(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導線が渦巻き状に巻回された円形の平面コイル部と、
前記平面コイル部に対向するように設けられた矩形の磁性シートと、
前記磁性シートに設けられ、前記磁性シートの中心部から前記磁性シートの対角部に延びる線上に位置するスリットと、を備え、
前記平面コイル部から引き出された前記導線の一方が、前記平面コイル部の外周の接線方向で前記磁性シートの一辺に平行に延びて、前記磁性シートの前記対角部より前記磁性シートから引き出され、前記平面コイル部から引き出された前記導線の他方が、前記スリットを経由して前記磁性シートの前記対角部より引き出され、前記磁性シートの前記対角部から引き出された導線の一方及び他方は近接して互いに平行であることを特徴とする非接触充電モジュール。
【請求項２】
前記スリットは、前記導線の一方が引き出された前記対角部から中心部に向かって延びていることを特徴とする請求項１に記載の非接触充電モジュール。
【請求項３】
前記平面コイル部から引き出された前記導線の他方は、前記平面コイル部の中心から離れる方向に角度５０度〜８０度曲げられた第１の曲げ部と、さらに前記スリットを経過後に前記第１の曲げ部と同じ曲げ方向に角度３０度〜７０度曲げられた第２の曲げ部とを設けたことを特徴とする請求項１に記載の非接触充電モジュール。
【請求項４】
前記磁性シートの前記対角部は湾曲していることを特徴とする請求項１に記載の非接触充電モジュール。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかひとつに記載の非接触充電モジュールに備えられた平面コイル部を、送電用コイルまたは受電用コイルの少なくともいずれかひとつに用いたことを特徴とする非接触充電機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、渦巻状の銅線からなる平面コイル部と磁性シートとを有する非接触充電モジュール及び非接触充電機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、本体機器を充電器で非接触充電することのできるものが多く利用されている。これは、充電器側に送電用コイル、本体機器側に受電用コイルを配し、両コイル間に電磁誘導を生じさせることにより充電器側から本体機器側に電力を伝送するものである。そして、上記本体機器として携帯端末機器等を適用することも提案されている。
【０００３】
この携帯端末機器等の本体機器や充電器は、薄型化や小型化が要望されるものである。この要望に応えるため、（特許文献１）のように、送電用コイルや受電用コイルとしての平面コイル部と、磁性シートとを備えることが考えられる。（特許文献１）のように１本の導線の平面コイル部と全面が平面状の磁性シートとを備えた非接触充電モジュールでは、コイルの巻始めもしくは巻き終わりがコイルの内側に位置する。コイルの巻始めもしくは巻き終わりは、磁性シートの端部まで伸ばして端子とする必要があるが、２つの端子はなるべく近づけることによって実装しやすくなる。そこで（特許文献１）ではコイルの巻始め及び巻き終わりを約９０度に折り曲げて、コイルの端子として伸ばしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４２５１９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、（特許文献１）のコイルのようにコイルの巻始め及び巻き終わりを約９０度に折り曲げると、コイルの巻始め側の折り曲げ部分及び巻き終わり側の折り曲げ部分の２箇所において、導線の強度を下げてしまっている。また、コイルの巻始めもしくは巻き終わりは巻回されているコイルと厚み方向に重なってしまうため、非接触充電モジュールの薄型化を妨げてしまう。
【０００６】
また、平面コイル部の中心を合わせるために円形マグネットを用いることが規格提案されている。この円形マグネットの磁界の影響を抑えるために平面コイル部のコイル内周円を大きくする必要がある。そうすると、平面コイル部の内周から引き出される導線はかなり大きく折り曲げて引き出す必要がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、コイルの端子を近づけた状態で、非接触充電モジュールの薄型化を達成しつつ、導線の折り曲げを少なくして導線の強度の低下を最小限に抑えることのできる非接触充電モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、導線が渦巻き状に巻回された円形の平面コイル部と、前記平面コイル部に対向するように設けられた矩形の磁性シートと、前記磁性シートに設けられ、前記磁性シートの中心部から前記磁性シートの対角部に延びる線上に位置するスリットと、を備え、前記平面コイル部から引き出された前記導線の一方が、前記平面コイル部の外周の接線方向で前記磁性シートの一辺に平行に延びて、前記磁性シートの前記対角部より前記磁性シートから引き出され、前記平面コイル部から引き出された前記導線の他方が、前記スリットを経由して前記磁性シートの前記対角部より引き出され、前記磁性シートの前記対角部から引き出された導線の一方及び他方は近接して互いに平行であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、コイルの端子を近づけた状態で、非接触充電モジュールの薄型化を達成しつつ、導線の強度の低下を最小限に抑えることのできる非接触充電モジュール及び非接触充電機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態における非接触充電モジュールの組立図
