８４６号公報
【特許文献２】特開２０１５−１４４５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したコイルでは、磁界をより強くするための磁性体がそれぞれのコイルに付随しており、コイルの配置によっては互いに阻害し合い、充電効率に影響を及ぼすことになる。
【０００６】
本発明は、かかる事情を鑑みて考案されたものであり、一方のコイルには磁性体を付随せず、２種類の充電方式を一体化した省スペースで充電効率のよい非接触充電用コイルアッシーを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、受電装置と対向する給電面を有し、受電装置に無線で電力を伝送する送電装置に設けられる非接触充電用コイルアッシーであって、給電面に一番近いに位置の第１コイルと、第１コイルと比較して、給電面からの距離が遠い位置に第２コイルと、給電面からの距離が第２コイルより遠い位置に１つの磁性体と、を積層してなり、磁性体は、給電面から見て第２コイルと重なり、第１コイルとは重ならない位置に配置される非接触充電用コイルアッシーが提供される。
これによれば、第１コイルには磁性体を付随させず、第１コイルを第２コイルに付随する磁性体の影響が少ない位置に配置することで、２種類の充電方式を一体化した省スペースで充電効率のよい非接触充電用コイルアッシーを提供できる。
【０００８】
さらに、第１コイルは、第２コイルおよび磁性体より外側に配置されることを特徴としてもよい。
これによれば、第１コイルは、第２コイルおよび磁性体より受電装置側であって外側に配置されることで、第２コイルに付随する磁性体の影響が第１コイルに対して最も少なくすることができる。
【０００９】
さらに、制御基板をさらに備え、制御基板は、磁性体より遠い位置であって、第１コイルより内側に配置されることを特徴としてもよい。
これによれば、制御基板を含めて第１コイルの大きさ以下とすることができ、より省スペースにすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、省スペースで充電効率のよい２種類の充電方式を一体化した非接触充電用コイルアッシーを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る第一実施例の非接触充電用コイルアッシーの、（Ａ）平面図、（Ｂ）側面図。
【図２】本発明に係る第二実施例の非接触充電用コイルアッシーの、（Ａ）平面図、（Ｂ）側面図。
【図３】本発明に係る第三実施例の非接触充電用コイルアッシーの、（Ａ）平面図、（Ｂ）側面図。
【図４】本発明に係る第三実施例の非接触充電用コイルアッシーにおける、（Ａ）第１コイルの磁力線を示す模式図、（Ｂ）第２コイルの磁力線を示す模式図。
【図５】従来技術の非接触充電用コイルアッシーにおける磁力線を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下では、図面を参照しながら、本発明に係る各実施例について説明する。まず、図５を参照して、従来技術における非接触充電用コイルアッシー１００Ｚについて説明する。非接触充電用コイルアッシー１００Ｚは、携帯端末などの受電装置ＲＤに無線で電力を伝送する送電装置ＳＤＺに設けられる。非接触充電用コイルアッシー１００Ｚは、磁界共鳴コイルの第１コイル１０Ｚと、第１コイル１０Ｚに対応する磁性体３０Ｚ１と、電磁誘導コイルの第２コイル２０Ｚと、第２コイル２０Ｚに対応する磁性体３０Ｚ２と、これらを制御等する回路を配置するプリント回路基板５０Ｚとを備える。磁性体３０Ｚ１と磁性体３０Ｚ２は、それぞれ第１コイル１０Ｚおよび第２コイル２０Ｚに付随して、第１コイル１０Ｚおよび第２コイル２０Ｚの磁界をより強くするように機能する。
【００１３】
