JP5988146B2 - Transmission coil and portable radio terminal - Google Patents
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Description
本発明は、非接触電力伝送及び非接触無線通信が可能な伝送コイル、及びこれを搭載した携帯無線端末に関する。 The present invention relates to a transmission coil capable of contactless power transmission and contactless wireless communication, and a portable wireless terminal equipped with the transmission coil.
例えば携帯電話端末又はスマートフォンなどの携帯無線端末では、ＦｅｌｉＣａ（登録商標）等を含むＮＦＣ（Near Field Communication）、即ち非接触無線通信（例えばＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification））機能を搭載したものが普及している。この種の非接触無線通信によって、電子マネー機能、及び電子乗車券機能などが実現されている。 For example, portable wireless terminals such as a mobile phone terminal or a smartphone are widely used which are equipped with NFC (Near Field Communication) including FeliCa (registered trademark), that is, non-contact wireless communication (for example, RFID (Radio Frequency IDentification)) function. ing. With this type of contactless wireless communication, an electronic money function, an electronic ticket function, and the like are realized.
また、携帯無線端末において、近年、非接触で電力を伝送することにより、電池の充電（非接触充電）を行う機能を搭載したものが用いられつつある。非接触電力伝送の方式としては、電磁誘導方式又は磁界共鳴方式などがあり、給電側のコイルと受電側のコイルとを対向配置して電力伝送を行うものが主流である。 In recent years, portable wireless terminals equipped with a function of charging a battery (contactless charging) by transmitting power in a contactless manner are being used. As a non-contact power transmission method, there are an electromagnetic induction method or a magnetic field resonance method, and a method that performs power transmission by arranging a power supply side coil and a power reception side coil facing each other is the mainstream.
非接触充電機能を搭載した携帯無線端末では、充電用コイルが電池パックと一体化されたものが主流となっている。このため、携帯無線端末の薄型化のために電池パックを更に薄くしようとすると、電池容量が少なくなるという課題がある。一方、充電用コイルを電池パックと別体として構成する場合、上記の非接触無線通信機能を搭載した携帯無線端末では、非接触無線通信用コイルと充電用コイルとを共存させることが課題となる。 In portable wireless terminals equipped with a non-contact charging function, those in which a charging coil is integrated with a battery pack are mainly used. For this reason, when it is going to make a battery pack still thinner for thickness reduction of a portable radio terminal, there is a subject that battery capacity decreases. On the other hand, when the charging coil is configured separately from the battery pack, in the portable wireless terminal equipped with the above non-contact wireless communication function, it becomes a problem to coexist the non-contact wireless communication coil and the charging coil. .
非接触無線通信用コイルと非接触電力伝送用コイル（充電用コイル）とを共存させる場合を想定する。２つのコイルを設けた従来例として、例えば特許文献１には、電力波用アンテナを形成する第１のコイルと、データ波用アンテナを形成する第２のコイルとを２重の輪となるように配設した無線カードが開示されている。この構成により、無線カードを保持する手の指などで第１のコイル及び第２のコイルが覆われるおそれが少なく、双方のコイルの受信状況をほぼ同様にすることができる。
Assume a case where a non-contact wireless communication coil and a non-contact power transmission coil (charging coil) coexist. As a conventional example in which two coils are provided, for example, in
上記の特許文献１の構成では、２つのコイルを２重の輪となるように配設しているため、コイルの配置面積が大きくなる。また、各コイルの性能を考慮せずに複数のコイルを単純に併設しただけでは、コイル間の電磁結合によって性能劣化が予想される。特に、コイルを搭載する端末を小型化するために複数のコイルを近接して配置させた場合、コイル間の電磁結合によって電力伝送効率、通信距離などの性能が劣化する。
In the configuration of
また、上記の特許文献１には、２つのコイルを用いる場合の無線カードの製造過程の簡易化に関して言及されていない。上記の非接触充電機能及び非接触無線通信機能を含む携帯無線端末は今後普及する見込みが高く、この様な携帯無線端末を量産する場合には、２つのコイルの性能劣化を抑制すると共に、簡単に製造できる様な各コイルの配設が要求されると考えられる。
In addition, the
本発明は、上記した従来の事情に鑑みてなされたもので、非接触無線通信用コイル及び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、省スペースで簡単に製造可能にする伝送コイル及び携帯無線端末を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances. When a plurality of coils such as a non-contact wireless communication coil and a non-contact power transmission coil coexist, the deterioration of the performance of each coil is suppressed. An object of the present invention is to provide a transmission coil and a portable wireless terminal that can be easily manufactured in a space-saving manner.
本発明は、伝送コイルであって、非接触電力伝送を用いて電力を受電する第１コイルと、無線通信に用いられる第２コイルと、所定の透磁率を有する第１磁性体と、前記第１磁性体の所定の透磁率と異なる透磁率を有する第２磁性体と、を備え、前記第１磁性体の面上に前記第１コイルを配置し、前記第１磁性体の面上であって前記第１コイルの外側に前記第２磁性体を配置し、前記第２磁性体の面上に前記第２コイルを配置したものである。 The present invention is a transmission coil, a first coil that receives power using non-contact power transmission, a second coil used for wireless communication, a first magnetic body having a predetermined magnetic permeability, A second magnetic body having a permeability different from a predetermined permeability of the one magnetic body, the first coil is disposed on the surface of the first magnetic body, and the second magnetic body is disposed on the surface of the first magnetic body. The second magnetic body is disposed outside the first coil, and the second coil is disposed on the surface of the second magnetic body.
上記構成により、複数のコイルを共存させる場合に、コイル間の電磁結合を低減でき、電磁結合による性能劣化が抑制される。また、複数のコイルを近接して配置することで、配置面積を削減でき、性能劣化の少ないコイルを省スペースで簡単に製造可能にする。 With the above configuration, when a plurality of coils coexist, electromagnetic coupling between the coils can be reduced, and performance degradation due to electromagnetic coupling is suppressed. Further, by arranging a plurality of coils close to each other, the arrangement area can be reduced, and a coil with little performance deterioration can be easily manufactured in a small space.
また、本発明は、上記の伝送コイルであって、前記第１磁性体の透磁率が前記第２磁性体の透磁率よりも高いものを含む。 Further, the present invention includes the transmission coil described above, wherein the magnetic permeability of the first magnetic body is higher than the magnetic permeability of the second magnetic body.
また、本発明は、上記の伝送コイルであって、前記第１コイルの共振周波数が前記第２コイルの共振周波数よりも低いものを含む。 Further, the present invention includes the transmission coil described above, wherein the resonance frequency of the first coil is lower than the resonance frequency of the second coil.
また、本発明は、上記の伝送コイルであって、前記第１コイルと前記第２コイルとの距離が所定の間隔以上となるように案内するガイド部と、を更に備える。 Moreover, this invention is said transmission coil, Comprising: The guide part which guides so that the distance of a said 1st coil and a said 2nd coil may become more than predetermined | prescribed space | interval is further provided.
また、本発明は、上記の伝送コイルであって、前記ガイド部が前記第２磁性体の、前記第１コイル側の周縁部に形成されたものを含む。 Moreover, this invention is said transmission coil, Comprising: The said guide part is formed in the peripheral part by the side of the said 1st coil of a said 2nd magnetic body.
また、本発明は、上記の伝送コイルであって、前記第１コイルの外側に配置され、前記第２コイルが所定の金属パターンとして形成された基板と、を更に備え、前記ガイド部は、更に、前記基板の前記第１コイル側の周縁部に形成されたものを含む。 The present invention further includes a transmission coil as described above, wherein the transmission coil is further disposed on the outside of the first coil, and the second coil is formed as a predetermined metal pattern. And formed on the peripheral edge of the substrate on the first coil side.
また、本発明は、上記いずれかの伝送コイルを搭載した携帯無線端末である。 Further, the present invention is a portable wireless terminal equipped with any one of the above transmission coils.
本発明によれば、非接触無線通信用コイル及び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、省スペースで簡単に製造可能にすることができる。 According to the present invention, when a plurality of coils such as a non-contact wireless communication coil and a non-contact power transmission coil coexist, it is possible to easily manufacture in a space-saving manner while suppressing performance deterioration of each coil. Can do.
