JP2008289241A - 電子機器、充電器および充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】 伝送効率を高めることができる電子機器、充電器および充電システムを提供する。
【解決手段】 外径がＤ１で空芯部１４ａの径がｄ１である一次空芯コイル１４を含む充電器１０により、電磁誘導に基づく電力伝送に従って充電される電子機器２０は、外径がＤ２（Ｄ２＜Ｄ１）で空芯部２４ａの径がｄ２（ｄ２＞ｄ１）である二次空芯コイル２４を含み、二次空芯コイル２４は、ｄ２−ｄ１≧Ｄ１−Ｄ２を満たす。また、一次空芯コイル１４の中心に対する二次空芯コイル２４の中心の位置ずれ許容量を規格上でＧとしたとき、Ｇ≦（Ｄ１−Ｄ２）／２を満たす。
【選択図】 図５

Description

本発明は、コイルを用いた無接点電力伝送に係る電子機器、充電器および充電システムに関する。

電磁誘導を利用し、金属部分の接点がなくても電力送信を可能にする無接点電力伝送が知られている。この無接点電力伝送の適用例として、携帯電話の充電や家庭用機器（たとえば電話機の子機）の充電などが提案されている。

この無接点電力伝送を、充電器の平面状空芯コイルと、電子機器の平面状空芯コイル間で行う技術が提案されている。この技術においては、充電器の平面状空芯コイルと、電子機器の平面状空芯コイルとの相対的位置ずれをどのように許容するかは重要な問題である。つまり、コイル同士が適切な位置に配置されないと、伝送効率が低下するため、コイル間の位置ずれの影響をどう許容するかは重要な事項である。コイル間に位置ずれが生じてもその影響を受けなくする技術として特許文献１に記された技術がある。特許文献１には、一次・二次空芯コイルのうち、一方の内径が他方の内径よりも１ｍｍ以上大きくして、さらには、一次・二次空芯コイルの各々の内径／外径の比を共に０．３以上０．７以下に設定して、さらには、一次空芯コイル外径／二次空芯コイル外径の比を０．７以上１．３以下に設定して、位置ずれを許容する技術が開示されている。
ＷＯ９９／２７６０３

本発明に係る幾つかの態様は、伝送効率をさらに高めることができる電子機器、充電器および充電システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る電子機器は、外径がＤ１で空芯部の径がｄ１である一次空芯コイルを含む充電器により、電磁誘導に基づく電力伝送に従って充電される電子機器であって、
外径がＤ２（Ｄ２＜Ｄ１）で空芯部の径がｄ２（ｄ２＞ｄ１）である二次空芯コイルを含み、
前記二次空芯コイルは、ｄ２−ｄ１≧Ｄ１−Ｄ２…式（１）を満たすことを特徴とする。

本発明によれば、充電器側の一次空芯コイルの中心に対して、電子機器側の二次空芯コイルの中心がずれたとしても、一次・二次空芯コイルの内径差がその外径差と等しいか大きいことで、電子機器側の二次空芯コイルの空芯部は充電器側の二次空芯コイルの空芯部とが最大面積（つまり一次空芯コイルの空芯部の面積）で重なっている限りにおいて、外径の小さい二次空芯コイルは外径の大きい一次空芯コイルと完全に重なっている状態を維持できる。よって、充電器から電子機器への電力伝送効率を高めることができる。

本発明の一態様では、前記一次空芯コイルの中心に対する前記二次空芯コイルの中心の位置ずれ許容量を規格上でＧとしたとき、Ｇ≦（Ｄ１−Ｄ２）／２…式（２）を満たすことができる。

Ｇ≦（Ｄ１−Ｄ２）／２を満たす限り、ｄ２−ｄ１≧Ｄ１−Ｄ２を前提とすると、Ｇ≦（Ｄ１−Ｄ２）／２≦（ｄ２−ｄ１）／２が成立して、Ｇ≦（ｄ２−ｄ１）／２…式（３）も満たしていることは明らかである。よって、一次空芯コイルの中心に対する二次空芯コイルの中心の位置ずれ許容量を規格上でＧとしたとき、電子機器側の二次空芯コイルの空芯部は充電器側の二次空芯コイルの空芯部とが最大面積（つまり一次空芯コイルの空芯部の面積）で重なっており、かつ、外径の小さい二次空芯コイルは外径の大きい一次空芯コイルと完全に重なっている状態を維持できる。このため、充電器から電子機器への電力伝送効率を高めることができる。