【図２】本発明の実施の形態における非接触充電モジュールの概念図
【図３】本発明の実施の形態における非接触充電モジュールの磁性シートの概念図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、導線が渦巻き状に巻回された円形の平面コイル部と、前記平面コイル部に対向するように設けられた矩形の磁性シートと、前記磁性シートに設けられ、前記磁性シートの中心部から前記磁性シートの対角部に延びる線上に位置するスリットと、を備え、前記平面コイル部から引き出された前記導線の一方が、前記平面コイル部の外周の接線方向で前記磁性シートの一辺に平行に延びて、前記磁性シートの前記対角部より前記磁性シートから引き出され、前記平面コイル部から引き出された前記導線の他方が、前記スリットを経由して前記磁性シートの前記対角部より引き出され、前記磁性シートの前記対角部から引き出された導線の一方及び他方は近接して互いに平行であることを特徴とするものである。これにより、コイルの端子を近づけた状態で、非接触充電モジュールの薄型化を達成しつつ、導線の強度の低下を最小限に抑えることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記スリットは、前記導線の一方が引き出された前記対角部から中心部に向かって延びていることを特徴とするものであり、コイルの端子を近づけた状態で、非接触充電モジュールの薄型化を達成しつつ、導線の強度の低下を最小限に抑えることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記平面コイル部から引き出された前記導線の他方は、前記平面コイル部の中心から離れる方向に角度５０度〜８０度曲げられた第１の曲げ部と、さらに前記スリットを経過後に前記第１の曲げ部と同じ曲げ方向に角度３０度〜７０度曲げられた第２の曲げ部とを設けたことを特徴とする請求項１に記載の非接触充電モジュールであって、コイルの端子を近づけた状態で、非接触充電モジュールの薄型化を達成しつつ、導線の強度の低下を最小限に抑えることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記磁性シートの前記対角部が湾曲していることを特徴とするものであり、磁性シートの角部にＲを付けて湾曲させるのでＲの大きさを調整することで平面コイル部から引き出された２本の導線の間隔を調整でき、非接触充電モジュールの組み立てを容易にすることができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかひとつに記載の非接触充電モジュールに備えられた平面コイル部を、送電用コイルまたは受電用コイルの少なくともいずれかひとつに用いたことを特徴とする非接触充電機器であって、コイルの端子を近づけた状態で、非接触充電モジュールの薄型化を達成しつつ、導線の強度の低下を最小限に抑えることができる。
【００１６】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態における非接触充電モジュールの組立図である。図２は、本発明の実施の形態における非接触充電モジュールの概念図であって（ａ）は上面図、（ｂ）及び（ｃ）は図２（ａ）のＡ方向から見た側面図である。図３は、本発明の実施の形態における非接触充電モジュールの磁性シートの概念図である。
【００１７】
本願発明の非接触充電モジュール１は、導線が渦巻き状に巻回された円形の平面コイル部２と、平面コイル部２のコイル２１の面に対向するように設けられた磁性シート３とを備える。
【００１８】
図１に示すとおり、平面コイル部２は、面上で渦を描くように径方向に向けて導電体を巻いたコイル２１と、コイル２１の両端に設けられた端子２２、２３を備える。コイル２１は導線を平面上で巻回したものであり、コイルによって形成された面をコイル面と呼ぶ。なお、厚み方向とは、平面コイル部２と磁性シート３との積層方向である。本実施の形態では、コイル２１は直径が２０ｍｍの内径から外に向かって巻回され、外径が３０ｍｍとなっている。すなわち、コイル２１はドーナツ形状に巻回されている。なお、コイル２１は円形に巻回されてもよい。また、図１、図２及び図３において、平面コイル部２のコイル２１は最内周と最外周の導線しか表示記載していないが、それらの間にコイル２１の導線が巻回されている。
【００１９】
また、図２のように本実施の形態においては、コイル２１の導線の断面は円形状としているが、方形状などでもよい。ただし、断面が方形状の導線と比較して円形状の導線では、隣り合う導線どうしの間に隙間が生じるため、導線間の浮遊容量が小さくなり、コイル２１の交流抵抗を小さく抑えることができる。