以下の各実施形態では、本発明に係る伝送コイル及びこれを搭載した携帯無線端末の一例として、非接触無線通信用コイルと非接触電力伝送用コイルとを有する伝送コイルとしてのコイルユニットと、このコイルユニットを搭載した携帯無線端末の構成例を示す。 In the following embodiments, as an example of the transmission coil according to the present invention and a portable wireless terminal equipped with the transmission coil, a coil unit as a transmission coil having a non-contact wireless communication coil and a non-contact power transmission coil, The structural example of the portable radio | wireless terminal carrying a coil unit is shown.
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るコイルユニットの構成を示す平面図である。図２は、第１の実施形態のコイルユニットの断面図である。図２（Ａ）は、図１のＡ−Ａ′線における断面図である。図２（Ｂ）は、図１のＢ−Ｂ′線における断面図である。なお、図２（Ａ）の矢印Ｈの方向は本実施形態のコイルユニットが搭載される携帯無線端末の背面筺体の内壁側の方向を表し、同図の矢印Ｈと反対側の方向は同携帯無線端末の筺体内部側、すなわち表面筐体側の方向を表す。
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the coil unit according to the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the coil unit according to the first embodiment. 2A is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. The direction of arrow H in FIG. 2A represents the direction on the inner wall side of the rear casing of the portable wireless terminal in which the coil unit of this embodiment is mounted, and the direction opposite to arrow H in FIG. This represents the direction inside the housing of the wireless terminal, that is, the direction of the front casing.
本実施形態のコイルユニットは、所定の透磁率を有する第１磁性体１１と、非接触電力伝送用コイルとして機能する第１コイル１２と、第１磁性体１１の所定の透磁率と異なる透磁率を有する第２磁性体２１と、非接触無線通信用コイルとして機能する第２コイル２２とを備える。本実施形態のコイルユニットにおいて、第１磁性体１１は第１コイル１２に対応して設けられ、第２磁性体２１は第２コイル２２に対応して設けられる。
The coil unit of this embodiment includes a first
第１磁性体１１は、方形の板状に形成され、板面の一方（携帯無線端末の背面筺体の内壁側）の面上に第１コイル１２が配置され、板面の他方（携帯無線端末の筺体内部側）の面上には電池パック又はシールドケース（不図示）等が配置される。第１磁性体１１は、例えばフェライトなどの透磁率が１よりも高い材料を用いて構成される。第１磁性体１１の比透磁率μｒ１は、例えばμｒ１＝２００〜２０００のものが用いられる。
The first
第１コイル１２は、導体の巻線が楕円環状に巻回されてなるコイルを用いて構成され、充電用のコイルとして、外部の充電器から供給（伝送）される電力を受電する。第１コイル１２の共振周波数ｆ１は、第１コイル１２に並列若しくは直列に接続したコンデンサ等を用いて調整した周波数であり、例えばｆ１≒１００ｋＨｚ程度である。
The
第２磁性体２１は、方形の環状の板状に形成され、板面の一方（携帯無線端末の筺体内部側）が第１磁性体１１の板面の一方（携帯無線端末の背面筺体の内壁側）の面上に当接するように配置される。更に、第２磁性体２１は、板面の他方（携帯無線端末の背面筺体の内壁側）の面上には、基板３０の図２（Ａ）の矢印Ｈの反対方向側（携帯無線端末の筺体内部側）に搭載された第２コイル２２が配置される。更に、第２磁性体２１は、板面の全体が第１コイル１２の外周部よりも外側に配置され、第２磁性体２１の外径と第１磁性体１１の外径とは略同一である。第２磁性体２１は、例えばフェライトなどの透磁率が１よりも高い材料を用いて構成される。第２磁性体２１の比透磁率μｒ２は、例えばμｒ２＝１０〜３００のものが用いられる。
The second
第２コイル２２は、基板３０の図２（Ａ）の矢印Ｈの反対側方向側（携帯無線端末の筺体内部側）の面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てなるコイルを用いて構成される。第２コイル２２は、非接触無線通信用のコイルとして、リーダ／ライタ装置等の外部機器との間でデータを送受信する。第２コイル２２の共振周波数ｆ２は、第２コイル２２に並列若しくは直列に接続したコンデンサ等を用いて調整した周波数であり、例えばｆ２≒１３．５６ＭＨｚ程度である。
The
基板３０は、例えばガラスエポキシ樹脂を用いて成形され、図２（Ａ）の矢印Ｈの方向側の面上には例えばＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂で形成された携帯無線端末の背面筐体が配置される。基板３０の一端部には、第１コイル１２用の一対の第１端子３１と、第２コイル２２用の一対の第２端子３２とが導体の配線パターンにより形成されている。第１端子３１は配線パターンを介して第１コイル１２と接続され、第２端子３２は基板３０の配線パターンによって第２コイル２２と接続されている。なお、図２（Ａ），（Ｂ）には、図面の複雑化を避けるために、第１端子３１、第２端子３２から第１コイル１２、第２コイル２２へのそれぞれの配線パターンの図示を省略している。
The
本実施形態のコイルユニットは、コイルの厚さ方向（図２の上下方向）において、図２の下側から矢印Ｈ方向（携帯無線端末の背面筺体の内壁側の方向）に、第１磁性体１１、第１磁性体１１の面上に第１コイル１２及び第２磁性体２１が積層して配置される。また、第２磁性体２１の面上には、コイルの厚さ方向において、図２の下側から矢印Ｈ方向（携帯無線端末の背面筺体の内壁側の方向）に、第２コイル２２、基板３０の順に積層して配置される。本実施形態のコイルユニットを携帯無線端末に搭載する場合、第２コイル２２より更に矢印Ｈ方向に携帯無線端末の背面筐体が位置し、当該筐体内にコイルユニットが収納されて設けられる。よって、外部機器側、すなわち携帯無線端末の背面筐体の内壁側からみた場合、基板３０、第２コイル２２、第２磁性体２１及び第１コイル１２、第１磁性体１１の順に積層して配置される。このように複数の磁性体をコイルに対して積層した構成でコイルを近接配置することで、両コイルの電磁結合による性能劣化を抑制でき、各コイルの性能を確保しつつ、コイルの配置面積を小さくでき、小型化を図れる。
The coil unit according to the present embodiment includes a first magnetic body in the thickness direction of the coil (vertical direction in FIG. 2) from the lower side of FIG. 2 to the arrow H direction (the direction of the inner wall side of the back casing of the portable wireless terminal) 11. The
このとき、第１コイル１２と第２コイル２２とは、コイルの厚さ方向において重ならないように配置されることが好ましい。また、第１コイル１２は楕円形、第２コイル２２は方形であるので、第２コイル２２の四隅部分が重ならない領域となっており、この四隅部分で第２コイル２２が第１コイル１２の外側に位置している。このような構成により、両コイルの電磁結合を低減できる。
At this time, it is preferable that the
また、本実施形態では、第１コイル１２及び第２コイル２２の共振周波数の関係は、第１コイル１２の共振周波数が第２コイル２２の共振周波数よりも低い（ｆ１＜ｆ２）ようにする。そして、第１磁性体１１及び第２磁性体２１の各透磁率の関係は、第１磁性体１１の透磁率が第２磁性体２１の透磁率よりも高い（比透磁率μｒ１＞μｒ２）ようにするのが好ましい。上記のように第１コイル１２，第２コイル２２及び第１磁性体１１，第２磁性体２１の各特性を設定することにより、両コイルの電磁結合による性能劣化をより効果的に低減できる。
In this embodiment, the relationship between the resonance frequencies of the
次に、本実施形態のコイルユニットの動作時の作用を説明する。図３（Ａ）は、図１のＡ−Ａ′線断面の位置（図２（Ａ）の位置）の、第１コイル１２の動作時におけるコイルユニットの磁界分布を示す図である。図３（Ｂ）は、図１のＡ−Ａ′線断面の位置（図２（Ａ）の位置）の、第２コイル２２の動作時におけるコイルユニットの磁界分布を示す図である。図４（Ａ）は、図１のＢ−Ｂ′線断面の位置（図２（Ｂ）の位置）の、第１コイル１２の動作時におけるコイルユニットの磁界分布を示す図である。図４（Ｂ）は、図１のＢ−Ｂ′線断面の位置（図２（Ｂ）の位置）の、第２コイル２２の動作時におけるコイルユニットの磁界分布を示す図である。
Next, the operation during operation of the coil unit of the present embodiment will be described. FIG. 3A is a diagram showing the magnetic field distribution of the coil unit at the time of operation of the
第１コイル１２の動作時、すなわち電力伝送時には、図３（Ａ）、図４（Ａ）に示すように、第１コイル１２の近傍において、磁力線が第１磁性体１１の中を通過して空間に出るように磁界が発生する。この場合、第１コイル１２から第２コイル２２への磁界の影響は少ない。
During operation of the
また、第２コイル２２の動作時、すなわち非接触無線通信のデータ伝送時には、図３（Ｂ）、図４（Ｂ）に示すように、第２コイル２２の近傍において、磁力線が第２磁性体２１の中を通過して空間に出るように磁界が発生する。この場合、第２コイル２２から第１コイル１２への磁界の影響は少ない。
Further, when the
本実施形態のコイルユニットは、第１コイル１２及び第２コイル２２が重ならない領域を有するため、コイル間の電磁結合が小さくなる。特に、図４（Ａ）、（Ｂ）のように両コイルが重なっていないコイルの四隅の領域では、電磁結合を十分小さくできる。
Since the coil unit of the present embodiment has a region where the
図５は、本実施形態のコイルユニットを搭載した携帯無線端末と外部機器としての充電器及びリーダ／ライタ装置の構成を示すブロック図である。 FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a portable wireless terminal equipped with the coil unit of the present embodiment, a charger as an external device, and a reader / writer device.