第１コイル１０Ｚは、受電装置ＲＤからみて、第２コイル２０Ｚより遠い位置にあり、さらに磁性体３０Ｚ２と同等かより遠い位置にある。そうすると、本図に示すように、第１コイル１０Ｚの磁力線の一部は、第２コイル２０Ｚの磁性体３０Ｚ２にかかり弱められてしまう（点線の磁力線）。したがって、このような従来技術における非接触充電用コイルアッシー１００Ｚでは、第１コイル１０Ｚと第２コイル２０Ｚの配置関係によって互いに阻害し合い、充電効率に悪影響を及ぼすことになる。本発明では、このような悪影響を及ぼすことなく、２種類の充電方式を一体化した省スペースで充電効率のよい非接触充電用コイルアッシーを提供する。
【００１４】
＜第一実施例＞
図１を参照し、本実施例における非接触充電用コイルアッシー１００を説明する。非接触充電用コイルアッシー１００は、携帯端末などの受電装置ＲＤに無線で電力を伝送する送電装置ＳＤに設けられ、受電装置ＲＤと対向する給電面６０を有する。給電面６０は、非接触充電用コイルアッシー１００の最も受電装置ＲＤに近いコイルのコイル面と平行な面を言う。端末装置などの受電装置ＲＤに対して無線で給電する所謂ワイヤレス充電方式として、大きく分けて２つの主要な方式がある。１つは、１００〜２００ＫＨｚの電磁波を使用した電磁誘導方式であり、他は、６．７８ＭＨｚの電磁波を使用した磁界共鳴方式である。したがって、送電装置側としては、このような２種類のワイヤレス充電方式の両方に対応することが求められる。
【００１５】
送電装置ＳＤは、かかる２種類のワイヤレス充電方式に対応するため、２種類のコイルを備える。非接触充電用コイルアッシー１００は、第１コイル１０と、第２コイル２０と、磁性体３０と、制御基板４０と、プリント回路基板５０とを備える。プリント回路基板５０は、受電装置ＲＤに最も近い位置に配置される矩形の回路基板であり、中央部に外形とほぼ相似する矩形の開口部５１を有する。
【００１６】
第１コイル１０は、磁界共鳴方式用のコイルであり、プリント回路基板５０の開口部５１と外周部に挟まれた枠部に備えられる。第１コイル１０は、給電面６０に一番近い位置にあり、プリント回路基板５０上に形成された導体の配線パターンにより方形環状に巻回されたコイルである。なお、第１コイル１０には、後述する第２コイル２０に付随する磁性体３０のように、磁界を強めるための磁性体を伴っていない。第１コイル１０は、受電装置ＲＤに最も近い位置に配置されるので、かかる磁性体がなくてもコイルとしての機能を十分に果たすことができるからである。
【００１７】
制御基板４０は、プリント回路基板５０とほぼ平行に、受電装置ＲＤに近い方に第１制御基板４０１と、遠い方に第２制御基板４０２を有する。第１制御基板４０１は、受電装置ＲＤ側の面に方形の板状の磁性体３０を備えるが、磁性体３０が給電面６０（受電装置ＲＤ）に対してプリント回路基板５０より遠い位置になるように配置される。すなわち、磁性体３０の厚さは、第１制御基板４０１とプリント回路基板５０の距離未満である。そうすると、磁性体３０は、給電面６０（受電装置ＲＤ）に対して第１コイル１０より遠い位置に配置される。
【００１８】
また、磁性体３０の平面視形状は、プリント回路基板５０の開口部５１の矩形の形状とほぼ同じであり、磁性体３０は、平面視でプリント回路基板５０の開口部５１に一致するように配置される。そうすると、第１コイル１０は開口部５１と外周部に挟まれた枠部に位置するので、磁性体３０は、受電装置ＲＤから見て第１コイル１０と重なる部分はない。なお、磁性体３０は、フェライトなどの透磁率１以上の材料から構成される。
【００１９】
第２コイル２０は、電磁誘導方式のコイルであり、磁性体３０のさらに受電装置ＲＤ側に磁性体３０の上に積層されるように設けられ、プリント回路基板５０の開口部５１の中に嵌るように配置される。したがって、第２コイル２０は、給電面６０（受電装置ＲＤ）から見て磁性体３０と重なると共に、第１コイル１０と比較して給電面６０からの距離がほぼ同距離の位置に、かつ給電面６０からの距離が磁性体３０より近い位置に配置される。第２コイル２０は、方形環状に巻回された平型のコイルの３つから構成されているが、磁束を増加させ軸心位置の柔軟性を確保するために３つを使用した例として示しているので、これに限定されるものではなく、１つのコイルであってもいいし、より多くのコイルから構成されてもよい。
