KR101558311B1 - 비접촉 무선 통신용 코일, 전송 코일 및 휴대 무선 단말 - Google Patents

비접촉 무선 통신용 코일, 전송 코일 및 휴대 무선 단말 Download PDF

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Abstract

코일 유닛은 코일의 두께 방향에 있어서, 제 1 자성체(11), 비접촉 전력 전송용의 제 1 코일(12), 제 2 자성체(21), 기판(30), 비접촉 무선 통신용의 제 2 코일(22)의 차례로 적층하여 배치된다. 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)은 적어도 일부가 겹쳐지고, 제 1 코일의 내주측에 제 2 코일이 겹쳐지지 않는 영역을 갖고, 제 1 코일(12)의 외주 근처에서 제 2 코일(22)과 겹쳐진다. 제 1 코일(12)의 공진 주파수가 제 2 코일(22)의 공진 주파수보다도 낮고, 제 1 자성체(11)의 투자율이 제 2 자성체(21)의 투자율보다도 높다.

Description

비접촉 무선 통신용 코일, 전송 코일 및 휴대 무선 단말{NON-CONTACT WIRELESS COMMUNICATION COIL, TRANSMISSION COIL, AND PORTABLE WIRELESS TERMINAL}
본 발명은 비접촉 전력 전송 및 비접촉 무선 통신을 실행할 수 있는 비접촉 무선 통신용 코일 및 이를 포함하는 휴대 무선 단말에 관한 것이다.
예를 들면, 이동 전화 단말, 스마트폰을 포함하는 휴대 무선 단말은 FeliCa(등록 상표)을 포함하는 NFC(Near Field Communication)와 같은 비접촉 무선 통신(이른바 RFID(Radio Frequency Identification))의 기능을 포함하는 것이 보급된다. 예를 들어, 이 종류의 비접촉 무선 통신에 의하여 전자 화폐 기능, 승차권 기능 등을 실현하고 있다.
또한, 최근에는 전지의 충전(비접촉 충전)을 위해 비접촉 방식으로 전력을 전송하는 기능을 가진 휴대 무선 단말이 이용되고 있는 중이다. 비접촉 전력 전송 유형은, 예를 들어, 전자 유도 유형, 자계 공명 유형을 포함한다. 일반적으로, 급전측의 코일과 수전측의 코일을 대향시켜서 전력을 전송한다.
일반적으로, 비접촉 충전 기능을 가진 휴대 무선 단말에서는, 충전용 코일이 전지 팩과 일체화된다. 그러므로, 단말의 박형화를 위해 전지 팩을 얇게 하고자 하면, 전지 용량이 적어진다. 반대로, 충전용 코일을 전지 팩과 별도로 제공하는 경우, 상기의 비접촉 무선 통신 기능을 가진 휴대 무선 단말에서는 충전용 코일과의 비접촉 무선 통신용 코일의 공존이 과제로 된다.
여기에서, 비접촉 무선 통신용 코일과 비접촉 전력 전송용 코일을 공존시키는 경우를 상정한다. 2개의 코일에 제공되는 관련 기술로서, 예를 들면, PTL 1에는 전력파용 안테나를 형성하는 제 1 코일과 데이터파용 안테나를 형성하는 제 2 코일이 2중 고리를 형성하도록 설치한 무선 카드가 개시된다. 이 구성에 따르면, 무선 카드를 지지하는 손가락으로 제 1 코일 및 제 2 코일이 덮일 가능성이 적고, 양쪽의 코일의 수신 상황을 실질적으로 동일하게 하는 것이 가능하다.
PTL 1: JP-A-2004－110854호 공보
상기 PTL 1에 개시된 구성에서는 2개의 코일이 2중 고리를 형성하도록 배치되어 있기 때문에 코일의 배치 면적이 커진다. 또, 각 코일의 성능을 고려하지 않고 복수의 코일을 단순히 병렬로 배치하는 경우, 코일 간의 전자기 결합에 의하여 성능 악화가 예상된다. 특히, 코일을 구비한 단말의 크기를 줄이기 위해, 복수의 코일을 서로 근접시킨 경우, 전력 전송 효율 및 통신 거리와 같은 성능이 코일간의 전자기 결합으로 인해 열화된다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 비접촉 무선 통신용 코일과 비접촉 전력 전송용 코일과 같은 복수의 코일을 공존시키는 경우에, 각 코일의 성능 악화를 방지하면서 크기를 줄이기 위한 것이다.
본 발명은 제 1 코일과, 제 2 코일과, 제 1 자성체와, 제 2 자성체를 구비하고, 코일의 두께 방향에 있어서, 상기 제 1 자성체, 상기 제 1 코일, 상기 제 2 자성체, 상기 제 2 코일의 순서로 적층되고, 상기 제 1 코일과 상기 제 2 코일의 적어도 일부가 겹쳐진 상태인 비접촉 무선 통신용 코일을 제공한다.
상기 구성에 따르면, 복수의 코일을 공존시키는 경우에, 코일 간의 전자기 결합을 저감할 수 있고, 전자기 결합에 기인한 성능 악화가 억제된다. 또, 복수의 코일을 적층하여 배치하기 때문에 배치 면적을 삭감할 수 있고, 성능 악화가 적은 소형 코일을 달성할 수 있게 된다.
또, 본 발명은 상기 제 1 자성체의 투자율이 상기 제 2 자성체의 투자율보다도 높은 상기의 비접촉 무선 통신용 코일을 포함한다.
또, 본 발명은 상기 제 1 코일의 공진 주파수가 상기 제 2 코일의 공진 주파수보다도 낮은 상기의 비접촉 무선 통신용 코일을 포함한다.
또, 본 발명은 상기 제 1 코일의 외주(outer circumference)와 상기 제 2 코일의 적어도 일부가 겹쳐진 상기의 비접촉 무선 통신용 코일을 포함한다.
또, 본 발명은 상기 제 2 코일의 적어도 일부가 상기 제 1 코일의 외측에 위치해 있는 상기의 비접촉 무선 통신용 코일을 포함한다.