携帯無線端末５０は、充電用の第１コイル１２と、非接触無線通信用の第２コイル２２とを備える。第１コイル１２は非接触充電部５１に接続され、第２コイル２２は非接触無線通信部５２に接続される。第１コイル１２は、コンデンサ５４と並列に接続され、更に非接触充電部５１の整流回路５５と接続されている。第２コイル２２は、コンデンサ５６と並列に接続され、更に非接触無線通信部５２の変復調回路５７と接続されている。非接触充電部５１及び非接触無線通信部５２は、制御回路５３に接続され、制御回路５３によって各部の動作が制御される。
The
充電器６０は、非接触電力伝送用コイル６３を備える。非接触電力伝送用コイル６３は、コンデンサ６４と並列に接続され、更に交流電源回路６１と接続されている。交流電源回路６１は、制御回路６２と接続され、制御回路６２によって充電用の交流電力の出力が制御される。
The
リーダ／ライタ装置７０は、非接触無線通信用コイル７３を備える。非接触無線通信用コイル７３は、コンデンサ７４と並列に接続され、更に変復調回路７１と接続されている。変復調回路７１は、制御回路７２と接続され、制御回路７２によって非接触無線通信によるデータの変調、復調の動作が制御される。
The reader /
上記の構成において、携帯無線端末５０の充電を行う場合は、充電器６０の非接触電力伝送用コイル６３と携帯無線端末５０の第１コイル１２とを近接させて対向して配置し、充電器６０から携帯無線端末５０へ給電する。このとき、非接触電力伝送用コイル６３と第１コイル１２とが電磁結合し、両コイルを介して非接触で充電用の電力が伝送される。非接触電力伝送用コイル６３から第１コイル１２へ給電するための共振周波数ｆ１は、第１コイル１２に並列に接続したコンデンサ５４及び、非接触電力伝送用コイル６３に並列に接続したコンデンサ６４によって調整され、ここではｆ１＝１００ｋＨｚである。交流電源回路６１において発生し出力した交流電力は、非接触電力伝送用コイル６３から第１コイル１２に伝送され、携帯無線端末５０にて受電される。伝送された交流電力は、整流回路５５にて整流されて直流電力に変換され、その直流出力が電池部５８に供給されることにより充電が行われる。なお、直流出力を携帯無線端末５０内の回路に供給し、各部の動作電源とすることも可能である。
In the above configuration, when charging the
非接触無線通信を行う場合は、リーダ／ライタ装置７０の非接触無線通信用コイル７３と携帯無線端末５０の第２コイル２２とを近接させて対向して配置し、リーダ／ライタ装置７０と携帯無線端末５０との間においてデータの送受信を行う。このとき、非接触無線通信用コイル７３と第２コイル２２とが電磁結合し、両コイルを介して非接触無線通信のデータ伝送が行われる。非接触無線通信用コイル７３と第２コイル２２との間で通信するための共振周波数ｆ２は、第２コイル２２に並列に接続したコンデンサ５６及び、非接触無線通信用コイル７３に並列に接続したコンデンサ７４によって調整され、ここではｆ２＝１３．５６ＭＨｚである。リーダ／ライタ装置７０から携帯無線端末５０へ伝送するデータは、変復調回路７１において変調され、非接触無線通信用コイル７３から第２コイル２２に伝送され、携帯無線端末５０にて受信される。伝送されたデータは、携帯無線端末５０の変復調回路５７において復調される。携帯無線端末５０からリーダ／ライタ装置７０へ伝送するデータは、変復調回路５７において変調され、第２コイル２２から非接触無線通信用コイル７３に伝送され、リーダ／ライタ装置７０にて受信される。伝送されたデータは、リーダ／ライタ装置７０の変復調回路７１において復調される。このように、携帯無線端末５０の非接触無線通信機能を用いて、リーダ／ライタ装置７０から携帯無線端末５０に対して非接触無線通信によるデータの書き込み、読み出しが可能である。
When performing non-contact wireless communication, the non-contact
（コイルユニットの実施例）
次に、本実施形態のコイルユニットの性能について、実際に作製した評価サンプルを用いて測定した実施例を示す。図６（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例に係るコイルユニットの寸法の一例を示す図である。図６（Ｃ）は、実施例に係るコイルユニットの平面図である。図６（Ｄ）は、図６（Ｃ）のＡ−Ａ´線における断面図である。即ち、図６（Ａ）は第１磁性体１１の面上に積層された第１コイル１２のみ、図６（Ｂ）は第２磁性体２１の面上に積層された第２コイル２２のみ、図６（Ｃ）は第１コイル１２と第２コイル２２とを組み合わせて共存させたコイルユニット、図６（Ｄ）は図６（Ｃ）で示したコイルユニットの断面をそれぞれ示している。
(Example of coil unit)
Next, the Example which measured about the performance of the coil unit of this embodiment using the actually produced evaluation sample is shown. 6A and 6B are diagrams illustrating an example of dimensions of the coil unit according to the embodiment. FIG. 6C is a plan view of the coil unit according to the embodiment. FIG. 6D is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 6 (A) shows only the
実施例では、第１磁性体１１を一辺ａ＝４０ｍｍの正方形とし、第１コイル１２を外径ｂ＝２９ｍｍの円形状とし、第２磁性体２１を一辺ｃ＝４０ｍｍの正方形の略中央部分からから一辺ｄ＝３０ｍｍの正方形が切り抜かれた形状とし、コイルユニットの厚さｅ＝１．０ｍｍとして構成した。この場合、第１磁性体１１と第２磁性体２１の外周寸法は略一致して重なっており、第１コイル１２と第２コイル２２とは重ならない様に設けられている。特に、第１コイル１２は円形、第２コイル２２は方形であるので、第２コイル２２の四隅部分で第１コイル１２と第２コイル２２の距離が大きくなっている。
In the embodiment, the first
図７（Ａ）は、実施例に係るコイルユニットの性能として、非接触電力伝送時の電力伝送効率を測定した結果を示す図である。図７（Ｂ）は、実施例に係るコイルユニットの性能として、非接触無線通信時の最大通信距離を測定した結果を示す図である。電力伝送効率は、コイルのみの伝送効率ではなく、図５に示したような充電器の交流電源回路の直流入力から携帯無線端末の直流出力までを含めた充電システム全体の効率を測定した。 FIG. 7A is a diagram illustrating a result of measuring the power transmission efficiency during non-contact power transmission as the performance of the coil unit according to the example. FIG. 7B is a diagram illustrating a result of measuring the maximum communication distance during non-contact wireless communication as the performance of the coil unit according to the example. As for the power transmission efficiency, not the transmission efficiency of only the coil but the efficiency of the entire charging system including the direct current input of the AC power supply circuit of the charger as shown in FIG.