【００２０】
また、コイル２１は厚さ方向に２段で巻回するよりも１段で巻回した方がコイル２１の交流抵抗が低くなり、伝送効率を高くすることができる。これは、２段で導線を巻回すると、上段の導線と下段の導線との間に浮遊容量が発生するためである。従って、コイル２１は全体を２段で巻回するよりも、なるべく多くの部分を１段によって巻回した方がよい。１段で巻回することによって、非接触充電モジュール１として薄型化することができる。
【００２１】
また、コイル２１の交流抵抗が低いことでコイル２１における損失を防ぎ、コイル２１のインダクタンス値であるＬ値を向上させることによって、Ｌ値に依存する非接触充電モジュール１の電力伝送効率を向上させることができる。
【００２２】
また、本実施の形態においては、図２に示すコイル２１の内側の内径は１０ｍｍ〜２０ｍｍであり、外径は約３０ｍｍである。内径が小さいほど、同じ大きさの非接触充電モジュール１においてコイル２１のターン数を増やすことができ、Ｌ値を向上させることができる。
【００２３】
なお、端子２２、２３はお互いに近接して配置されると、それらの端子をコネクタに取り付ける場合や後段への配線処理を行なう場合などに取り扱いやすくなる（詳細は後述する）。
【００２４】
磁性シート３は電磁誘導作用を利用した非接触充電の電力伝送効率を向上させるとともに磁性シート３裏面への磁束漏れを低減するために設けたものであって、図２（ａ）に示す通り、平坦部３１と、凹部３３とを備える。なお、図２に示すとおり、凹部３３（図２（ｂ））はスリット３４（図２（ｃ））であってもよい。また、コイル２１の中心部は必ずしも平坦部に限らず凸型であってもよい。すなわち、図２（ｂ）、（ｃ）にあるように、凹部３３またはスリット３４を設けることによって、コイル２１の巻き終わりから端子２３までの導線を凹部３３またはスリット３４内に収納することができるので、薄型化することができる。本実施の形態では、凹部３３またはスリット３４は磁性シート３の中心から対角線方向に延びるように形成される。このように凹部３３またはスリット３４を形成することによって、導線を折り曲げる角度を小さくして端子２２、２３を形成することができる。なお、この場合、凹部３３またはスリット３４の長さは約１５〜２０ｍｍである。ただし、凹部３３またはスリット３４の長さはコイル２１の内径に依存する。また、凹部３３またはスリット３４の幅と深さはコイル２１の導線の線径や段数に依存する。凹部３３またはスリット３４の幅はコイル２１の導線の線径のおよそ３倍程度、凹部３３またはスリット３４の深さは１段巻きの場合コイル２１の導線の線径より幾分大きい。
【００２５】
また、磁性シート３の角部はＲを付けて湾曲させる。このＲの大きさを調整することで平面コイル部２から引き出されて２本の導線４２、４３を近接させる場合２本の導線４２、４３の間隔を調整することができ、端子２２，２３の配置の自由度が増し、非接触充電モジュールの組み立てを容易にすることができる。さらに、磁性シート３の対角部にＲを付けることで磁性シート３の大きさが大きくなるのを防ぎ、非接触充電モジュール１を小型化することができる。
【００２６】
なお、凹部３３であれば磁性シート３に貫通孔やスリットを設けないので磁束が漏れることを防ぎ、非接触充電モジュール１の電力伝送効率を向上させることができる。また、凹部３３である場合、図２（ｂ）に示すように断面形状が方形状となるような凹部３３に限定されず、円弧状や、丸みを帯びてもよい。
【００２７】
また、コイル２１は上述したようになるべく１段構造であることが望ましく、その場合、コイル２１の半径方向のすべてのターンを１段構造とするか、１部を１段構造として他の部分を２段構造とすることが考えられる。従って、端子２２、２３のうち１方はコイル２１外周から引き出すことができるが、他方は内側から引き出さなくてはならない。従って、コイル２１が巻回されている部分と、足部２４とが、必ず厚さ方向において重なってしまう。従って、その重なる部分に凹部３３またはスリット３４を設け、足部をその中に収納すればよい。なお、足部とは、コイル２１の巻き終わりから端子２２までの部分をいう。
【００２８】
また、本実施の形態においては、磁性シート３としてＮｉ−Ｚｎ系のフェライトシート、Ｍｎ−Ｚｎ系のフェライトシート、Ｍｇ−Ｚｎ系のフェライトシートなどを使うことができる。フェライトシートは、アモルファス金属の磁性シートに比較してコイル２１の交流抵抗を低下させることができる。
【００２９】
磁性シート３は大きさは約３３ｍｍ×３３ｍｍであり、少なくとも高飽和磁束密度材３ａと高透磁率材３ｂとを積層している。磁性シート３の厚みは０．６ｍｍ、高飽和磁束密度材３ａの厚みは０．４５ｍｍ、高透磁率材３ｂの厚みは０．１５ｍｍである。なお、高飽和磁束密度材３ａと高透磁率材３ｂとを積層しない場合でも、飽和磁束密度３５０ｍＴ以上、厚みは少なくとも３００μｍの高飽和磁束密度材３ａを使用するとよい。
【００３０】
図３を用いて、コイル２１の導線の引き出し形状と磁性シート３に形成された凹部３３またはスリット３４の溝形状について詳細に説明する。なお、以後代表として凹部の形状（図２（ｂ））で行なうが、スリットの形状（図２（ｃ））でも同様な構成をとり、同様な効果を得ることができる。