또, 본 발명은 상기 제 1 코일이 비접촉 전력 전송용이고, 상기 제 2 코일이 비접촉 무선 통신용인 상기의 비접촉 무선 통신용 코일을 포함한다.
또, 본 발명은 비접촉 무선 통신용 코일들 중 어느 하나를 포함하는 휴대 무선 단말을 제공한다.
본 발명은 제 1 코일과, 제 2 코일과, 사전 설정된 투자율을 갖는 제 1 자성체와, 상기 제 1 자성체의 사전 설정된 투자율과 다른 투자율을 갖는 제 2 자성체를 구비한 전송 코일로서, 코일의 두께 방향에 있어서, 상기 제 1 자성체의 면상에 상기 제 1 코일을 배치하는 것과 함께, 상기 제 2 자성체의 면상에 상기 제 2 코일을 배치하고, 코일의 면방향에 있어서, 상기 제 1 자성체의 외주에 상기 제 2 자성체를 배치하고, 상기 제 1 코일과 상기 제 1 자성체간의 제 1 경계면과, 상기 제 2 코일과 상기 제 2 자성체간의 제 2 경계면은 실질적으로 동일 평면이거나, 또는 상기 제 2 경계면이 상기 제 1 경계면보다 상기 코일의 두께 방향에 있어서 더 높다.
상기 구성에 따르면, 복수의 코일을 하우징 내에 공존시키는 경우에, 코일 간의 전자기 결합을 저감할 수 있고, 전자기 결합에 기인한 성능 악화를 방지한다. 또, 복수의 코일을 병렬로 배치하기 때문에 하우징의 박형화를 간단히 실현 가능하게 한다.
또, 본 발명은 상기 제 1 경계면과 상기 제 2 경계면이 실질적으로 동일 평면이거나, 또는 상기 제 2 경계면이 상기 제 1 경계면보다 상기 코일의 두께 방향에 있어서 더 높게 되도록, 상기 제 1 자성체의 두께에 대한 상기 제 2 자성체의 두께가 설정되는 전송 코일을 포함한다.
또, 본 발명은 상기 제 2 자성체의, 상기 제 2 코일이 배치된 면과는 반대측의 면에 상기 코일의 두께 방향에 있어서의 상기 제 2 자성체의 위치를 규제하는 위치 규제 부재를 배치하고, 상기 제 1 경계면과 상기 제 2 경계면이 실질적으로 동일 평면이거나 또는 상기 제 2 경계면이 상기 제 1 경계면보다 상기 코일의 두께 방향에 있어서 더 높게 되도록, 상기 제 1 자성체의 두께에 대한 상기 제 2 자성체의 두께와 상기 위치 규제 부재의 두께의 총합이 설정되는 전송 코일을 포함한다.
또, 본 발명은 상기 제 1 자성체의 투자율이 상기 제 2 자성체의 투자율보다도 높은 전송 코일을 포함한다.
또, 본 발명은 상기 제 1 코일의 공진 주파수가 상기 제 2 코일의 공진 주파수보다도 낮은 전송 코일을 포함한다.
또, 본 발명은 상기 제 1 코일이 비접촉 전력 전송용이고, 상기 제 2 코일이 비접촉 무선 통신용인 전송 코일을 포함한다.
또, 본 발명은 상기 전송 코일들 중 어느 하나를 포함하는 휴대 무선 단말이다.
본 발명은 제 1 코일과, 제 2 코일과, 사전 설정된 투자율을 갖는 제 1 자성체와, 상기 제 1 자성체의 사전 설정된 투자율과 다른 투자율을 갖는 제 2 자성체를 구비한 전송 코일로서, 상기 제 1 자성체의 면상에 상기 제 1 코일을 배치하고, 상기 제 1 자성체의 면상의, 상기 제 1 코일의 외측에 상기 제 2 자성체를 배치하고, 상기 제 2 자성체의 면상에 상기 제 2 코일을 배치한 것이다.
상기 구성에 따르면 복수의 코일을 공존시키는 경우에, 코일 간의 전자기 결합을 저감할 수 있고, 전자기 결합에 기인한 성능 악화를 방지한다. 또, 복수의 코일을 서로 근접하여 배치하기 때문에 배치 면적을 삭감할 수 있고, 성능 악화가 적은 소형 코일을 간단히 제조할 수 있게 된다.
또, 본 발명은 상기 제 1 자성체의 투자율이 상기 제 2 자성체의 투자율보다도 높은 전송 코일을 포함한다.
또, 본 발명은 상기 제 1 코일의 공진 주파수가 상기 제 2 코일의 공진 주파수보다도 낮은 전송 코일을 포함한다.
또, 본 발명은 상기 제 1 코일과 상기 제 2 코일간의 거리가 사전 설정된 간격 이상으로 되도록 안내하는 가이드부를 더 구비하는 전송 코일을 포함한다.
또, 본 발명은 상기 가이드부가 상기 제 1 코일측상의 상기 제 2 자성체의 원주부(circumferential portion)에 형성되는 전송 코일을 포함한다.
또, 본 발명은 상기 제 1 코일의 외측에 배치되고, 상기 제 2 코일이 사전 설정된 금속 패턴으로서 형성되는 기판을 더 구비하는 전송 코일을 포함하고, 상기 가이드부는 또한, 상기 제 1 코일측상의 상기 기판의 원주부에 형성된다.
또, 본 발명은 상기 제 1 코일이 비접촉 전력 전송용이고, 상기 제 2 코일이 비접촉 무선 통신용인 전송 코일을 포함한다.
또, 본 발명은 상기 전송 코일들 중 어느 하나를 포함하는 휴대 무선 단말이다.
본 발명에 따르면, 비접촉 무선 통신용 코일, 비접촉 전력 전송용 코일과 같은 복수의 코일을 공존시키는 경우에, 각 코일의 성능 악화를 방지하면서 크기를 줄일 수 있다.
본 발명에 따르면, 비접촉 무선 통신용 코일 및 비접촉 전력 전송용 코일과 같은 복수의 코일을 하우징 내에 공존시키는 경우에, 각 코일의 성능 악화를 방지하면서 하우징의 두께의 박형화를 간단히 실현할 수 있다.