図６（Ｄ）から第２コイル２２を除去した第１コイル１２単体の状態では、電力伝送効率が３７．４［％］であった。また、図６（Ｄ）に示した第１コイル１２と第２コイル２２とを共存させた状態では、電力伝送効率が３８．２［％］であった。この場合、２つのコイルを共存させた状態であり、第１コイル１２の外側に第２コイル２２が配置されていても、非接触電力伝送において電磁結合による性能劣化が生じないことが分かる。
In the state of the
図６（Ｄ）から第１コイル１２を除去した第２コイル２２単体の状態では、最大通信距離が１４１［ｍｍ］であり、不感領域（Ｎｕｌｌ領域）は生じなかった。また、図６（Ｄ）に示した第１コイル１２と第２コイル２２とを共存させた状態では、最大通信距離が１３０［ｍｍ］であり、不感領域（Ｎｕｌｌ領域）は生じなかった。この場合、２つのコイルを共存させた状態であり、第２コイル２２の近傍に第１コイル１２が配置されると、非接触無線通信において電磁結合による性能劣化が生じるが後述の比較例に比べて劣化量が少ないことが分かる。
In the state of the
（コイルユニットの比較例）
次に、本実施形態のコイルユニットの性能と対比するための比較例に係るコイルユニットの評価サンプルを用いて測定した比較例を示す。図８（Ａ）及び（Ｂ）は、比較例に係るコイルユニットの寸法の一例を示す図である。図８（Ｃ）は、比較例に係るコイルユニットの平面図である。図８（Ｄ）は、図８（Ｃ）のＡ−Ａ´線における断面図である。即ち、図８（Ａ）は第１磁性体１１の面上に積層された第１コイル１２のみ、図８（Ｂ）は第２磁性体２１が配設されていない状態における第２コイル２２のみ、図８（Ｃ）は第１コイル１２と第２コイル２２とを組み合わせて共存させたコイルユニット、図８（Ｄ）は図８（Ｃ）で示したコイルユニットの断面をそれぞれ示している。
(Comparison example of coil unit)
Next, the comparative example measured using the evaluation sample of the coil unit which concerns on the comparative example for comparing with the performance of the coil unit of this embodiment is shown. 8A and 8B are diagrams illustrating an example of the dimensions of the coil unit according to the comparative example. FIG. 8C is a plan view of a coil unit according to a comparative example. FIG. 8D is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 8A shows only the
比較例では、第１磁性体１１を一辺ａ＝４０ｍｍの正方形とし、第１コイル１２を外径ｂ＝２９ｍｍの円形状とし、第２コイル２２を一辺ｃ＝４０ｍｍの正方形の略中央部分からから一辺ｄ＝３０ｍｍの正方形が切り抜かれた形状の範囲内で構成し、第２コイル２２と第１磁性体１１を密着してコイルユニットの厚さｅ＝０．８ｍｍとして構成した。この場合、第１コイル１２と第２コイル２２とは重ならない様に設けられている。特に、第１コイル１２は円形、第２コイル２２は方形であるので、第２コイル２２の四隅部分で第１コイル１２と第２コイル２２の距離が大きくなっている。
In the comparative example, the first
図９（Ａ）は、比較例に係るコイルユニットの性能として、非接触電力伝送時の電力伝送効率を測定した結果を示す図である。図９（Ｂ）は、比較例に係るコイルユニットの性能として、非接触無線通信時の最大通信距離を測定した結果を示す図である。電力伝送効率は、コイルのみの伝送効率ではなく、図５に示したような充電器の交流電源回路の直流入力から携帯無線端末の直流出力までを含めた充電システム全体の効率を測定した。 FIG. 9A is a diagram illustrating a result of measuring power transmission efficiency during non-contact power transmission as the performance of the coil unit according to the comparative example. FIG. 9B is a diagram illustrating a result of measuring the maximum communication distance during non-contact wireless communication as the performance of the coil unit according to the comparative example. As for the power transmission efficiency, not the transmission efficiency of only the coil but the efficiency of the entire charging system including the direct current input of the AC power supply circuit of the charger as shown in FIG.
図８（Ｄ）から第２コイル２２を除去した第１コイル１２単体の状態では、電力伝送効率が３９．１［％］であった。また、図８（Ｄ）に示した第１コイル１２と第２コイル２２とを共存させた状態では、電力伝送効率が３８．８［％］であった。この場合、実施例に係るコイルユニットと比較例に係るコイルユニットとにおける電力伝送性能に関しては大きな相違はないことが分かる。
In the state of the single
図８（Ｄ）から第１コイル１２を除去した第２コイル２２単体の状態では、第２磁性体が設けられておらず第２コイル２２が第１磁性体に密着するため、最大通信距離が１３１［ｍｍ］に留まるが、不感領域（Ｎｕｌｌ領域）は生じなかった。また、図８（Ｄ）に示した第１コイル１２と第２コイル２２とを共存させた状態では、最大通信距離が１１７［ｍｍ］であり、不感領域（Ｎｕｌｌ領域）は生じなかった。この場合、２つのコイルを共存させた状態であり、第２コイル２２に対応して第２磁性体２１が設けられていないため、コイル間の電磁結合によりさらに最大通信距離が劣化する。
In the state of the
これにより、実施例に係るコイルユニットは、第２コイルに対応する第２磁性体２１を第１磁性体１１の面上であって第１コイル１２より外側に設けることにより、非接触無線通信において電磁結合の発生を抑制でき、最大通信距離を向上できる。
Thereby, the coil unit according to the embodiment provides the second
このように、本実施形態によれば、第１コイル１２及び第２コイル２２の複数のコイルを共存させる場合に、コイル間の電磁結合を低減でき、電磁結合による性能劣化を抑制できる。また、このように複数の磁性体をコイルに対して積層した構成でコイルを近接配置することで、配置面積を削減でき、性能劣化の少ないコイルを省スペースで簡単に製造可能できる。このため、本実施形態の非接触無線通信用コイルを含むコイルユニットを搭載した携帯無線端末において、小型化を図りつつ、非接触電力伝送時と非接触無線通信時の双方の性能劣化を抑制でき、省スペースで簡単に製造可能なコイルユニットを用いることによって所望の性能（電力伝送性能、通信性能）を得ることが可能となる。
Thus, according to the present embodiment, when a plurality of coils of the
（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態に係るコイルユニットの構成を示す平面図である。図１１（Ａ）は、図１０のＡ−Ａ′線における断面図である。図１１（Ｂ）は、図１０のＢ−Ｂ′線における断面図である。なお、図１０及び図１１（Ａ），（Ｂ）の説明では、図１及び図２に示した第１の実施形態と同様の構成要素については同一符号を付して説明を省略する。なお、図１１（Ａ），（Ｂ）には、図面の複雑化を避けるために、第１端子３１、第２端子３２から第１コイル１２、第２コイル２２へのそれぞれの配線パターンの図示を省略している。
(Second Embodiment)
FIG. 10 is a plan view showing the configuration of the coil unit according to the second embodiment. FIG. 11A is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG. In the description of FIGS. 10 and 11A and 11B, the same components as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. 11A and 11B, the wiring patterns from the
第２の実施形態は、第１の実施形態における第２磁性体２１及び第２コイル２２の形状を変更した例である。第１磁性体１１Ａ及び第１コイル１２Ａは第１の実施形態と略同様の構成である。すなわち、第１磁性体１１Ａは方形の板状に形成され、第１コイル１２Ａは、導体の巻線が楕円環状に巻回されてなるコイルを用いて構成される。第２磁性体２１Ａは楕円環状の板状に形成され、第２コイル２２Ａは基板３０Ａの図１１の矢印Ｈの反対側方向の面上に形成された導体の配線パターンにより、楕円環状に巻回されてなるコイルを用いて構成される。
The second embodiment is an example in which the shapes of the second
本実施形態のコイルユニットは、第１の実施形態と同様に、コイルの厚さ方向（図１１（Ａ），（Ｂ）の上下方向）において、図１１の下側から矢印Ｈ方向（携帯無線端末の背面筺体の内壁側の方向）に、第１磁性体１１Ａ、第１磁性体１１Ａの面上に第１コイル１２Ａ及び第２磁性体２１Ａが積層して配置される。また、第２磁性体２１Ａの面上には、コイルの厚さ方向において、図１１の下側から矢印Ｈ方向（携帯無線端末の背面筺体の内壁側の方向）に、第２コイル２２Ａ、基板３０Ａの順に積層して配置される。外部機器側、すなわち携帯無線端末の背面筐体の内壁側からみた場合、基板３０Ａ、第２コイル２２Ａ、第２磁性体２１Ａ及び第１コイル１２Ａ、第１磁性体１１Ａの順に積層して配置される。
Similarly to the first embodiment, the coil unit of the present embodiment has an arrow H direction (mobile radio) from the lower side of FIG. 11 in the coil thickness direction (vertical direction in FIGS. 11A and 11B). The
第１コイル１２Ａと第２コイル２２Ａとは、コイルの厚さ方向において重ならないように配置されている。
The
このような構成により、第１の実施形態と同様、２つのコイルを近接して共存させた状態であっても、両コイルの電磁結合を低減でき、電磁結合による性能劣化を抑制できる。また、２つのコイルを共存させて配置することで、小型化を図れる。 With such a configuration, similarly to the first embodiment, even when two coils are in close proximity to each other, electromagnetic coupling between both coils can be reduced, and performance degradation due to electromagnetic coupling can be suppressed. Further, the size can be reduced by arranging the two coils together.