本発明の他の態様は、外径がＤ１で空芯部の径がｄ１である一次空芯コイルを含む充電器により、電磁誘導に基づく電力伝送に従って充電される電子機器であって、
外径がＤ２（Ｄ２＜Ｄ１）で空芯部の径がｄ２（ｄ２＞ｄ１）である二次空芯コイルを含み、
前記一次空芯コイルの中心に対する前記二次空芯コイルの中心の位置ずれ許容量を規格上でＧとしたとき、Ｄ１≧Ｄ２＋Ｇ×２…式（４）でかつｄ２≧ｄ１＋Ｇ×２…式（５）を満たすことを特徴とする。

式（４）は上述した式（２）を、式（５）は上述した式（３）をそれぞれ変形させたものである。従って、上述した本発明の一態様に係る式（１）（２）に代えて、式（４）（５）が成立する場合にも、電子機器側の二次空芯コイルの空芯部と充電器側の二次空芯コイルの空芯部とが最大面積（つまり一次空芯コイルの空芯部の面積）で重なっており、かつ、外径の小さい二次空芯コイルは外径の大きい一次空芯コイルと完全に重なっている状態を維持できる。よって、充電器から電子機器への電力伝送効率を高めることができる。

本発明の一態様および他の態様においては、前記二次空芯コイルは、前記一次空芯コイルより電力伝送を受ける側の伝送面とは逆側の非伝送面に設けられた磁性部材を有することができる。この場合、前記磁性部材は、前記二次空芯コイルの中心と同心であって、かつＨ２≧Ｄ１＋Ｇ×２…式（６）を満たす外径Ｈ２の円の面積以上とすることができる。

こうすると、一次空芯コイルの中心に対する二次空芯コイルの中心の位置ずれ許容量を規格上でＧとしたとき、電子機器の磁性部材が充電器の一次空芯コイルを覆うことになり、電子機器側での漏れ磁界を抑え、伝送効率の向上を図ることができる。

本発明の一態様および他の態様においては、前記磁性部材の一方の面であって、前記二次空芯コイルが設けられる面とは逆の面に設けられ、漏れ磁束から保護されるべき金属、電子部品または回路基板である被保護部材をさらに含み、前記磁性部材は、前記被保護部材より大きな形状を有すると共に、前記被保護部材の側部を覆うように形成することができる。あるいは、前記磁性部材は、前記二次空芯コイルより大きな形状を有すると共に、前記二次空芯コイルの側部を覆うように形成されてもよい。

二次空芯コイルが搭載される電子機器は小型化が要求され、磁性部材の一方の面であって、前記二次空芯コイルが設けられる面とは逆の面に、金属、電子部品または回路基板等を配置せざるを得ない場合が多い。磁性部材を上述のように配置すると、金属部材に渦電流を生じさせて昇温させることを防止し、あるいは、同じく背面側に接地された電子部品や回路基板へのノイズの影響を抑えることができる。

本発明の一態様および他の態様においては、前記磁性部材が前記二次空芯コイルと面する側とは逆側の面に、前記磁性部材からの漏れ磁束をシールドするシールド部材をさらに設けてもよい。こうすると、仮に磁性部材から磁束が漏れても、シールド部材によってその漏れ磁束をシールドすることができる。これにより、電子機器の背面に設置された金属部材や回路基板等の被保護部材を漏れ磁束から保護することができる。

本発明の一態様および他の態様においては、前記二次空芯コイルよりも薄く形成され、かつ、前記二次空芯コイルの内端を引き出すための第１のパターンが印刷されている印刷配線基板をさらに有し、前記二次空芯コイルの前記空芯部の中で、前記二次空芯コイルの内端を前記印刷回路基板の第１のパターンと接続することができる。

二次空芯コイルが搭載される電子機器は小型化が要求される。二次空芯コイルのコイル内端を基板に接続するために、その内端を二次空芯コイルの一方の面を経由して引き出すと、そのコイルの線材の厚さ分だけ、コイルユニットの厚さが増加してしまう。そこで、二次空芯コイルの内端を引き出す代わりに、二次空芯コイルよりも薄い印刷回路基板（例えばフレキシブル印刷回路基板）の第１のパターンを二次空芯コイルの内端と接続している。内端の接続位置が二次空芯コイルの空芯部の中であれば、内端引き出しのためのコイルの線材分の厚さがコイルユニットの厚さに反映しなくなる。

なお、この印刷回路基板には、コイルの外端と接続される第２のパターンを設けても良い。

上述した本発明の一態様及び他の態様に係る発明を、電子機器側ではなく充電器として定義することもできる。

例えば、本発明のさらに他の態様では、二次空芯コイルを含む電子機器を電磁誘導により充電する充電器であって、
外径がＤ１で空芯部の径がｄ１である一次空芯コイルを含み、
前記二次空芯コイルの外径をＤ２とし、空芯部の径をｄ２としたとき、前記一次空芯コイルは、Ｄ１＞Ｄ２、ｄ１＜ｄ２を満たし、かつ、ｄ２−ｄ１≧Ｄ１−Ｄ２を満たすことを特徴とする。