【００２０】
仮に第１コイル１０の下に磁性体が存在した場合、その磁性体が第２コイル２０の直ぐ横に位置することとなり、その磁性体の影響を受けて充電効率の低下を招くこととなりかねない。しかし、非接触充電用コイルアッシー１００においては、第１コイル１０に付随する磁性体を備えないので、第２コイル２０が第１コイル１０のための磁性体により影響を受けることはないし、第１コイル１０は第２コイル２０のための磁性体３０から影響を受けることが少ない位置に配置されるので、充電効率において悪影響を生じない。
【００２１】
上述したように、送電装置ＳＤの非接触充電用コイルアッシー１００は、コイルの厚さ方向（本図（Ｂ）の上下方向）において給電面６０（受電装置ＲＤ）の方から順に、給電面６０に一番近い位置の第１コイル１０と、第１コイル１０と比較して給電面６０からの距離がほぼ同じ距離の位置に、コイル面同士をほぼ平行にした第２コイル２０と、給電面６０からの距離が第２コイル２０より遠い位置であって、かつ給電面６０から見て第２コイル２０と重なり、第１コイル１０とは重ならない位置に、コイル面とほぼ平行に平板な磁性体３０と、を積層して構成される。かかる構成によれば、第１コイル１０には磁性体を付随させず、第１コイル１０を第２コイル２０に付随する磁性体３０の影響が少ない位置に配置することで、２種類の充電方式を一体化した省スペースで充電効率のよい非接触充電用コイルアッシー１００を提供できる。
【００２２】
また、第１コイル１０は、プリント回路基板５０の開口部５１と外周部に挟まれた枠部に位置し、第２コイル２０および磁性体３０は、開口部５１に嵌るような位置にあるので、第１コイル１０は、第２コイル２０および磁性体３０より外側に配置される。このように、第１コイルが第２コイルおよび磁性体より受電装置側であって外側に配置されることで、第２コイルに付随する磁性体の影響が第１コイルに対して最も少なくすることができる。
【００２３】
制御基板４０は、磁性体３０より遠い位置であって、第１コイル１０より内側に配置される。これによれば、平面視において制御基板を含めて第１コイルの大きさ以下とすることができ、より省スペースにすることができると共に、コイル面の面積を最大化することができる。
【００２４】
＜第二実施例＞
図２を参照し、本実施例における非接触充電用コイルアッシー１００Ａを説明する。非接触充電用コイルアッシー１００Ａは、受電装置ＲＤと対向する給電面６０Ａと、第１コイル１０Ａと、第２コイル２０Ａと、磁性体３０Ａと、制御基板４０Ａと、プリント回路基板５０Ａとを備える。プリント回路基板５０Ａは、受電装置ＲＤに近い位置に配置される矩形の回路基板であり、本実施例では、プリント回路基板５０Ａは、複数枚有する。
【００２５】
第１コイル１０Ａは、磁界共鳴方式用のコイルであり、プリント回路基板５０Ａの内最も給電面６０Ａ（受電装置ＲＤ）に近い回路基板に備えられる。第１コイル１０Ａは、プリント回路基板５０Ａ上に形成された導体の配線パターンにより方形環状に外縁付近に巻回されたコイルである。なお、第１コイル１０Ａには、後述する第２コイル２０Ａに付随する磁性体３０Ａのように、磁界を強めるための磁性体を伴っていない。第１コイル１０Ａは、受電装置ＲＤに最も近い位置に配置されるので、かかる磁性体がなくてもコイルとしての機能を十分に果たすことができるからである。
【００２６】