본 발명에 따르면, 비접촉 무선 통신용 코일 및 비접촉 전력 전송용 코일과 같은 복수의 코일을 공존시키는 경우에, 각 코일의 성능 악화를 방지하면서 소형 코일을 간단히 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 2는 제 1 실시 형태에 따른 코일 유닛의 단면도이고, (a)는 도 1의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도, (b)는 도 1의 B－B’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다.
도 3(a) 및 (b)는 도 1의 A－A’선을 따라 취득한 단면의 위치(도 2(a)의 위치)에 있어서의 코일 유닛의 자계 분포를 나타내는 도면이다.
도 4(a), (b)는 도 1의 B－B’선을 따라 취득한 단면의 위치(도 2(b)의 위치)에 있어서의 코일 유닛의 자계 분포를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 실시 형태에 따른 코일 유닛을 포함하는 휴대 무선 단말과 외부 기기로서의 충전기 및 리더／라이터 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6(a) 내지 (d)는 본 발명의 예시에 따른 코일 유닛의 치수를 나타내는 도면이다.
도 7(a) 및 (b)는 본 발명의 예시에 따른 코일 유닛의 성능으로서, 비접촉 전력 전송 시의 전력 전송 효율과 비접촉 무선 통신 시의 최대 통신 거리를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 도면으로서, (a)는 코일 유닛의 평면도, (b)는 도 8(a)의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도, (c)는 도 8(a)의 B－B’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 도면으로서, (a)는 코일 유닛의 평면도, (b)는 도 9(a)의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도, (c)는 도 9(a)의 B－B’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다.
도 10(a) 및 (b)는 제 1 코일과 제 2 코일이 동일 내경 및 동일 외형을 가진 변형예를 나타낸 도면이다.
도 11(a) 내지 (e)는 제 1 코일이 타원 환형상을 가지고, 제 2 코일이 사각형 환형상을 가진 경우에, 양 코일의 배치를 변경한 변형예를 나타낸 도면이다.
도 12(a) 내지 (e)는 제 1 코일이 라운드형 모서리를 가진 사각형의 환형상을 가지고, 제 2 코일이 사각형 환형상을 가진 경우에, 양 코일의 배치를 변경한 변형예를 나타낸 도면이다.
도 13은 비교예에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 도면으로서, (a)는 코일 유닛의 평면도이고, (b)는 도 13(a)의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다.
도 14는 제 4 실시 형태에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 15는 제 4 실시 형태에 따른 코일 유닛의 단면도로서, (a)는 도 14의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도, (b)는 도 14의 B－B’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도, (c)는 도 15(a)의 영역(C)의 일례의 확대도, (d)는 도 15(a)의 영역(C)의 다른 일례의 확대도이다.
도 16(a)는 도 14의 A－A’선을 따라 취득한 단면의 위치(도 15(a)의 위치)에서의, 제 1 코일의 동작 시에 있어서의 코일 유닛의 자계 분포를 나타내는 도면, (b)는 도 14의 A－A’선을 따라 취득한 단면의 위치(도 15(a)의 위치)에서의, 제 2 코일의 동작 시에 있어서의 코일 유닛의 자계 분포를 나타내는 도면이다.
도 17(a)는 도 14의 B－B’선을 따라 취득한 단면의 위치(도 15(b)의 위치)에서의, 제 1 코일의 동작 시에 있어서의 코일 유닛의 자계 분포를 나타내는 도면, (b)는 도 14의 B－B’선을 따라 취득한 단면의 위치(도 15(b)의 위치)에서의, 제 2 코일의 동작 시에 있어서의 코일 유닛의 자계 분포를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 실시 형태에 따른 코일 유닛을 포함하는 휴대 무선 단말과 외부 기기로서의 충전기 및 리더／라이터 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 19(a) 및 (b)는 예시에 따른 코일 유닛의 치수의 일례를 나타내는 도면이고, (c)는 예시에 따른 코일 유닛의 평면도, (d)는 도 19(c)의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도, (e)는 도 19(d)의 영역(D)의 확대도이다.
도 20(a)는 예시에 따른 코일 유닛의 성능으로서, 비접촉 전력 전송 시의 전력 전송 효율을 측정한 결과를 나타내는 도면, (b)는 예시에 따른 코일 유닛의 성능으로서, 비접촉 무선 통신 시의 최대 통신 거리를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 21(a) 및 (b)는 비교예에 따른 코일 유닛의 치수의 일례를 나타내는 도면, (c)는 비교예에 따른 코일 유닛의 평면도, (d)는 도 21(c)의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도, (e)는 도 21(d)의 영역(E)의 확대도이다.
도 22(a)는 비교예에 따른 코일 유닛의 성능으로서, 비접촉 전력 전송 시의 전력 전송 효율을 측정한 결과를 나타내는 도면, (b)는 비교예에 따른 코일 유닛의 성능으로서, 비접촉 무선 통신 시의 최대 통신 거리를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 23은 제 5 실시 형태에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 24(a)는 도 23의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도, (b)는 도 23의 B－B’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다.
도 25는 제 2 자성체(21)의 위치가 코일의 두께 방향으로 가변되는 경우에 있어서의 제 2 코일(22)의 통신 성능의 변화를 설명하는 도면으로서, (a)는 제 4 실시 형태에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 평면도, (b)는 도 19(c)의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도, (c)는 도 21(c)의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도, (d)는 제 2 자성체(21)의 위치가 코일의 두께 방향에 있어서 통신 성능이 높아지는 방향으로 가변되는 상태와 통신 성능이 낮아지는 방향으로 가변되는 상태간의 제 2 코일(22)의 각 통신 성능의 비교 결과를 나타내는 도면이다.
도 26은 제 6 실시 형태에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 도면으로서, (a)는 코일 유닛의 구성을 나타내는 평면도, (b) 및 (c)는 도 26(a)의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다.
도 27은 제 2 자성체(21B)의 저면(하면)에 접촉하도록 스페이서(25)를 배치한 경우의 예시 1에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 도면으로서, (a) 및 (b)는 예시 1에 따른 코일 유닛의 치수의 일례를 나타내는 도면, (c)는 예시 1에 따른 코일 유닛의 평면도, (d)는 도 27(C)의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도, (e)는 도 27(d)의 영역(g)의 확대도이다.