本発明のさらに他の態様に係る充電器においても、前記一次空芯コイルの中心に対する前記二次空芯コイルの中心の位置ずれ許容量を規格上でＧとしたとき、Ｇ≦（ｄ２−ｄ１）／２を満たすことができる。

上述の充電器は、前記一次空芯コイルの中心に対する前記二次空芯コイルの中心の位置ずれ許容量を規格上でＧとしたとき、Ｄ１≧Ｄ２＋Ｇ×２でかつｄ２≧ｄ１＋Ｇ×２を満たすと定義することもできる。

なお、一次側コイルユニットでは、被保護部材を保護する観点では二次側コイルユニットの影響が少ない。よって、規格上でのずれ許容量Ｇを考慮せず、一次側磁性部材は、一次空芯コイルと同心であって、Ｈ１＞Ｄ１を満たす直径Ｈ１の円の面積以上の面積であれば良い。

本発明のさらに他の態様に係る充電システムは、上述した電子機器と当該電子機器を充電する充電器とを含んで定義することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

１．充電システム
図１は、充電器１０と、この充電器１０に電子機器例えば携帯電話機２０とを含む充電システム１００を模式的に示す図である。充電器１０から携帯電話機２０への充電は、充電器１０のコイルユニット１２の一次空芯コイルと、その充電器１０に横置きされる携帯電話機２０のコイルユニット２２の二次空芯コイルとの間に生じる電磁誘導作用を利用し、無接点電力伝送により行われる。

ここで、本実施形態では、充電器１０上には携帯電話機２０を位置決めする手段は存在しない。

２．コイルユニット
図２及び図３は、コイルユニットを模式的に示す斜視図である。図２に示すように、充電器１０のコイルユニット（以下「一次側コイルユニット」という）１２と電子機器２０のコイルユニット（以下「二次側コイルユニット」という）２２は、基本的に同一の構成とすることができるが、図３に示すように一次側及び二次側コイルユニット１２，２２はそれぞれサイズが異なっている。

一次側コイルユニット１２は、平面状空芯コイル１４と、磁性部材１６とを含む。平面状空芯コイル１４は、中央に空芯部１４ａを有し、コイルの内側に位置する内端コイル線材１４ｂは平面状空芯コイル１４の表面を辿って外方に引き出され、外側に位置する外端コイル線材１４ｃも外方に引き出されている。

二次側コイルユニット２２は、平面状空芯コイル２４と、磁性部材２６とを含む。二次側の平面状空芯コイル２４も同様に、中央に空芯部２４ａを有し、コイルの内側に位置する内端コイル線材２４ｂは平面状空芯コイル２４の表面を辿って外方に引き出され、外側に位置する外端コイル線材２４ｃも外方に引き出されている。

ここで、図３において、コイルユニット１２，２２同士が対向して無接点電力伝送を実施する際の対向面側を伝送面と称する。図１の一次側コイルユニット１２は平面状空芯コイル１４の上側面が伝送面であり、下側の非伝送面側に磁性部材１６を有する。一方、二次側コイルユニット２２は平面状空芯コイル２４の下側面が伝送面であり、上側の非伝送面に磁性部材２６を有する。つまり、一次側および二次側コイルユニット１２，２２ともに、相対向する面（伝送面）側に平面状空芯コイル１４，２４を配置し、非伝送面側に磁性部材１６，２６を有する。

以下では、一次側コイルユニット１２の平面状空芯コイル１４及び磁性部材１６をそれぞれ、「一次空芯コイル１４」及び「一次側磁性部材１６」という。また、二次側コイルユニット２２の平面状空芯コイル２４及び磁性部材２６をそれぞれ、「二次空芯コイル２４」及び「二次側磁性部材２６」ともいう。

一次側コイルユニット１２の一次空芯コイル１４は、空芯部１４ａを有する平面的なコイルであれば特に限定されないが、たとえば、単芯または多芯の被覆コイル線を平面上でスパイラル状に巻回した空芯コイルを適用することができる。あるいは、一次空芯コイル１４は、図２とは異なり、絶縁基板上に薄膜パターンをスパイラル状に形成し、中心を空芯部とするものであっても良い。二次側コイルユニット２２の二次空芯コイル２４も一次側コイルユニット１２の一次空芯コイル１４と同様の構成とすることができる。