【００３１】
図３に示すように、凹部３３は矩形の磁性シート３上の中心から対角線方向に延びるように形成される。すなわち、磁性シート３には磁性シート３の端辺におよそ４５度を成す角度で凹部３３の溝が設けられている。こうすることで、点Ｐにおいてコイル２１から引き出された引出導線４２をコイル２１の中心から離れる方向に角度９０度未満の曲げ（図３のθ１）を行なうだけで凹部３３に引出導線４２を導くことができる。したがって、点Ｐにおいて引出導線４２には過度なストレスが加わらずに引出導線４２の強度低下を防ぐことができる。すなわち、引出導線４２の信頼性も向上させることができる。
【００３２】
続いて引出導線４２は、凹部３３を通過後に点Ｐで行なった曲げ方向と同じ方向に点Ｑにおいて角度９０度未満の曲げ（図３のθ２）を行なう。これにより、コイル２１の最外周より接線方向で磁性シート３の端辺に平行に引き出された引出導線４３に引出導線４２を近接させるとともにほぼ平行にさせることができる。θ１は６０〜８０度、θ２は３０〜５０度である。すなわち、引出導線４２をこれらの角度範囲内でθ１とθ２との角度を組み合わせて２箇所の曲げを行なうことでコイル２１の最外周より接線方向で磁性シート３の端辺に平行に引き出された引出導線４３に引出導線４２を近接させるとともにほぼ平行にさせることが容易にでき、引出導線４２に過度なストレスが加わらずに引出導線４２の強度低下を防ぐことができる。
【００３３】
また、凹部３３は磁性シート３上で引出導線４３が引き出されている端辺側（図３の第４象限）に設ける。これにより、引出導線４２とコイル２１の最外周より接線方向で磁性シート３の端辺に平行に引き出された引出導線４３とを近接させることができる。
【００３４】
コイル２１から引き出された引出導線４２に上述した２つの曲げを設けることで、平面コイル部２の２つの端子２２、２３はお互いに近接して配置されるので、それらの端子をコネクタに取り付ける場合や後段への配線処理を行なう場合などに取り扱いやすくなる。また、引出導線４２の曲げ角度を２箇所とも９０度未満にしているので引出導線４２に過度なストレスが加わらずに引出導線４２の強度低下を防ぐことができる。すなわち、引出導線４２の信頼性も向上させることができる。
【００３５】
次に、本発明の非接触充電モジュール１を備えた非接触充電機器について説明する。非接触電力伝送機器は、送電用コイル及び磁性シートを備える充電器と、受電用コイル及び磁性シートを備える本体機器とから成るものであり、本体機器が携帯電話などの電子機器となっている。充電器側の回路は、整流平滑回路部と、電圧変換回路部と、発振回路部と、表示回路部と、制御回路部と、上記送電用コイルとで構成されている。また本体機器側の回路は、上記受電用コイルと、整流回路部と、制御回路部と、主として二次電池から成る負荷Ｌとで構成されている。
【００３６】
この充電器から本体機器への電力伝送は、１次側である充電器の送電用コイルと、２次側である本体機器の受電用コイルとの間の電磁誘導作用を利用して行われる。
【００３７】
本実施の形態の非接触充電機器は、上記で説明した非接触充電モジュールを備えるため、コイルの導線の断線を防ぎ、非接触充電機器を小型化及び薄型化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の非接触充電モジュールによれば、コイルの導線の断線を防ぎ、非接触充電モジュールを薄型化することができるため、携帯電話、携帯用のコンピュータなどの携帯端末、ビデオカメラなどの携帯機器などの様々な電子機器の非接触充電モジュールとして有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１    非接触充電モジュール
２    平面コイル部
２１    コイル
２２、２３    端子
４２、４３    引出導線
３    磁性シート
３３    凹部
３４    スリット
【要約】
【課題】コイルの端子を近づけた状態で、非接触充電モジュールの薄型化を達成しつつ、導線の強度の低下を最小限に抑えることのできる非接触充電モジュール及び非接触充電機器を提供することを目的とする。
【解決手段】導線が渦巻き状に巻回された円形の平面コイル部と、前記平面コイル部に対向するように設けられた矩形の磁性シートと、前記磁性シートに設けられ、前記磁性シートの中心部から前記磁性シートの略対角線方向に延びるスリットとを備え、前記平面コイル部から引き出された前記導線の一方が、前記平面コイル部の外周の接線方向で前記磁性シートの一辺に平行に延び、前記平面コイル部から引き出された前記導線の他方が、前記スリットを経由して引き出されることを特徴とする。
【選択図】図３【図１】
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【図２】
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【図３】
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