도 28은 제 2 자성체(21C)의 두께가 제 1 자성체(11)의 두께와 실질적으로 동등한 경우의 예시 2에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 도면으로서, (a) 및 (b)는 예시 2에 따른 코일 유닛의 치수의 일례를 나타내는 도면, (c)는 예시 2에 따른 코일 유닛의 평면도, (d)는 도 28(c)의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도, (e)는 도 28(d)의 영역(h)의 확대도이다.
도 29는 예시 1 및 2에 따른 코일 유닛들의 성능으로서, 비접촉 전력 전송 시의 전력 전송 효율 및 비접촉 무선 통신 시의 최대 통신 거리를 측정한 결과를 나타내는 도면으로서, (a)는 전력 전송 효율의 측정 결과를 나타내고, (b)는 최대 통신 거리의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 30은 다른 부재의 면이 평탄한 면이 아닌 경우의 코일 유닛의 구성을 나타내는 단면도로서, (a) 및 (b)는 다른 부재(40A)의 면에 있어서, 제 2 자성체(21B)측과 마주하는 면(40A1)이 제 1 자성체(11B)측과 마주하는 면(40A2)보다 코일의 두께 방향에 있어서 더 높은 경우의 단면도, (c) 및 (d)는 다른 부재(40B)의 면에 있어서, 제 2 자성체(21C)측과 마주하는 면(40A3)이 제 1 자성체(11C)측과 마주하는 면(40A4)보다 코일의 두께 방향에 있어서 더 낮은 경우의 단면도이다.
도 31은 제 7 실시 형태에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 32는 제 7 실시 형태에 따른 코일 유닛의 단면도로서, (a)는 도 31의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도, (b)는 도 31의 B－B’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다.
도 33(a)는 도 31의 A－A’선을 따라 취득한 단면의 위치(도 32(a)의 위치)에서의, 제 1 코일의 동작 시에 있어서의 코일 유닛의 자계 분포를 나타내는 도면이고, (b)는 도 31의 A－A’선을 따라 취득한 단면의 위치(도 32(a)의 위치)에서의, 제 2 코일의 동작 시에 있어서의 코일 유닛의 자계 분포를 나타내는 도면이다.
도 34(a)는 도 31의 B－B’선을 따라 취득한 단면의 위치(도 32(b)의 위치)에서의 제 1 코일의 동작 시에 있어서의 코일 유닛의 자계 분포를 나타내는 도면이고, (b)는 도 31의 B－B’선을 따라 취득한 단면의 위치(도 32(b)의 위치)에서의 제 2 코일의 동작 시에 있어서의 코일 유닛의 자계 분포를 나타내는 도면이다.
도 35는 본 실시 형태에 따른 코일 유닛을 포함하는 휴대 무선 단말과 외부 기기로서의 충전기 및 리더／라이터 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 36(a) 및 (b)는 예시에 따른 코일 유닛의 치수의 일례를 나타내는 도면, (c)는 예시에 따른 코일 유닛의 평면도, (d)는 도 36(c)의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다.
도 37(a)는 예시에 따른 코일 유닛의 성능으로서, 비접촉 전력 전송 시의 전력 전송 효율을 측정한 결과를 나타내는 도면이고, (b)는 예시에 따른 코일 유닛의 성능으로서, 비접촉 무선 통신 시의 최대 통신 거리를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 38(a) 및 (b)는 비교예에 따른 코일 유닛의 치수의 일례를 나타내는 도면, (c)는 비교예에 따른 코일 유닛의 평면도, (d)는 도 38(c)의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다.
도 39(a)는 비교예에 따른 코일 유닛의 성능으로서, 비접촉 전력 전송 시의 전력 전송 효율을 측정한 결과를 나타내는 도면이고, (b)는 비교예에 따른 코일 유닛의 성능으로서, 비접촉 무선 통신 시의 최대 통신 거리를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 40은 제 8 실시 형태에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 41(a)는 도 40의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이고, (b)는 도 40의 B－B’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다.
도 42는 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)간의 간격을 설명하는 도면으로서, (a)는 코일 유닛의 구성을 나타내는 평면도, (b)는 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)간의 배치 간격이 적정한 경우의 도 42(a)의 영역(g)의 확대도, (c)는 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)간의 배치 간격이 적정하지 않은 경우의 도 42(a)의 영역(g)의 확대도이다.
도 43(a)는 조건 a 및 b하에서 측정 결과를 나타내는 테이블이고, (b)는 조건 a 및 b하에서 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 44(a) 내지 (c)는 코일 유닛의 조립의 흐름을 설명하는 단면도이다.
도 45는 제 2 자성체(21B)를 가이드 부재(21g)로서 이용하는 경우의 예시 1에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 도면으로서, (a) 및 (b)는 예시 1에 따른 코일 유닛의 치수의 일례를 나타내는 도면, (c)는 예시 1에 따른 코일 유닛의 평면도, (d)는 도 45(c)의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다.
도 46은 제 2 자성체(21B)와 기판(30C)을 각각 가이드 부재(21g, 30g)로서 이용하는 경우의 예시 2에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 도면으로서, (a) 및 (b)는 예시 2에 따른 코일 유닛의 치수의 일례를 나타내는 도면, (c)는 예시 2에 따른 코일 유닛의 평면도, (d)는 도 46(c)의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다.
도 47은 가이드 부재를 제공하고 있지 않은 경우의 비교예에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 도면으로서, (a) 및 (b)는 비교예에 따른 코일 유닛의 치수의 일례를 나타내는 도면, (c)는 비교예에 따른 코일 유닛의 평면도, (d)는 도 47(c)의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다.
도 48은 예시 1 및 2에 따른 코일 유닛의 성능의 측정 결과를 나타내는 도면으로서, (a)는 비접촉 전력 전송 시의 전력 전송 효율을 나타내고, (b)는 비접촉 무선 통신 시의 최대 통신 거리를 나타내는 도면이다.
도 49(a) 내지 (c)는 여러 가지 가이드 부재의 형상의 일례를 나타내는 도면이다.