一次側コイルユニット１２の磁性部材１６は、一次空芯コイル１４からの磁束を受ける働きをし、一次空芯コイル１４のインダクタンスを上げる機能を有する。磁性部材１６の材質としては、軟磁性材が好ましく、フェライト軟磁性材や金属軟磁性材を適用することができる。磁性部材１４は、樹脂に磁性体を貼り付けてもよいし、樹脂に磁性粉体を混ぜ合わせて成形してもよい。二次側コイルユニット２２の磁性部材２６も一次側コイルユニット１２の磁性部材１６と同様の構成とすることができる。

本実施形態においては、一次空芯コイル１４と二次空芯コイル２４との関係を図３〜図５に基づき説明する。一次空芯コイル１４と二次空芯コイル２４とは、図３〜図５に示す寸法符号を用いると、次の関係を有する。
ｄ２−ｄ１≧Ｄ１−Ｄ２…式（１）
ｄ１：一次空芯コイルの空芯部の径
ｄ２：二次空芯コイルの空芯部の径（ｄ２＞ｄ１）
Ｄ１：一次空芯コイルの外径
Ｄ２：二次空芯コイルの外径（Ｄ１＞Ｄ２）
この式（１）は、ｄ２＞ｄ１，Ｄ１＞Ｄ２を前提として、内径差ｄ２−ｄ１が外径差Ｄ１−Ｄ２と等しいかそれ以上大きいことを定義している。一次空芯コイル１４の空芯部１４ａの径ｄ１は、二次空芯コイル２４の空芯部の径ｄ２より小さく、これにより一次空芯コイル１４からの磁力線密度を空芯部１４ａにて高く確保できる。一次空芯コイル１４の外形Ｄ１を二次空芯コイル２４の外径Ｄ２より大きくして、かつ、二次空芯コイル２４の空芯部２４ａの径ｄ２を一次空芯コイル１４の空芯部１４ａの径ｄ１よりも大きくしている。これは、一次空芯コイル１４の中心に対して二次空コイル２４の中心が位置ずれして配置されても、一次空芯コイル１４の小さい空芯部１４ａが二次空芯コイル２４の大きい空芯部２４ａと完全に重なり、小さい外径Ｄ２の二次空芯コイル１４が、大きい外径Ｄ１の一次空芯コイル２４の外径の範囲内で重なることを担保し易くするためである。

上記の式（１）の意味を、図４及び図５に基づいて説明する。図４では、一次空芯コイル１４の中心Ｐ１と二次空芯コイル２４の中心Ｐ２とが一致している。この状態から、図４の二次空芯コイル２４を矢印Ａ方向に移動させ、両中心Ｐ１，Ｐ２にズレが生じた場合を想定する。

図５は、二次空芯コイル２４の中心Ｐ２が一次空芯コイル１４の中心Ｐ１よりも距離Ｇだけずれ、一次・二次空芯コイル１４，２４の外縁と空芯部１４ａ，２４ａを規定する内縁が接した状態を示している。このときの距離Ｇは、図４に示す内径差の半値である（ｄ２−ｄ１）／２と外径差の半値である（Ｄ１−Ｄ２）／２を用いると、Ｇ＝（ｄ２−ｄ１）／２でかつＧ＝（Ｄ１−Ｄ２）／２であることが、図４及び図５の対比から明らかである。

つまり、図４及び図５は、不等式（１）にてｄ２−ｄ１＝Ｄ１−Ｄ２（＝２×Ｇ）の等号が成立する時の臨界値となる各径ｄ１，ｄ２，Ｄ１，Ｄ２を有する一次・二次空芯コイル１４，２４を示している。

式（１）を満たす限り、一次空芯コイル１４の小さい空芯部１４ａが二次空芯コイル２４の大きい空芯部２４ａと完全に重なっている限り、小さい外径Ｄ２の二次空芯コイル１４が、大きい外径Ｄ１の一次空芯コイル２４の外径の範囲内で重なっていることになる。

したがって、図５は、二次空芯コイル２４の空芯部２４ａの中心Ｐ２が、一次空芯コイル１４の空芯部１４ａの中心Ｐ１よりも、規格上でのずれ許容量Ｇだけずれた状態を示している。規格上では、ずれ許容量Ｇを超えて二次空芯コイル２４を一次空芯コイル１４の中心Ｐ１からずらして使用することは禁止される。