（第３の実施形態に至る経緯）
次に、第１コイルと第２コイルとの間で位置ずれが生じた場合、即ち第１コイルと第２コイルとの間の距離（間隔）が狭くなるようにずれた場合にコイルユニットの性能が劣化することを、図１２及び図１３を参照して説明する。
(Background to the third embodiment)
Next, when the position shift occurs between the first coil and the second coil, that is, when the distance (interval) between the first coil and the second coil is decreased, the performance of the coil unit. It will be described with reference to FIG. 12 and FIG.
図１２は、第１コイル１２と第２コイル２２との間の間隔を説明する図である。ここでは、コイルユニットの各部の符号を第１の実施形態と同じ符号を用いて説明する。
FIG. 12 is a diagram for explaining the distance between the
図１２（Ａ）は、コイルユニットの構成を示す平面図である。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の領域ｇの拡大図であり、第１コイル１２と第２コイル２２との間隔が適正である。図１２（Ｃ）は、図１２（Ａ）の領域ｇの拡大図であり、第１コイル１２と第２コイルとの間隔が狭くなるように位置ずれが生じている。
FIG. 12A is a plan view showing the configuration of the coil unit. FIG. 12B is an enlarged view of the region g in FIG. 12A, and the distance between the
具体的には、図１２（Ｂ）の右上部において、第２コイル２２が配置された第２磁性体２１の左端部と第１コイル１２の右端部との間隔が１．２０ｍｍであり、更に、同図の左下部において、第２コイル２２が配置された第２磁性体２１の上端部と第１コイル１２の下端部との間隔が１．０８ｍｍである。図１２及び図１３の説明において、図１２（Ｂ）に示す第１コイル１２と第２コイル２２との間の間隔が保たれる配置条件を条件ａとする。
Specifically, in the upper right portion of FIG. 12 (B), the distance between the left end portion of the second
次に、図１２（Ｃ）の右上部において、第２コイル２２が配置された第２磁性体２１の左端部と第１コイル１２の右端部との間隔が０.０１ｍｍであり、更に、同図の左下部において、第２コイル２２が配置された第２磁性体２１の上端部と第１コイル１２の下端部との間隔が０．０１ｍｍである。図１２及び図１３の説明において、図１２（Ｃ）に示す第１コイル１２と第２コイル２２との間の間隔が図１２（Ｂ）に示す間隔に比べて相対的に狭くなっている配置条件を条件ｂとする。
Next, in the upper right part of FIG. 12C, the distance between the left end part of the second
図１３（Ａ）は、条件ａ，ｂにおける測定結果を示すテーブルである。図１３（Ｂ）は、条件ａ，ｂにおける測定結果を示すグラフである。この測定は、コイルユニットを銅板の上に載置した場合と載置していない場合との両方のケースにおいて実行された。図１３（Ａ）に示すテーブルは、インダクタンス（Ｌ値）、抵抗値（Ｒ値）及び共振周波数の測定値を表す。図１３（Ｂ）に示すグラフは、銅板なしの場合における共振周波数の変化を表す。図１３（Ｂ）の横軸は周波数を示し、同図の縦軸は通過特性を表すＳパラメータ・Ｓ２１特性を示す。 FIG. 13A is a table showing measurement results under conditions a and b. FIG. 13B is a graph showing measurement results under conditions a and b. This measurement was performed in both cases where the coil unit was placed on a copper plate and when it was not placed. The table shown in FIG. 13A represents measured values of inductance (L value), resistance value (R value), and resonance frequency. The graph shown in FIG. 13B represents a change in the resonance frequency when there is no copper plate. In FIG. 13B, the horizontal axis indicates the frequency, and the vertical axis in FIG. 13 indicates the S parameter / S21 characteristic indicating the pass characteristic.
図１３（Ａ）及び（Ｂ）では、銅板がある場合と銅板がない場合のいずれにおいても、条件ａにおける本来の共振周波数１３．５６ＭＨｚに対し、条件ｂにおける共振周波数は、１３．６６（１３．６７）ＭＨｚとなり、約１００ｋＨｚずれた値となっている。このように、第２コイル及び第１コイル間の位置ずれにより、共振周波数がずれてしまう。このため、コイルユニットの性能、即ち非接触電力伝送時における電力伝送効率と非接触無線通信時における最大通信距離が劣化することになる。 13A and 13B, the resonance frequency in condition b is 13.66 (13 with respect to the original resonance frequency in condition a of 13.56 MHz in both cases with and without a copper plate. .67) MHz, which is a value shifted by about 100 kHz. Thus, the resonance frequency shifts due to the positional shift between the second coil and the first coil. For this reason, the performance of the coil unit, that is, the power transmission efficiency during non-contact power transmission and the maximum communication distance during non-contact wireless communication are deteriorated.
（第３の実施形態）
そこで、第３の実施形態では、コイルユニットを組み立てる際、第２コイルと第１コイルとの間で位置ずれが生じないようにする。即ち、第３の実施形態では、コイルユニットを組み立てる際に、第１コイルと第２コイルとの間の間隔を所定の間隔以上となるように構成し、各コイルの位置ずれによる性能劣化を防ぐコイルユニットの例を説明する。
(Third embodiment)
Therefore, in the third embodiment, when the coil unit is assembled, positional deviation is prevented from occurring between the second coil and the first coil. That is, in the third embodiment, when assembling the coil unit, the interval between the first coil and the second coil is configured to be equal to or greater than a predetermined interval to prevent performance deterioration due to the positional deviation of each coil. An example of the coil unit will be described.
先ず、コイルユニットの組み立てについて簡単に説明する。図１４（Ａ）〜（Ｃ）は、コイルユニットの組み立ての流れを説明する断面図である。図１４（Ａ）がコイルユニットの組み立ての第１工程の一例であり、図１４（Ｂ）がコイルユニットの組み立ての第１工程の他の一例であり、図１４（Ｃ）がコイルユニットの組み立ての完成時を示す。 First, the assembly of the coil unit will be briefly described. 14A to 14C are cross-sectional views illustrating the flow of assembling the coil unit. FIG. 14A shows an example of the first step of assembling the coil unit, FIG. 14B shows another example of the first step of assembling the coil unit, and FIG. 14C shows the assembly of the coil unit. Indicates the completion time.