도 50(d) 내지 (f)는 도 49에 이어서 여러 가지 가이드 부재의 형상의 다른 일례를 나타내는 도면이다.
이하의 실시 형태에서는 비접촉 무선 통신용 코일 및 이를 포함하는 휴대 무선 단말의 일례로서, 비접촉 무선 통신용 코일과 비접촉 전력 전송용 코일을 갖는 코일 유닛과, 이 코일 유닛을 포함하는 휴대 무선 단말의 구성예가 주어진다.
(제 1 실시 형태)
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 2는 제 1 실시 형태에 따른 코일 유닛의 단면도이다. 도 2(a)는 도 1의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이고, 도 2(b)는 도 1의 B－B’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다.
본 실시 형태에 따른 코일 유닛은 제 1 자성체(11)와, 비접촉 전력 전송용 코일로서 기능하는 제 1 코일(12)과, 제 2 자성체(21)와, 비접촉 무선 통신용 코일로서 기능하는 제 2 코일(22)을 구비한다. 제 1 자성체(11)는 제 1 코일(12)에 대응하여 제공되고, 제 2 자성체(21)는 제 2 코일(22)에 대응하여 제공된다.
제 1 자성체(11)는 사각형의 평판 형상을 가지며, 그 평판의 한쪽 면상에 제 1 코일(12)이 배치된다. 제 1 자성체(11)는 예를 들면, 페라이트와 같은 투자율이 1보다 높은 재료로 구성된다. 제 1 자성체(11)의 상대 투자율(relative permeability)(μr1)은 예를 들면, 200 내지 2000이다. 제 1 코일(12)은 도체의 권선이 타원 환형상으로 감아져서 이루어지는 코일이고, 충전용의 코일로서 작용하며, 외부의 충전기로부터 공급되는 전력을 수신한다. 제 1 코일(12)의 공진 주파수(f1)는 제 1 코일(12)에 예를 들어 병렬 또는 직렬로 접속한 콘덴서 등을 이용하여 제 1 코일(12)의 공진 주파수를 조정함에 의해 획득되고, 예를 들면, 약 100kHz 정도이다.
제 2 자성체(21)는 사각형의 환형상의 평판으로 형성되고, 그 평판의 한쪽 면상에 제 2 코일(22)이 제공된 기판(30)이 배치된다. 제 2 자성체(21)는 예를 들면, 페라이트와 같이 투자율이 1보다도 높은 재료로 구성된다. 제 2 자성체(21)의 상대 투자율(μr2)은 10∼300이다. 제 2 코일(22)은 유리 에폭시 기판과 같은 기판(30) 상에 형성된 도체의 배선 패턴에 의해 사각형 환형상으로 감아져서 이루어지는 코일이다. 제 2 코일(22)은 비접촉 무선 통신용의 코일로서 작용하며, 리더／라이터 장치와 같은 외부 기기로/로부터 데이터를 송수신한다. 제 2 코일(22)의 공진 주파수(f2)는, 예를 들어, 제 2 코일(22)에 병렬 또는 직렬로 접속한 콘덴서를 이용하여 제 2 코일(22)의 공진 주파수를 조정함으로써 획득되며, 예를 들면, 약 13. 56MHz 정도이다.
기판(30)의 일단부에는 제 1 코일(12)용의 제 1 단자(31)와 제 2 코일(22)용의 제 2 단자(32)가 도체의 배선 패턴에 의해 형성된다. 제 1 단자(31)는 배선을 통하여 제 1 코일(12)과 접속되고, 제 2 단자(32)는 기판(30)의 배선 패턴을 통해 제 2 코일(22)과 접속된다.
본 실시 형태에 따른 코일 유닛은 도 2의 하측으로부터 화살표 H방향으로, 제 1 자성체(11), 제 1 코일(12), 제 2 자성체(21), 기판(30), 제 2 코일(22)의 차례로 적층되도록 코일의 두께 방향(도 2의 위쪽 방향)으로 배치된다. 코일 유닛을 휴대 무선 단말에 제공하는 경우, 화살표 H방향으로 제 2 코일(22)보다 위에 하우징이 배치되고, 하우징 내에 코일 유닛이 수납된다. 따라서, 외부 기기측, 즉, 휴대 무선 단말의 하우징 내벽에서 본 경우, 제 2 코일(22), 기판(30), 제 2 자성체(21), 제 1 코일(12), 제 1 자성체(11)의 차례로 적층된다. 이와 같이, 복수의 자성체와 복수의 코일을 적층한 구성은 양 코일간의 전자기 결합에 기인한 성능 악화를 방지할 수 있게 하고, 각 코일의 성능을 유지하면서 코일의 배치 면적을 작게 할 수 있으며, 코일의 크기를 줄일 수 있게 한다.
이 경우, 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)은 서로 완전히 겹치도록 해도 좋다. 제 1 코일과 제 2 코일은 서로 부분적으로 겹쳐지지 않는 것이 바람직하다. 즉, 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)은 전부가 아니라 적어도 일부가 겹쳐지도록 배치하는 것이 바람직하다. 도면에 도시된 예시에서는 양 코일이 겹쳐지지 않는 영역이 형성되도록 제 1 코일(12)의 외주의 일부와 제 2 코일(22)의 내주(inner circumference)의 일부가 겹쳐진다. 또, 제 1 코일(12)은 타원형상, 제 2 코일(22)은 사각형상이기 때문에 제 2 코일(22)의 네모서리 부분은 겹쳐지지 않는 영역이며, 이 네모서리 부분에서는 제 2 코일(22)이 제 1 코일(12)의 외측에 배치된다. 이와 같은 구성에 의해 양 코일간의 전자기 결합을 저감할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 있어서, 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)의 공진 주파수 관계는, 제 1 코일(12)의 공진 주파수가 제 2 코일(22)의 공진 주파수보다도 낮도록(f1＜f2) 수립된다. 그리고 제 1 자성체(11)와 제 2 자성체(21)간의 투자율의 관계는 제 1 자성체(11)의 투자율이 제 2 자성체(21)의 투자율보다도 높도록(상대 투자율(μr1＞μr2)) 수립되는 것이 바람직하다. 상기와 같이, 코일 및 자성체의 특성을 설정하는 경우, 양 코일간의 전자기 결합에 기인한 성능 악화를 보다 효과적으로 저감할 수 있다.