この意味で、規格上でのずれ許容量Ｇは、
Ｇ≦（Ｄ１−Ｄ２）／２…式（２）
Ｇ≦（ｄ２−ｄ１）／２…式（３）
とすべきである。

ただし、式（１）であるｄ２−ｄ１≧Ｄ１−Ｄ２が成立していれば、式（２）であるＧ≦（Ｄ１−Ｄ２）／２を満たす限り、Ｇ≦（Ｄ１−Ｄ２）／２≦（ｄ２−ｄ１）／２が成立して、式（３）であるＧ≦（ｄ２−ｄ１）／２は必ず満たされている。

よって、規格上でのずれ許容Ｇは、式（１）の下で、式（２）のみを満たしていれば良い。

式（１）（２）を別の視点で表現すると、一次及び二次空芯コイル１４，２４の空芯部１４ａ，２４ａ同士が完全に重なっている範囲で中心ずれを許容するが、その許容範囲では二次空芯コイル２４の全体が必ず一次空芯コイル１４と平面視で重なっていることを意味する。

式（１）の技術的意義として、一次及び二次空芯コイル１４，２４の空芯部１４ａ，２４ａ同士の重なり面積が常に最大（つまり一次空芯コイル１４の空芯部１４ａの面積）に維持されることが、電力伝送の効率性を大幅に低下させることを防止する。上述の通り、磁力線は空芯部１４ａで最も磁力密度が大きいからである。

しかし、たとえ一次及び二次空芯コイル１４，２４の空芯部１４ａ，２４ａ同士の重なり面積が常に最大であったとしても、二次空芯コイル２４の全体が必ず一次空芯コイル１４と平面視で重なっていないと、伝送効率は劣化する。なぜなら、一次空芯コイル１４の磁力線にて誘起される渦電流は二次空芯コイル２４の面上にて生ずるからである。仮に二次空芯コイル２４の一部が、一次空芯コイル１４と平面視にて重なり合っていないと、その非対向領域では渦電流の誘起効率は大幅に低下するからである。

式（１）の範囲外であるｄ２−ｄ１＜Ｄ１−Ｄ２が成立するときには、二次空芯コイル２４の全体が必ず一次空芯コイル１４と平面視で重なっていたとしても、一次及び二次空芯コイル１４，２４の空芯部１４ａ，２４ａ同士の重なり面積が常に最大でなくなる場合があり、これだと電力伝送効率が本発明よりも劣化してしまう。

許容ずれ量Ｇを用いると、式（１）（２）に代えて、式（２）（３）をそれぞれ変形させた式（４）（５）として表すこともできる。
Ｄ１≧Ｄ２＋２×Ｇ…式（４）
ｄ２≧ｄ１＋２×Ｇ…式（５）
式（４）（５）は、式（１）を規格上での許容ずれ量Ｇを用いて定義したものであり、その技術的意義は式（１）（２）（３）と同じである。

次に、一次及び二次の磁性部材１６，２６について説明する。図３に示すように、一次及び二次の磁性部材１６，２６をそれぞれ矩形としたとき、一次側磁性部材１６の一辺の長さＨ１は一次空芯コイル１４の外径Ｄ１よりも大きく、二次側磁性部材２６の一辺の長さＨ２は二次空芯コイル２４の外径Ｄ２よりも大きくすることが必要である。

加えて、上述した規格上でのずれ許容量Ｇを考慮すると、二次側磁性部材２６の一辺Ｈ２は、一次空芯コイル１４の外径Ｄ１と許容ずれ量Ｇの間で次の式（６）満たすことができる。
Ｈ２≧Ｄ１＋Ｇ×２…式（６）
これにより、一次・二次空芯コイル１４，２４間で位置ずれが発生した場合でも、二次側磁性部材２６が一次空芯コイル１４を覆うことになり、一次空芯コイル１４からの漏れ磁界をも抑え、伝送効率の向上を図ることができる。なお、二次側磁性部材２６は、二次空芯コイル２４の中心と同心であって、かつＨ２≧Ｄ１＋Ｇ×２を満たす外径Ｈ２の円の面積以上であれば、外形形状は問わない。

二次側コイルユニット２２が配置される電子機器２０は小型化が要求されるため、二次側コイルユニット２２の背面に、金属、電子部品または回路基板などが配置されるが、二次側磁性部材２６によって、これらを磁束から保護することができる。

この意味で、二次側磁性部材２６は、金属、電子部品または回路基板など被保護部材２８（図６及び図７参照）よりも大きく形成されるとよい。この二次空芯コイル２４の背面に設置される金属部材や回路基板等が二次空芯コイル２４よりも大きい場合には、二次側磁性部材２６をこれら背面に設置される物よりも大きくすることにより、漏れ磁界の影響を抑えることができる。特に、図６に示すように、被保護部材２８より大きな形状を有すると共に、被保護部材２８の側部を覆うように形成されているか、または、図７に示すように二次空芯コイル２４の側部を覆うように形成されていることより、漏れ磁界の影響を抑えることができる。なお、図６及び図７では、被保護部材２８と二次側磁性部材１６との間に二次側磁気シール部材２７を配置している。