第１工程の一例又は他の一例の前に、基板３０上に銅箔パターン（金属パターン）として形成された第２コイル２２を、第２磁性体２１の上に貼り付けた部分コイルユニットを用意しておく。
Prior to one example of the first step or another example, a partial coil unit is prepared in which the
図１４（Ａ）に示す第１工程の一例では、第１磁性体１１の面上に第１コイル１２を貼り付けておき、第１コイル１２の外側に位置するように、部分コイルユニットを第１磁性体１１の上に貼り付ける。
In an example of the first step shown in FIG. 14A, the
一方、図１４（Ｂ）に示す第１工程の他の一例では、先に第１磁性体１１の上に第２コイルユニットを貼り付けておき、部分コイルユニットの内側に位置するように、第１コイル１２を第１磁性体１１の上に貼り付ける。
On the other hand, in another example of the first step shown in FIG. 14B, the second coil unit is first pasted on the first
そして、コイルユニットの組み立ては、図１４（Ｃ）に示すように完了する。 Then, the assembly of the coil unit is completed as shown in FIG.
図１４（Ａ）又は（Ｂ）のいずれの手順でコイルユニットを組み立てる場合も、第１磁性体１１の上に配置された、第１コイル１２と第２コイル２２との距離（間隔）が、コイルユニットの電力伝送性能及び無線通信性能を劣化させる影響を与えないように、つまり、所定の間隔以上となるように位置決めを行う必要がある。
In the case of assembling the coil unit according to any procedure of FIG. 14 (A) or (B), the distance (interval) between the
第３の実施形態では、第１コイル１２若しくは部分コイルユニットを案内するガイド部材を第２磁性体２１若しくは基板３０に形成し、コイルユニットを組み立てる際に、第１コイルと第２コイルとの距離（間隔）が所定の間隔以上となるようにした。
In the third embodiment, a guide member for guiding the
次に、シミュレーションによって作製した評価サンプルを用いて測定した２つの実施例（実施例１及び２）をそれぞれ説明する。 Next, two examples (Examples 1 and 2) measured using evaluation samples prepared by simulation will be described.
図１５は、第２磁性体２１Ｂをガイド部材２１ｇとして兼用させた場合の実施例１に係るコイルユニットの構成を示す図である。図１５（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例１に係るコイルユニットの寸法の一例を示す図である。図１５（Ｃ）は、実施例１に係るコイルユニットの平面図である。図１５（Ｄ）は、図１５（Ｃ）のＡ−Ａ´線における断面図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating the configuration of the coil unit according to the first embodiment when the second
実施例１では、第１磁性体１１Ｂを一辺ａ＝４０ｍｍの正方形とし、第１コイル１２Ｂを外径ｂ＝２９ｍｍの円形状とし、第２磁性体２１Ｂを一辺ｃ＝４０ｍｍの正方形の略中央部分から外径ｄ＝３０ｍｍの円形が切り抜かれた形状として構成した。また、コイルユニットの厚さｅ＝１．０ｍｍとして構成した。
In Example 1, the first
この場合、第１コイル１２Ｂの外周寸法と第２コイル２２Ｂの内周寸法とは略一致して第１コイル１２Ｂと第２コイル２２Ｂとは第１磁性体１１Ｂの面上において重なっており、第１コイル１２Ｂと第２コイル２２Ｂとはコイルの厚さ方向において重ならない。特に、第１コイル１２Ｂは円形、第２コイル２２Ｂは方形であるので、第２コイル２２Ｂの四隅部分で第１コイル１２Ｂと第２コイル２２Ｂとの距離（間隔）が大きくなっている。
In this case, the outer peripheral dimension of the
また、実施例１に係るコイルユニットでは、第２磁性体２１Ｂがガイド部材２１ｇを兼用する。即ち、ガイド部としてのガイド部材２１ｇは、第２磁性体２１Ｂの内側の周縁部に形成されている。
In the coil unit according to the first embodiment, the second
従って、第２磁性体２１Ｂの内側の孔は方形ではなく円形に形成され、第２磁性体２１Ｂ自身の外側の角部に対応する四隅から中央内側方向にせり出した円弧状部分（図１５（Ｂ）参照）がガイド部材２１ｇに相当する。このように、ガイド部材２１ｇが、第１コイル１２Ｂを第２磁性体２１Ｂの孔の内側の位置に固定的に案内する、或いは第２磁性体２１Ｂの孔を第１コイル１２Ｂの外側の位置に固定的に案内することで、第１コイル１２Ｂと第２コイル２２Ｂとの間の距離（間隔）において位置ずれが生じなくなる。
Accordingly, the inner hole of the second
このように、実施例１に係るコイルユニットは、第２磁性体２１Ｂの内側（第１コイル１２Ｂ側）の周縁部にガイド部材２１ｇが形成されるので、第１コイル１２Ｂと略同等の厚さで第１コイル１２Ｂと第２コイル２２Ｂとの間の距離（間隔）の位置ずれを規制することができ、第１コイル１２Ｂと第２コイル２２Ｂとの位置決めを正確に実行できる。
Thus, since the
次に、図１６は、第２磁性体２１Ｂと基板３０Ｃとの両方をそれぞれガイド部材２１ｇ、３０ｇとして兼用させた場合の実施例２に係るコイルユニットの構成を示す図である。図１６（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例２に係るコイルユニットの寸法の一例を示す図である。図１６（Ｃ）は、実施例２に係るコイルユニットの平面図である。図１６（Ｄ）は、図１６（Ｃ）のＡ−Ａ´線における断面図である。
Next, FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of the coil unit according to the second embodiment when both the second
実施例２に係るコイルユニットでも、実施例１に係るコイルユニット同様に、第１磁性体１１Ｂを一辺ａ＝４０ｍｍの正方形とし、第１コイル１２Ｂを外径ｂ＝２９ｍｍの円形状とし、第２磁性体２１Ｂを一辺ｃ＝４０ｍｍの正方形の略中央部分から外径ｄ＝３０ｍｍの円形が切り抜かれた形状として構成した。また、コイルユニットの厚さｅ＝１．０ｍｍとして構成した。
In the coil unit according to the second embodiment, as in the coil unit according to the first embodiment, the first
実施例２に係るコイルユニットでは、実施例１に係るコイルユニットと同様、第２磁性体２１Ｂの内側の周縁部にガイド部材２１ｇが形成され、更に、基板３０Ｃの内側の周縁部にもガイド部材３０ｇが形成されている。
In the coil unit according to the second embodiment, like the coil unit according to the first embodiment, the
即ち、基板３０Ｃの内側の孔は第２磁性体２１Ｂと同様に円形に形成され、第２磁性体２１Ｂ自身の外側の角部に対応する四隅から中央内側方向にせり出した円弧状部分がガイド部材３０ｇに相当する。このように、ガイド部材３０ｇ、２１ｇが、第１コイル１２Ｂを第２磁性体２１Ｂの孔の内側の位置に固定的に案内する、或いは第２磁性体２１Ｂの孔を第１コイル１２Ｂの外側の位置に固定的に案内することで、第１コイル１２Ｂと第２コイル２２Ｂとの間の距離（間隔）において位置ずれが生じなくなる。
That is, the hole on the inner side of the
なお、基板３０Ｃがガイド部材３０ｇを兼ねる場合、つまり、基板３０Ｃにガイド部材３０ｇが形成される場合、第２磁性体２１Ｂの内側にガイド部材２１ｇを形成しなくても、ガイド部材としての機能は満たされる。ただし、この場合、基板３０Ｃの下面が第１コイル１２Ｂの上面より下方に位置する構成であることが望ましく、第１コイル１２Ｂと第２コイル２２Ｂとの間の距離（間隔）の正確な位置決めが可能となる。
When the
以上により、基板３０Ｃの内側の周縁部をガイド部材３０ｇに形成することで、ガイド部材の成形が容易となり、ガイド部材を種々の形状にすることが簡単になる。
As described above, by forming the inner peripheral edge of the
図１７は、ガイド部材を設けていない場合の比較例に係るコイルユニットの構成を示す図である。図１７（Ａ）及び（Ｂ）は、比較例に係るコイルユニットの寸法の一例を示す図である。図１７（Ｃ）は、比較例に係るコイルユニットの平面図である。図１７（Ｄ）は、図１７（Ｃ）のＡ−Ａ´線における断面図である。 FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration of a coil unit according to a comparative example in which no guide member is provided. FIGS. 17A and 17B are diagrams illustrating an example of dimensions of a coil unit according to a comparative example. FIG. 17C is a plan view of a coil unit according to a comparative example. FIG. 17D is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
比較例に係るコイルユニットでも、実施例１又は２に係るコイルユニット同様に、第１磁性体１１Ｂを一辺ａ＝４０ｍｍの正方形とし、第１コイル１２Ｂを外径ｂ＝２９ｍｍの円形状とし、第２磁性体２１Ｂを一辺ｃ＝４０ｍｍであって、外径ｄ＝３０ｍｍの方形が切り抜かれた正方形の形状として構成した。また、コイルユニットの厚さｅ＝１．０ｍｍとして構成した。