다음으로, 본 실시 형태에 따른 코일 유닛의 동작 시의 작용을 설명한다. 도 3은 도 1의 A－A’선을 따라 취득한 단면의 위치(도 2(a)의 위치)에서의 코일 유닛의 자계 분포를 나타내는 도면이다. 도 3(a)는 제 1 코일(12)의 동작 시의 자계 분포를 나타내고, 도 3(b)는 제 2 코일(22)의 동작 시의 자계 분포를 나타낸다. 도 4는 도 1의 B－B’선을 따라 취득한 단면의 위치(도 2(a)의 위치)에서의 코일 유닛의 자계 분포를 나타내는 도면이다, 도 4(a)는 제 1 코일(12)의 동작 시의 자계 분포를 나타내고, 도 4(b)는 제 2 코일(22)의 동작 시의 자계 분포를 나타낸다.
제 1 코일(12)의 동작 시, 즉, 전력 전송 시에는 도 3(a) 및 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 제 1 코일(12)의 근처에 있어서, 자력선이 제 1 자성체(11)를 통과하여 공간으로 나오도록 자계가 발생한다. 이 경우, 제 1 코일(12)로부터 제 2 코일(22)로의 자계의 영향은 적다. 또, 제 2 코일(22)의 동작 시, 즉, 비접촉 무선 통신에 의해 데이터가 전송되는 경우, 도 3(b) 및 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 제 2 코일(22)의 근처에 있어서, 자력선이 제 2 자성체(21)를 통과하여 공간으로 나오도록 자계가 발생한다. 이 경우, 제 2 코일(22)로부터 제 1 코일(2)로의 자계의 영향은 적다.
본 실시 형태에서는, 적층된 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)이 그들간에 겹쳐지지 않는 영역을 갖기 때문에 코일 간의 전자기 결합이 작아진다. 특히, 도 4(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 양 코일이 서로 겹쳐져 있지 않은 코일의 네모서리의 영역에서는 전자기 결합을 충분히 작게 할 수 있다.
도 5는 본 실시 형태에 따른 코일 유닛을 포함하는 휴대 무선 단말과 외부 기기로서의 충전기 및 리더／라이터 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
휴대 무선 단말(50)은 충전용의 제 1 코일(12)과, 비접촉 무선 통신용의 제 2 코일(22)을 구비한다. 제 1 코일(12)은 비접촉 충전부(51)와 접속되고, 제 2 코일(22)은 비접촉 무선 통신부(52)와 접속된다. 여기에서, 제 1 코일(12)에는 콘덴서(54)가 병렬로 접속되고, 또한, 비접촉 충전부(51)의 정류 회로(55)가 접속된다. 제 2 코일(22)에는 콘덴서(56)가 병렬로 접속되고, 또한, 비접촉 무선 통신부(52)의 변복조 회로(57)가 접속된다. 비접촉 충전부(51) 및 비접촉 무선 통신부(52)는 제어 회로(53)와 접속된다. 제어 회로(53)는 각 부의 동작을 제어한다.
충전기(60)는 비접촉 전력 전송용 코일(63)을 구비한다. 비접촉 전력 전송용 코일(63)에는 콘덴서(64)가 병렬로 접속되고, 또한, AC 전원 회로(61)가 접속된다. AC 전원 회로(61)는 제어 회로(62)와 접속되고, 제어 회로(62)에 의하여 충전용의 AC 전력의 출력이 제어된다.
리더／라이터 장치(70)는 비접촉 무선 통신용 코일(73)을 구비한다. 비접촉 무선 통신용 코일(73)에는 콘덴서(74)가 병렬로 접속되고, 또한, 변복조 회로(71)가 접속된다. 변복조 회로(71)는 제어 회로(72)와 접속되고, 제어 회로(72)는 비접촉 무선 통신에 의해 전송되는 데이터의 변조, 복조의 동작을 제어한다.
상기 구성에 있어서, 휴대 무선 단말(50)이 충전되면, 충전기(60)의 비접촉 전력 전송용 코일(63)은 휴대 무선 단말(50)의 제 1 코일(12)에 근접하게 마주하도록 배치되고, 충전기(60)로부터 휴대 무선 단말(50)에 급전이 이루어진다. 이 경우, 비접촉 전력 전송용 코일(63)과 제 1 코일(12)은 전자기 결합하고, 양 코일을 통하여 비접촉 방식으로 충전용의 전력이 전송된다. 비접촉 전력 전송용 코일(63)로부터 제 1 코일(12)에 급전하기 위한 공진 주파수(f1)는 제 1 코일(12)에 병렬로 접속한 콘덴서(54) 및 비접촉 전력 전송용 코일(63)에 병렬로 접속한 콘덴서(64)에 의하여 조정되고, 본 실시 형태에서는, 100kHz이다. AC 전원 회로(61)에서 발생하여 출력된 AC 전력은 비접촉 전력 전송용 코일(63)로부터 제 1 코일(12)로 전송되고, 휴대 무선 단말(50)에서 수신된다. 전송된 AC 전력은 정류 회로(55)에 의해 정류되어 DC 전력으로 변환되고, 그 DC 출력은 전지부(58)에 공급된다. 이러한 방식에서는 DC 출력디 각 부의 동작 전원으로서 휴대 무선 단말(50) 내의 회로에 공급되고, 휴대 무선 단말이 충전된다.