二次空芯コイル２４は、コイル線材を巻回することで、図２に示すように内端及び外端を有する。図８（Ｂ）に示すように、二次空芯コイル２４の内端は、内端コイル線材２４ｂ自体を引き出すのではなく、図８（Ａ）に示すように、二次空芯コイル２４よりも薄いフレキシブル配線印刷基板３０に形成した配線パターン（第１のパターン）３０Ａにより引き出してもよい。

二次空芯コイル２４の内端をフレキシブル配線印刷基板３０の第１のパターンに電気的に接続するために、図８（Ａ）に示すように内端を空芯部２４ａ内にて半田付け３２などにより接続することができる。なお、コイル線材は絶縁層により被覆されているので、半田付け時にはコイル線材の表面の絶縁層が排除される。この半田付け３２の部分の厚さは、空芯部２４ａにて吸収することができる。

図８（Ｂ）では、二次空芯コイル２４自体の厚さは、コイル線材の径をＴとしたときに、２本分のコイル線材のトータル厚さ２Ｔとなる。これに対して、図８（Ａ）では、第１のパターン３０Ａを含む印刷回路基板３０の厚さｔはコイル線材の径Ｔよりも薄くできる（ｔ＜Ｔ）ので、（Ｔ−ｔ）だけ二次空芯コイル２４自体の厚さを薄くできる。これにより、小型化が要求される電子機器２０内にてコイルユニット２２の厚さを少なくすることができる。

また、コイル線材により引き出す場合、コイルの表面の絶縁層に損傷を与えないようにするために、コイル線材を長く引き回すことは困難であるが、フレキシブル配線印刷基板によれば、長く引き回すことも容易となる。つまり、フレキシブル配線印刷基板３０は、コイル線材に比べて薄く、しかもコイルのハンドリングが容易となる。

なお、図８（Ａ）のように、二次空芯コイル２４の片面に印刷回路基板３０を配置する場合には、印刷回路基板３０が伝送面側に配置され、それとは逆側の非伝送面側に上述した二次側磁性部材２６を配置すれば良い。

また、図示は省略するが、二次空芯コイル２４の内端だけではなく、外端もフレキシブル配線印刷基板３０の配線パターン（第２のパターン）に接続してもよい。また、一次空芯コイル１４も同様に、フレキシブル配線印刷基板に印刷された配線パターンに、その内端や外端を接続してもよい。

図６〜図８の構造は、充電器１０の一次側コイルユニットにも適用できる。このため、図６〜図８には一次側コイルユニットの符号を付している。つまり、一次側コイルユニットとして、一次空芯コイル１４、一次側磁性部材１６、一次側磁気シールド部材１７は、被保護部材１８に対して図６または図７に示す配置とすることができる。また、一次側空芯コイル１４をフレキシブル配線基板３０上に配置した図８の構造を採用することができる。充電器側でも小型化の要求がある場合があり、その場合には一次側コイルユニットにて図６〜図８の構造を採用することは有用である。ただし、一次側コイルユニットでは、被保護部材１８を保護する観点では二次側コイルユニットの影響が少ない。よって、規格上でのずれ許容量Ｇを考慮せず、一次側磁性部材１６の一辺Ｈ１は、一次空芯コイル１４の外径Ｄ１の間で次の式（７）満たせば、矩形に限らず円形などであっても良い。
Ｈ１＞Ｄ１…式（７）
３．電子機器の適用例
本実施の形態は、電力伝送や信号伝送を行うすべての電子機器に適用可能であり、たとえば、腕時計、電動歯ブラシ、電動ひげ剃り、コードレス電話、パーソナルハンディフォン、モバイルパソコン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、電動自転車などの二次電池を備える被充電機器と充電機器とに適用可能である。本実施の形態に係る電子機器によれば、コイルユニット自体が小型化され易い構成となっているため、電子機器自体も小型化し易いという利点がある。また、平面状コイルはコイルユニット内に設けられているため、平面状コイルの電子機器への組み付けが容易である。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。