In the coil unit according to the comparative example, as in the coil unit according to Example 1 or 2, the first
この比較例は第１の実施形態の実施例（図６（Ａ）〜（Ｄ）参照）と同じであるので、同一の符号を用いることにする。この場合、基板３０及び第２磁性体２１の内側には、ガイド部材となるようなせり出した部分は無く、方形状の孔が形成されたままである。従って、第１コイル１２等は、ガイド部材によって案内されることなく、第１磁性体１１の面上に貼り付けられる。
Since this comparative example is the same as the example of the first embodiment (see FIGS. 6A to 6D), the same reference numerals are used. In this case, there is no protruding portion that becomes a guide member inside the
図１８は、実施例１及び２に係るコイルユニットの性能の測定結果を示す図である。図１８（Ａ）は、非接触電力伝送時の電力伝送効率の測定結果を示す図である。図１８（Ｂ）は、非接触無線通信時の最大通信距離の測定結果を示す図である。電力伝送効率は、コイル（第１コイル）のみの伝送効率ではなく、図５に示したような充電器の交流電源回路の直流入力から携帯無線端末の直流出力までを含めた充電システム全体の効率を測定した。 FIG. 18 is a diagram illustrating measurement results of the performance of the coil units according to the first and second embodiments. FIG. 18A is a diagram illustrating a measurement result of power transmission efficiency during non-contact power transmission. FIG. 18B is a diagram illustrating a measurement result of the maximum communication distance during contactless wireless communication. The power transmission efficiency is not the efficiency of only the coil (first coil), but the efficiency of the entire charging system including the DC input of the AC power supply circuit of the charger as shown in FIG. 5 to the DC output of the portable wireless terminal. Was measured.
図１８（Ａ）に示すように、第１の実施形態における実施例に係るコイルユニットでは、電力伝送効率は３８．２［％］であった。一方、第３の実施形態における実施例１、２に係る各コイルユニットでは、電力伝送効率は３８．１［％］であった。このように、両実施例に係る各コイルユニットにおいて、電力伝送効率の差分は生じなかった。 As shown in FIG. 18A, in the coil unit according to the example in the first embodiment, the power transmission efficiency was 38.2 [%]. On the other hand, in each coil unit according to Examples 1 and 2 in the third embodiment, the power transmission efficiency was 38.1 [%]. Thus, in each coil unit which concerns on both Examples, the difference of electric power transmission efficiency did not arise.
また、図１８（Ｂ）に示すように、第１の実施形態における実施例に係るコイルユニットでは、最大通信距離が１３０［ｍｍ］であり、不感領域（Ｎｕｌｌ領域）は生じなかった。一方、第３の実施形態の実施例１、２に係る各コイルユニットにおいても、第２コイル２２Ｂによる最大通信距離がそれぞれ１３１［ｍｍ］であり、不感領域（Ｎｕｌｌ領域）は生じなかった。このように、両実施例に係る各コイルユニットにおいて、最大通信距離の差分は生じなかった。
As shown in FIG. 18B, in the coil unit according to the example in the first embodiment, the maximum communication distance is 130 [mm], and no dead area (Null area) is generated. On the other hand, also in each of the coil units according to Examples 1 and 2 of the third embodiment, the maximum communication distance by the
また、図１８に示す各テーブルには示していないが、第３の実施形態の実施例１、２に係るコイルユニットの各共振周波数は、第１の実施形態の実施例と同じく、１３．５６ＭＨｚであり、これらの間で共振周波数の差分は生じなかった。また、インダクタンス（Ｌ値）、抵抗値（Ｒ値）についても、同様に、これらの間で差分は生じなかった。 Moreover, although not shown in each table shown in FIG. 18, each resonance frequency of the coil unit according to Examples 1 and 2 of the third embodiment is 13.56 MHz, as in the example of the first embodiment. There was no difference in resonance frequency between them. Similarly, there was no difference between the inductance (L value) and the resistance value (R value).
以上により、第３の実施形態のコイルユニットは、コイルユニットを組み立てる際、ガイド部材により第１コイルと第２コイルとの間の距離（間隔）が固定的になるように第１コイル又は第２コイルの配置位置が規制されるので、第１コイルと第２コイルとの間で位置ずれが生じることはなく、第１コイルと第２コイルとの間隔が所定の間隔以上になる。これにより、本実施形態のコイルユニットは、第２コイルによる無線通信を行う際、通信性能の劣化、特に共振周波数が大きくずれることを抑えることができる。 As described above, when assembling the coil unit, the coil unit according to the third embodiment is configured so that the distance (interval) between the first coil and the second coil is fixed by the guide member. Since the arrangement position of the coil is regulated, there is no positional deviation between the first coil and the second coil, and the interval between the first coil and the second coil is equal to or greater than a predetermined interval. Thereby, when performing the wireless communication by the second coil, the coil unit according to the present embodiment can suppress deterioration of communication performance, in particular, a significant shift in the resonance frequency.
図１９（Ａ）〜（Ｃ）は、種々のガイド部材の形状の一例を示す図である。図２０（Ｄ）〜（Ｆ）は、図１９（Ａ）〜（Ｃ）に続き、種々のガイド部材の形状の他の一例を示す図である。上述した第３の実施形態の実施例１、２に係るコイルユニットと同様に、ガイド部材は、基板と第２磁性体とのどちらに形成されてもよい。図１９、図２０では、ガイド部材が例えば第２磁性体に形成されている場合における、ガイド部材の種々の形状を示す。 19A to 19C are diagrams illustrating examples of various guide member shapes. 20D to 20F are diagrams illustrating other examples of the shapes of various guide members, following FIGS. 19A to 19C. Similar to the coil units according to Examples 1 and 2 of the third embodiment described above, the guide member may be formed on either the substrate or the second magnetic body. 19 and 20 show various shapes of the guide member when the guide member is formed on the second magnetic body, for example.