비접촉 무선 통신을 실시하는 경우에, 리더／라이터 장치(70)의 비접촉 무선 통신용 코일(73)은 휴대 무선 단말(50)의 제 2 코일(22)에 근접하게 마주하도록 배치되고, 리더／라이터 장치(70)와 휴대 무선 단말(50)간에 데이터가 송수신된다. 이 경우, 비접촉 무선 통신용 코일(73)과 제 2 코일(22)은 서로 전자기 결합되고, 양 코일을 통하여 비접촉 무선 통신에 의해 데이터가 전송된다. 비접촉 무선 통신용 코일(73)과 제 2 코일(22)간의 통신을 위한 공진 주파수(f2)는 제 2 코일(22)에 병렬로 접속한 콘덴서(56) 및 비접촉 무선 통신용 코일(73)에 병렬로 접속한 콘덴서(74)에 의하여 조정되고, 본 실시 형태에서는, 13. 56MHz이다. 리더／라이터 장치(70)로부터 휴대 무선 단말(50)로 전송하는 데이터는 변복조 회로(71)에 의해 변조된다. 변조된 데이터는 비접촉 무선 통신용 코일(73)로부터 제 2 코일(22)로 전송되고, 휴대 무선 단말(50)에 의해 수신된다. 전송된 데이터는 휴대 무선 단말(50)의 변복조 회로(57)에 의해 복조된다. 휴대 무선 단말(50)로부터 리더／라이터 장치(70)로 전송되는 데이터는 변복조 회로(57)에서 변조된다. 변조된 데이터는 제 2 코일(22)로부터 비접촉 무선 통신용 코일(73)로 전송되고, 리더／라이터 장치(70)에 의해 수신된다. 전송된 데이터는 리더／라이터 장치(70)의 변복조 회로(71)에 의해 복조된다. 이와 같이, 휴대 무선 단말(50)의 비접촉 무선 통신 기능은 리더／라이터 장치(70)가 비접촉 무선 통신을 통해 휴대 무선 단말(50)에/로부터 데이터를 쓰고, 읽을 수 있게 한다.
다음으로, 본 실시 형태에 따른 코일 유닛의 성능을, 실제로 제작한 평가 샘플을 이용하여 측정한 예시를 설명하겠다. 도 6은 그 예시에 따른 코일 유닛의 치수를 나타내는 도면이다. 도 6(a)는 제 1 코일(12)만을 나타내고, 도 6(b)는 제 2 코일(22)만을 나타내며, 도 6(c)는 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)을 적층하여 조합하여 획득한 코일 유닛(도 1의 구성)을 나타내고, 도 6(d)는 도 6(c)에서 나타낸 코일 유닛의 단면을 나타낸다.
그 예시에 있어서, 제 1 자성체(11)는 48㎜의 장변(a) 및 32㎜의 단변(b)을 가지며, 제 1 코일(12)은 41㎜의 세로 방향의 외경(c) 및 30㎜의 가로 방향의 외경(d)을 가지며, 제 2 자성체(21) 및 제 2 코일(22)는 41㎜의 장변(e), 31㎜의 단변(f)을 가지며, 제 1 자성체와 제 2 자성체를 적층한 코일 유닛의 두께(g)는 1. 5㎜로 했다. 이 경우, 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)을 적층한 상태에 있어서, 양 코일의 외주 치수가 실질적으로 일치하도록 양 코일은 겹쳐져 있으며, 내주측에 양 코일이 겹쳐지지 않는 영역이 형성된다. 또, 제 1 코일(12)이 타원형이고 제 2 코일(22)이 사각형이기 때문에 제 2 코일(22)의 네모서리 부분은 겹쳐지지 않는 영역이다.
도 7은 도 6에 나타낸 예시에 따른 코일 유닛의 성능으로서, 비접촉 전력 전송 시의 전력 전송 효율과 비접촉 무선 통신 시의 최대 통신 거리를 측정한 결과를 나타내는 도면이다. 도 7(a)는 전력 전송 효율의 측정 결과를 나타내며, 도 7(b)는 최대 통신 거리의 측정 결과를 나타?다. 전력 전송 효율은 코일만의 전송 효율은 아니며, 도 5에 도시된 바와 같은 충전기의 AC 전원 회로로부터 휴대 무선 단말의 DC 출력까지의 충전 시스템 전체의 효율을 측정했다.
제 1 코일(12)만이 제공되었던 도 6(a)에 도시된 상태에서는 전력 전송 효율이 40. 3[％]이었다. 또, 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)을 공존시킨 도 6(c)에 도시된 상태에서는 전력 전송 효율이 40. 4[％]이었다. 이 경우, 2개의 코일을 적층하여 공존시키고, 제 1 코일(12)의 외부 기기 측상에 제 2 코일(22)이 배치되는 경우에도, 비접촉 전력 전송에 있어서 전자기 결합에 기인한 성능 악화가 발생하지 않는다.
제 2 코일(22)만이 제공된 도 6(b)에 도시된 상태에서는 최대 통신 거리가 126[㎜]이었고, 불감 영역(널 영역)은 발생하지 않았다. 또, 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)을 공존시킨 도 6(c)에 도시된 상태에서는 최대 통신 거리가 127[㎜]이었고, 불감 영역(널 영역)은 발생하지 않았다. 이 경우, 2개의 코일을 적층하여 공존시키고, 제 2 코일(22)의 근처에 제 1 코일(12)이 배치되어 있는 경우에도 비접촉 무선 통신에 있어서 전자기 결합에 기인한 성능 악화가 발생하지 않는다.
도 6(c)의 상태로부터 제 2 자성체(21)를 제거한 경우, 코일 간의 전자기 결합에 기인하여 최대 통신 거리가 120[㎜]로 줄어드는 것으로 확인된다. 제 2 코일에 대응하는 제 2 자성체(21)를 제 1 코일과 제 2 코일 사이에 제공함으로써 비접촉 무선 통신에 있어서 전자기 결합을 방지하고, 최대 통신 거리를 증가시킬 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 제 1 코일(12) 및 제 2 코일(22)의 복수의 코일을 공존시키는 경우에 코일 간의 전자기 결합을 저감할 수 있고, 전자기 결합에 기인한 성능 악화를 방지할 수 있다. 또, 복수의 코일을 적층하여 배치하기 때문에 배치 면적을 삭감할 수 있고, 성능 악화가 적은 소형 코일을 달성할 수 있다. 그러므로, 본 실시 형태에 따른 비접촉 무선 통신용 코일을 포함하는 코일 유닛을 포함하는 휴대 무선 단말에 있어서, 휴대 무선 단말의 크기를 줄이면서 비접촉 전력 전송 시와 비접촉 무선 통신 시의 성능 악화를 방지할 수 있고, 소형 코일 유닛으로 원하는 성능을 얻는 것이 가능하게 된다.