充電器と、この充電器に充電される電子機器、例えば携帯電話機２０とを模式的に示す図である。 一次側及び二次側のコイルユニットの共通構造を模式的に示す斜視図である。 サイズの異なる一次側及び二次側コイルユニットを模式的に示す分解斜視図である。 一次空芯コイルと二次空芯コイルとを中心同士を一致させて配置した平面図である。 一次空芯コイルと二次空芯コイルとの規格上の許容ずれ量を説明するための平面図である。 一次側及び二次側磁性部材の構成例を説明するための図である。 一次側及び二次側磁性部材の他の構成例を説明するための図である。 図８（Ａ）（Ｂ）は、二次空芯コイルの内端の引き出し例を説明するための図である。

符号の説明

１０ 充電器、１２ 一次側コイルユニット、１４ 一次空芯コイル、１４ａ 空芯部、１４ｂ 内端コイル線材、１４ｃ 外端コイル線材、１６ 一次側磁性部材、１７ 一次側磁気シールド部材、１８ 被保護部材、２０ 電子機器（携帯電話機）、２２ 二次側コイルユニット、２４ 二次空芯コイル、２４ａ 空芯部、２４ｂ 内端コイル線材、２４ｃ 外端コイル線材、２６ 二次側磁性部材、１７ 二次側磁気シールド部材、２８ 被保護部材、３０ フレキシブル配線印刷基板、３０Ａ 第１のパターン、３２ 半田付け、１００ 充電システム

Claims (20)