第２コイル２０Ａは、電磁誘導方式のコイルであり、プリント回路基板５０Ａの内最も受電装置ＲＤに近い回路基板上に、および受電装置ＲＤから離れる方向にあるさらに３枚のプリント回路基板５０Ａ上のほぼ中央部に備えられる。そうすると、第２コイル２０Ａは、受電装置ＲＤに対して第１コイル１０Ａとほぼ同距離の位置およびそれ以上の距離の位置に配置される。第２コイル２０Ａは、プリント回路基板５０Ａ上に形成された導体の配線パターンにより方形環状に巻回されたコイルであり、プリント回路基板５０Ａを積層することで、第２コイル２０Ａも充電効率を高めるため積層されて配置される。
【００２７】
制御基板４０Ａは、受電装置ＲＤ側の面に方形の板状の磁性体３０Ａを備え、磁性体３０Ａが最も受電装置ＲＤから遠い位置にあるプリント回路基板５０Ａに配置された第２コイル２０Ａと積層するように配置される。そうすると、磁性体３０Ａは、受電装置ＲＤに対して第１コイル１０Ａより遠い位置に配置される。
【００２８】
また、磁性体３０Ａの平面視形状は、プリント回路基板５０Ａの矩形の形状と相似形であり、磁性体３０Ａは、平面視でプリント回路基板５０Ａ上の第２コイル２０Ａに一致するように配置される。そうすると、第１コイル１０Ａは最も受電装置ＲＤに近いプリント回路基板５０Ａの外縁付近に位置するので、磁性体３０Ａは、受電装置ＲＤから見て第１コイル１０Ａと重なる部分はなく、第２コイル２０Ａは、受電装置ＲＤから見て磁性体３０Ａと重なる。
【００２９】
仮に第１コイル１０Ａの下に磁性体が存在した場合、その磁性体が第２コイル２０Ａの直ぐ横に位置することとなり、その磁性体の影響を受けて充電効率の低下を招くこととなりかねない。しかし、非接触充電用コイルアッシー１００Ａにおいては、第１コイル１０Ａに付随する磁性体を備えないので、第２コイル２０Ａが第１コイル１０Ａのための磁性体により影響を受けることはないし、第１コイル１０Ａは第２コイル２０Ａのための磁性体３０Ａから影響を受けることが少ない位置に配置されるので、充電効率において悪影響を生じない。
【００３０】
上述したように、送電装置ＳＤの非接触充電用コイルアッシー１００Ａは、コイルの厚さ方向（本図（Ｂ）の上下方向）において受電装置ＲＤの方から順に、第１コイル１０Ａと、第１コイル１０Ａとほぼ同じ距離の位置およびそれ以上の距離の位置に、コイル面同士をほぼ平行にした第２コイル２０Ａと、第２コイル２０Ａより遠い位置であって、第２コイル２０Ａと重なり、第１コイル１０Ａとは重ならない位置に、コイル面とほぼ平行に平板な磁性体３０Ａと、を積層して構成される。かかる構成によれば、第１コイル１０Ａには磁性体を付随させず、第１コイル１０Ａを第２コイル２０Ａに付随する磁性体３０Ａの影響が少ない位置に配置することで、２種類の充電方式を一体化した省スペースで充電効率のよい非接触充電用コイルアッシー１００Ａを提供できる。
【００３１】
＜第三実施例＞
図３を参照し、本実施例における非接触充電用コイルアッシー１００Ｂを説明する。非接触充電用コイルアッシー１００Ｂは、受電装置ＲＤと対向する給電面６０Ｂを有し、給電面６０Ｂに一番近い位置に第１コイル１０Ｂと、第２コイル２０Ｂと、磁性体３０Ｂと、制御基板４０Ｂと、プリント回路基板５０Ｂとを備える。プリント回路基板５０Ｂは、受電装置ＲＤに最も近い位置に配置される矩形のフレキシブル回路基板である。
【００３２】
第１コイル１０Ｂは、磁界共鳴方式用のコイルであり、給電面６０Ｂに一番近いに位置にあるプリント回路基板５０Ｂに備えられる。第１コイル１０Ｂは、フレキシブルなプリント回路基板５０Ｂ上に形成された導体の配線パターンにより方形環状に外縁付近に巻回されたコイルである。なお、第１コイル１０Ｂには、後述する第２コイル２０Ｂに付随する磁性体３０Ｂのように、磁界を強めるための磁性体を伴っていない。第１コイル１０Ｂは、受電装置ＲＤに最も近い位置に配置されるので、かかる磁性体がなくてもコイルとしての機能を十分に果たすことができるからである。
【００３３】
制御基板４０Ｂは、プリント回路基板５０Ｂとほぼ平行に配置され、受電装置ＲＤ側の面に方形の板状の磁性体３０Ｂを備えるが、磁性体３０Ｂが受電装置ＲＤに対してプリント回路基板５０Ｂより遠い位置になるように配置される。そうすると、磁性体３０Ｂは、受電装置ＲＤに対して第１コイル１０Ｂより遠い位置に配置される。