図１９（Ａ）は、前述した図１５に示すコイルユニットにおけるガイド部材の構成を示す。即ち、図１９（Ａ）では、第２磁性体２１Ｂの内側には、第２磁性体２１Ｂ自身の外側の角部に対応する四隅から中央内側方向にせり出したガイド部材２１ｇが形成されている。ガイド部材２１ｇは、円形を有する第１コイル１２Ｂの形状に沿うように、ガイド部材２１ｇの、第１コイル１２Ｂと対向する周縁部が円弧状に形成されている。なお、ここでは、第２磁性体２１Ｂ自身の外側の角部に対応する四隅の全てに対してガイド部材２１ｇが形成されているが、少なくとも１か所に形成されている限り、コイルユニットを組み立てる際のガイドとして機能させることが可能である。
FIG. 19A shows the structure of the guide member in the coil unit shown in FIG. That is, in FIG. 19A, the
図１９（Ｂ）では、第２磁性体２１Ｂの内側の、第２磁性体２１Ｂ自身の外側の角部に対応する四隅から中央内側方向にせり出したガイド部材２１ｈの、第１コイル１２Ｂと対向する周縁部が直線状に形成されている。なお、ここでは、第２磁性体２１Ｂ自身の外側の角部に対応する四隅の全てに対してガイド部材２１ｈが形成されているが、少なくとも１か所に形成されている限り、コイルユニットを組み立てる際のガイドとして機能させることが可能である。
In FIG. 19B, the
図１９（Ｃ）では、第２磁性体２１Ｂの内側の、第２磁性体２１Ｂ自身の外側の角部に対応する四隅には、四角形（例えば正方形又は長方形）のガイド部材２１ｉが中央内側方向にせり出すように形成されている。また、各ガイド部材２１ｉの１ヶ所の角部が第１コイル１２Ｂに近接している。なお、ここでは、第２磁性体２１Ｂの内側の四隅の全てにガイド部材２１ｉが形成されているが、少なくとも１か所に形成されている限り、コイルユニットを組み立てる際のガイドとして機能させることが可能である。
In FIG. 19C, a quadrangular (for example, square or rectangular) guide member 21i is formed in the center inward direction at the four corners corresponding to the outer corners of the second
図２０（Ｄ）では、第２磁性体２１Ｂの内側の、四角形の孔が形成された各周縁部（各辺）の略中点の位置に、凸状のガイド部材２１ｊがせり出すように形成されている。各ガイド部材２１ｊの先端部は第１コイル１２Ｂに近接している。なお、ここでは、第２磁性体２１Ｂの内側の周縁部を形成する４つの辺の全てにガイド部材２１ｊが形成されているが、少なくとも１か所に形成されている限り、コイルユニットを組み立てる際のガイドとして機能させることが可能である。
In FIG. 20D, the
図２０（Ｅ）は第１コイル１２Ｃの形状が角丸四角形である場合を示す。第２磁性体２１Ｂの内側には、第２磁性体２１Ｂ自身の外側の角部に対応する四隅から中央内側方向にせり出したガイド部材２１ｋが形成されている。ガイド部材２１ｋの内側の周縁部は、第１コイル１２Ｃの角丸の形状に沿うように、略円弧状に形成されている。なお、ここでは、第２磁性体２１Ｂ自身の外側の角部に対応する四隅の全てに対してガイド部材２１ｋが形成されているが、少なくとも１か所に形成されている限り、コイルユニットを組み立てる際のガイドとして機能させることが可能である。
FIG. 20E shows a case where the shape of the
図２０（Ｆ）は、図２０（Ｅ）の場合と同様、第１コイル１２Ｃの形状が角丸四角形である場合を示す。第２磁性体２１Ｂの内側の右下隅の周縁部は、第１コイル１２Ｃの角丸の形状に沿うように、略円弧上に形成され、且つ、その両側で凸状に形成されたガイド部材２１ｌが、第２磁性体２１Ｂの中央内側方向にせり出すように形成されている。なお、このガイド部材２１ｌは、２ヶ所以上の隅に形成されていてもよい。
FIG. 20F shows a case where the shape of the
なお、本発明は、本発明の趣旨ならびに範囲を逸脱することなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が様々な変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。 The present invention is intended to be variously modified and applied by those skilled in the art based on the description in the specification and well-known techniques without departing from the spirit and scope of the present invention. Included in the scope for protection. In addition, the constituent elements in the above-described embodiment may be arbitrarily combined without departing from the spirit of the invention.
例えば、上記実施形態では、ガイド部材は、第２磁性体あるいは基板の一部として形成された場合を示したが、第２磁性体あるいは基板とは別体のもので、材質も同じもしくは異なるもので形成されてもよい。この場合、コイルユニットには、新たな部材が加わることになるが、第２磁性体あるいは基板の形状を変えることなく、任意の形状のガイド部材を簡単に設けることが可能となる。 For example, in the above embodiment, the guide member is formed as a part of the second magnetic body or the substrate. However, the guide member is separate from the second magnetic body or the substrate, and the material is the same or different. May be formed. In this case, a new member is added to the coil unit, but a guide member having an arbitrary shape can be easily provided without changing the shape of the second magnetic body or the substrate.
また、コイル形状は、四角形、円形、楕円形などの任意の形状であってもよく、特に限定されない。 The coil shape may be any shape such as a quadrangle, a circle, and an ellipse, and is not particularly limited.
また、上記各実施形態では、分かり易くするために、コイルユニットが上下方向に配置されているものとして説明したが、左右方向等、任意の方向に配置されても良い。 In each of the above embodiments, the coil units are described as being arranged in the vertical direction for easy understanding, but may be arranged in any direction such as the horizontal direction.
本発明は、非接触無線通信用コイル及び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、省スペースで簡単に製造可能にするという効果を有し、例えば携帯電話端末、スマートフォン等の非接触無線通信が可能な非接触無線通信用コイル、及びこれを搭載した携帯無線端末等として有用である。 The present invention has an effect that, when a plurality of coils such as a non-contact wireless communication coil and a non-contact power transmission coil coexist, it is possible to easily manufacture in a space-saving manner while suppressing performance deterioration of each coil. For example, it is useful as a non-contact radio communication coil capable of non-contact radio communication such as a mobile phone terminal and a smartphone, and a mobile radio terminal equipped with the coil.
１１、１１Ａ、１１Ｂ 第１磁性体
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ 第１コイル
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ 第２磁性体
２１ｇ、２１ｈ、２１ｉ、２１ｊ、２１ｋ、２１ｌ ガイド部材
２２、２２Ａ、２２Ｂ 第２コイル
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ 基板
３１ 第１端子
３２ 第２端子
11, 11A, 11B 1st
Claims (7)
無線通信に用いられる第２コイルと、
所定の透磁率を有する第１磁性体と、
前記第１磁性体の所定の透磁率と異なる透磁率を有する第２磁性体と、を備え、
前記第１磁性体の面上に前記第１コイルを配置し、
前記第１磁性体の面上であって前記第１コイルの外側に前記第２磁性体を配置し、
前記第２磁性体の面上に前記第２コイルを配置した伝送コイル。 A first coil that receives power using contactless power transmission ;
A second coil used for wireless communication ;
A first magnetic body having a predetermined magnetic permeability;
A second magnetic body having a magnetic permeability different from the predetermined magnetic permeability of the first magnetic body,
Disposing the first coil on the surface of the first magnetic body;
Disposing the second magnetic body on the surface of the first magnetic body and outside the first coil;
A transmission coil in which the second coil is disposed on a surface of the second magnetic body.
前記第１磁性体の透磁率が前記第２磁性体の透磁率よりも高い伝送コイル。 The transmission coil according to claim 1,
A transmission coil in which the magnetic permeability of the first magnetic body is higher than the magnetic permeability of the second magnetic body.
前記第１コイルの共振周波数が前記第２コイルの共振周波数よりも低い伝送コイル。 The transmission coil according to claim 1 or 2,
A transmission coil in which a resonance frequency of the first coil is lower than a resonance frequency of the second coil.
前記第１コイルと前記第２コイルとの距離が所定の間隔以上となるように案内するガイド部と、を更に備える伝送コイル。 The transmission coil according to any one of claims 1 to 3,
A transmission coil further comprising: a guide portion that guides the first coil and the second coil such that a distance between the first coil and the second coil is a predetermined distance or more.
前記ガイド部は、前記第２磁性体の、前記第１コイル側の周縁部に形成された伝送コイル。 The transmission coil according to claim 4,
The guide portion is a transmission coil formed on a peripheral portion of the second magnetic body on the first coil side.
前記第１コイルの外側に配置され、前記第２コイルが所定の金属パターンとして形成された基板と、を更に備え、
前記ガイド部は、更に、前記基板の前記第１コイル側の周縁部に形成された伝送コイル。 The transmission coil according to claim 4 or 5,
A substrate disposed outside the first coil, wherein the second coil is formed as a predetermined metal pattern, and
The guide portion is a transmission coil formed on a peripheral portion of the substrate on the first coil side.
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