1. 外径がＤ１で空芯部の径がｄ１である一次空芯コイルを含む充電器により、電磁誘導に基づく電力伝送に従って充電される電子機器であって、
   外径がＤ２（Ｄ２＜Ｄ１）で空芯部の径がｄ２（ｄ２＞ｄ１）である二次空芯コイルを含み、
   前記二次空芯コイルは、ｄ２−ｄ１≧Ｄ１−Ｄ２を満たすことを特徴とする電子機器。
2. 請求項１において、
   前記一次空芯コイルの中心に対する前記二次空芯コイルの中心の位置ずれ許容量を規格上でＧとしたとき、Ｇ≦（Ｄ１−Ｄ２）／２を満たすことを特徴とする電子機器。
3. 外径がＤ１で空芯部の径がｄ１である一次空芯コイルを含む充電器により、電磁誘導に基づく電力伝送に従って充電される電子機器であって、
   外径がＤ２（Ｄ２＜Ｄ１）で空芯部の径がｄ２（ｄ２＞ｄ１）である二次空芯コイルを含み、
   前記一次空芯コイルの中心に対する前記二次空芯コイルの中心の位置ずれ許容量を規格上でＧとしたとき、Ｄ１≧Ｄ２＋Ｇ×２でかつｄ２≧ｄ１＋Ｇ×２を満たすことを特徴とする電子機器。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記二次空芯コイルは、前記一次空芯コイルより電力伝送を受ける側の伝送面とは逆側の非伝送面に設けられた磁性部材を有し、
   前記磁性部材は、前記二次空芯コイルの中心と同心であって、かつＨ２≧Ｄ１＋Ｇ×２を満たす外径Ｈ２の円の面積以上であることを特徴とする電子機器。
5. 請求項４において、
   前記磁性部材の一方の面であって、前記二次空芯コイルが設けられる面とは逆の面に設けられ、漏れ磁束から保護されるべき金属、電子部品または回路基板である被保護部材をさらに含み、
   前記磁性部材は、前記被保護部材より大きな形状を有すると共に、前記被保護部材の側部を覆うように形成されていることを特徴とする電子機器。
6. 請求項４において、
   前記磁性部材の一方の面であって、前記二次空芯コイルが設けられる面とは逆の面に設けられ、磁力線から保護されるべき金属、電子部品または回路基板である被保護部材をさらに含み、
   前記磁性部材は、前記二次空芯コイルより大きな形状を有すると共に、前記二次空芯コイルの側部を覆うように形成されていることを特徴とする電子機器。
7. 請求項４乃至６のいずれかにおいて、
   前記磁性部材が前記二次空芯コイルと面する側とは逆側の面に、前記磁性部材からの漏れ磁束をシールドするシールド部材をさらに設けたことを特徴とする電子機器。
8. 請求項１乃至７のいずれかにおいて、
   前記二次空芯コイルよりも薄く形成され、かつ、前記二次空芯コイルの内端を引き出すための第１のパターンが印刷されている印刷配線基板をさらに有し、前記二次空芯コイルの前記空芯部の中で、前記二次空芯コイルの内端が前記印刷回路基板の前記第１のパターンと接続されていることを特徴とする電子機器。
9. 請求項８において、
   前記配線印刷基板に、前記二次空芯コイルの外端と接続される第２のパターンが設けられていることを特徴とする電子機器。
10. 二次空芯コイルを含む電子機器を電磁誘導により充電する充電器であって、
    外径がＤ１で空芯部の径がｄ１である一次空芯コイルを含み、
    前記二次空芯コイルの外径をＤ２とし、空芯部の径をｄ２としたとき、前記一次空芯コイルは、Ｄ１＞Ｄ２、ｄ１＜ｄ２を満たし、かつ、ｄ２−ｄ１≧Ｄ１−Ｄ２を満たすことを特徴とする充電器。
11. 請求項１０において、
    前記一次空芯コイルの中心に対する前記二次空芯コイルの中心の位置ずれ許容量を規格上でＧとしたとき、Ｇ≦（Ｄ１−Ｄ２）／２を満たすことを特徴とする充電器。
12. 二次空芯コイルを含む電子機器を電磁誘導により充電する充電器であって、
    外径がＤ１で空芯部の径がｄ１である一次空芯コイルを含み、
    前記二次空芯コイルの外径をＤ２とし、空芯部の径をｄ２としたとき、前記一次空芯コイルは、Ｄ１＞Ｄ２、ｄ１＜ｄ２を満たし、
    前記一次空芯コイルの中心に対する前記二次空芯コイルの中心の位置ずれ許容量を規格上でＧとしたとき、Ｄ１≧Ｄ２＋Ｇ×２でかつｄ２≧ｄ１＋Ｇ×２を満たすことを特徴とする充電器。
13. 請求項１０乃至１２のいずれかにおいて、
    前記一次空芯コイルは、前記二次空芯コイルに電力伝送する側の伝送面とは逆側の非伝送面に設けられた磁性部材を有し、
    前記磁性部材は、前記一次空芯コイルの中心と同心であって、かつＨ１＞Ｄ１を満たす外径Ｈ１の円の面積以上であることを特徴とする充電器。
14. 請求項１３において、
    前記磁性部材の一方の面であって、前記一次空芯コイルが設けられる面とは逆の面に設けられ、漏れ磁束から保護されるべき金属、電子部品または回路基板である被保護部材をさらに含み、
    前記磁性部材は、前記被保護部材より大きな形状を有すると共に、前記被保護部材の側部を覆うように形成されていることを特徴とする充電器。
15. 請求項１３において、
    前記磁性部材の一方の面であって、前記一次空芯コイルが設けられる面とは逆の面に設けられ、磁力線から保護されるべき金属、電子部品または回路基板である被保護部材をさらに含み、
    前記磁性部材は、前記一次空芯コイルより大きな形状を有すると共に、前記一次空芯コイルの側部を覆うように形成されていることを特徴とする充電器。
16. 請求項１３乃至１５のいずれかにおいて、
    前記磁性部材が前記一次空芯コイルと面する側とは逆側の面に、前記磁性部材からの漏れ磁束をシールドするシールド部材をさらに設けたことを特徴とする充電器。
17. 請求項１０乃至１６のいずれかにおいて、
    前記一次空芯コイルよりも薄く形成され、かつ、前記一次空芯コイルの内端を引き出すための第１のパターンが印刷されている印刷配線基板をさらに有し、前記一次空芯コイルの前記空芯部の中で、前記一次空芯コイルの内端が前記印刷回路基板の前記第１のパターンと接続されていることを特徴とする充電器。
18. 請求項１７において、
    前記配線印刷基板に、前記一次空芯コイルの外端と接続される第２のパターンが設けられていることを特徴とする充電器。
19. 外径がＤ１で空芯部の径がｄ１である一次空芯コイルを含む充電器と、外径がＤ２で空芯部の径がｄ２である二次空芯コイルを含む電子機器とを有し、前記充電器により前記電子機器を電磁誘導により充電する充電システムにおいて、
    前記一次空芯コイルと前記二次空芯コイルとは、Ｄ１＞Ｄ２、ｄ１＜ｄ２を満たし、かつ、ｄ２−ｄ１≧Ｄ１−Ｄ２を満たすことを特徴とする充電システム。
20. 外径がＤ１で空芯部の径がｄ１である一次空芯コイルを含む充電器と、外径がＤ２で空芯部の径がｄ２である二次空芯コイルを含む電子機器とを有し、前記充電器により前記電子機器を電磁誘導により充電する充電システムにおいて、
    前記一次空芯コイルと前記二次空芯コイルとは、Ｄ１＞Ｄ２、ｄ１＜ｄ２を満たし、
    前記一次空芯コイルの中心に対する前記二次空芯コイルの中心の位置ずれ許容量を規格上でＧとしたとき、Ｄ１≧Ｄ２＋Ｇ×２でかつｄ２≧ｄ１＋Ｇ×２を満たすことを特徴とする充電システム。

Images