【００３４】
また、磁性体３０Ｂの平面視形状は、プリント回路基板５０Ｂの矩形の形状と相似形であり、磁性体３０Ｂは、平面視でプリント回路基板５０Ｂの中央部に配置される。そうすると、第１コイル１０Ｂはプリント回路基板５０Ｂの外縁付近に位置するので、磁性体３０Ｂは、受電装置ＲＤから見て第１コイル１０Ｂと重なる部分はない。
【００３５】
第２コイル２０Ｂは、電磁誘導方式のコイルであり、磁性体３０Ｂのさらに受電装置ＲＤ側に磁性体３０Ｂの上に積層されるように設けられ、プリント回路基板５０Ｂの中央部に配置される。したがって、第２コイル２０Ｂは、給電面６０Ｂ（受電装置ＲＤ）から見て磁性体３０Ｂと重なると共に、第１コイル１０Ｂと比較して給電面６０Ｂからの距離がより遠い距離の位置に、かつ給電面６０Ｂからの距離が磁性体３０Ｂより近い位置に配置される。第２コイル２０Ｂは、方形環状に巻回された平型のコイルの３つから構成されている。
【００３６】
仮に第１コイル１０Ｂの下に磁性体が存在した場合、その磁性体が第２コイル２０Ｂから見て受電装置ＲＤの方に位置することとなり、その磁性体の影響を受けて充電効率の低下を招くこととなりかねない。しかし、非接触充電用コイルアッシー１００Ｂにおいては、第１コイル１０Ｂに付随する磁性体を備えないので、第２コイル２０Ｂが第１コイル１０Ｂのための磁性体により影響を受けることはないし、第１コイル１０Ｂは第２コイル２０Ｂのための磁性体３０Ｂから影響を受けることが少ない位置に配置されるので、充電効率において悪影響を生じない。
【００３７】
すなわち、図４（Ａ）にも示すように、第１コイル１０Ｂは、受電装置ＲＤからみて、第２コイル２０Ｂより近い位置にあり、第１コイル１０Ｂの受電装置ＲＤに対する磁力線が、第２コイル２０Ｂの磁界を強めるための磁性体３０Ｂにより弱められてしまうことが低減される（実線の磁力線）。また、図４（Ｂ）に示すように、第２コイル２０Ｂによる磁力線ＭＬは、磁性体３０Ｂにより磁界を強められる。
【００３８】
上述したように、送電装置ＳＤの非接触充電用コイルアッシー１００Ｂは、コイルの厚さ方向（本図（Ｂ）の上下方向）において受電装置ＲＤの方から順に、第１コイル１０Ｂと、第１コイル１０Ｂより大きい距離の位置（遠い位置）に、コイル面同士をほぼ平行にした第２コイル２０Ｂと、第２コイル２０Ｂより遠い位置であって、第２コイル２０Ｂと重なり、第１コイル１０Ｂとは重ならない位置に、コイル面とほぼ平行に平板な磁性体３０Ｂと、を積層して構成される。かかる構成によれば、第１コイル１０Ｂには磁性体を付随させず、第１コイル１０Ｂを第２コイル２０Ｂに付随する磁性体３０Ｂの影響が少ない位置に配置することで、２種類の充電方式を一体化した省スペースで充電効率のよい非接触充電用コイルアッシー１００Ｂを提供できる。
【００３９】
なお、本発明は、例示した実施例に限定するものではなく、特許請求の範囲の各項に記載された内容から逸脱しない範囲の構成による実施が可能である。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
【符号の説明】
【００４０】
ＲＤ      受電装置（携帯端末）
ＳＤ      送電装置
１００    非接触充電用コイルアッシー
１０      第１コイル（磁界共鳴コイル）
２０      第２コイル（電磁誘導コイル）
３０      磁性体
４０      制御基板
５０      プリント回路基板
５１      開口部
６０      給電面
ＭＬ      磁力線
【図１】
0006612657.tif 000002
【図２】
0006612657.tif 000003
【図３】
0006612657.tif 000004
【図４】
0006612657.tif 000005
【図５】
0006612657.tif 000006