(제 2 실시 형태)
도 8은 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 도면이다. 도 8(a)는 코일 유닛의 평면도이고, 도 8(b)는 도 8(a)의 A－A’선을 따라 취득한 단면도, 도 8(c)는 도 8(a)의 B－B’선을 따라 취득한 단면도이다. 또한, 도 1 및 도 2에 나타낸 제 1 실시 형태와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
제 2 실시 형태는 제 1 실시 형태에 따른 제 1 코일의 형상이 변경된 예시이다. 제 1 자성체(11A)는 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 사각형의 평판 형상을 가진다. 제 1 코일(12A)은 도체의 권선이 라운드형 모서리를 가진 사각형의 환형상으로 감아져서 이루어지는 코일이다. 제 2 자성체(21A) 및 제 2 코일(22A)은 제 1 실시 형태와 실질적으로 동일한 구성이다. 즉, 제 2 자성체(21A)는 사각형의 환형상의 평판이고, 제 2 코일(22A)은 유리 에폭시 기판과 같은 기판(30A) 상에 형성된 도체의 배선 패턴에 의해 사각형 환형상으로 감아져서 이루어지는 코일이다.
제 1 실시 형태와 마찬가지로, 코일의 두께 방향(도 8(b) 및 도 8(c)의 상하 방향)에 있어서, 하측으로부터 화살표 H방향으로, 제 1 자성체(11A), 제 1 코일(12A), 제 2 자성체(21A), 기판(30A), 제 2 코일(22A)의 차례로 적층된다. 외부 기기측, 즉, 휴대 무선 단말의 하우징 내벽에서 본 경우, 제 2 코일(22A), 기판(30A), 제 2 자성체(21A), 제 1 코일(12A), 제 1 자성체(11A)의 차례로 적층되도록 배치된다.
제 1 코일(12A)과 제 2 코일(22A)은 그들간에 겹쳐지지 않는 영역을 갖도록, 그들의 적어도 일부가 겹쳐지게 배치된다. 이 경우, 코일의 내주측상에 양 코일이 겹쳐지지 않는 영역이 형성되도록, 제 1 코일(12A)의 외측과 제 2 코일(22A)의 외측이 겹치진다. 또, 제 1 코일(12A)은 라운드형 모서리를 가진 사각형 형상이고, 제 2 코일(22A)은 사각형이기 때문에 제 2 코일(22A)의 네모서리 부분이 겹쳐지지 않는 영역으로 된다.
이와 같은 구성에 따르면 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 2개의 코일을 적층하여 공존시킨 경우에도, 양 코일들간의 전자기 결합을 저감할 수 있고, 전자기 결합에 기인한 성능 악화를 방지할 수 있다. 또, 2개의 코일을 적층하여 배치하기 때문에 코일 유닛의 크기를 줄일 수 있다.
(제 3 실시 형태)
도 9는 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 도면이다. 도 9(a)는 코일 유닛의 평면도, 도 9(b)는 도 9(a)의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도, 도 9(c)는 도 9(a)의 B－B’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다. 또한, 도 1 및 도 2에 나타낸 제 1 실시 형태와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
제 3 실시 형태는 제 1 실시 형태에 따른 제 2 코일의 형상을 변경한 예시이다. 제 1 자성체(11B) 및 제 1 코일(12B)은 제 1 실시 형태와 실질적으로 동일한 구성이다. 즉, 제 1 자성체(11B)는 사각형의 평판으로 형성되고, 제 1 코일(12B)은 도체의 권선이 타원 환형상으로 감아져서 이루어지는 코일이다. 제 2 자성체(21B)는 타원 환형상의 평판이고, 제 2 코일(22B)은 유리 에폭시 기판과 같은 기판(30B) 상에 형성된 도체의 배선 패턴에 의해 타원 환형상으로 감아져서 이루어지는 코일이다.
제 1 실시 형태와 마찬가지로, 코일의 두께 방향(도 9(b), 도 9(c)의 상하 방향)에 있어서, 하측으로부터 화살표 H방향으로, 제 1 자성체(11B), 제 1 코일(12B), 제 2 자성체(21B), 기판(30B), 제 2 코일(22B)의 차례로 배치된다. 외부 기기측, 즉, 휴대 무선 단말의 하우징 내벽에서 본 경우, 제 2 코일(22B), 기판(30B), 제 2 자성체(21B), 제 1 코일(12B), 제 1 자성체(11B)의 차례로 적층되어 배치된다.
제 1 코일(12B)과 제 2 코일(22B)은 그들간에 겹쳐지지 않는 영역을 갖도록, 제 1 코일(12B)과 제 2 코일(22B)의 적어도 일부가 겹쳐지도록 배치된다. 이 경우, 코일의 내주측상에 양 코일이 겹쳐지지 않는 영역이 형성되도록, 제 1 코일(12B)의 외측과 제 2 코일(22B)의 외측이 겹치진다. 즉, 제 1 코일(12B)의 외주측 상에서 제 1 코일(12B)과 제 2 코일(22B)의 적어도 일부가 서로 겹쳐진다.
이와 같은 구성에 따르면 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 2개의 코일을 적층하여 공존시킨 경우이어도 양 코일간의 전자기 결합을 저감할 수 있고, 전자기 결합에 기인한 성능 악화를 줄일 수 있다. 또, 2개의 코일을 적층하여 배치하기 때문에 코일 유닛의 크기를 줄일 수 있다.
(변형예)
이하에서 제 1 코일과 제 2 코일의 배치를 변경한 변형예를 몇 가지 설명하겠다.
도 10은 제 1 코일과 제 2 코일이 동일 내경 및 동일 외형을 가진 예이다. 도 10(a)에 도시된 예시에서는 타원 환형상의 제 1 코일(12C)과, 사각형 환형상의 제 2 코일(22C)이 적층하여 배치된다. 도 10(b)의 예시는 라운드형 모서리를 가진 사각형의 환형상의 제 1 코일(12D)과, 사각형 환형상의 제 2 코일(22D)을 적층하여 배치한 것이다.
이 경우, 제 1 코일과 제 2 코일은 실질적으로 서로 완전히 겹쳐진다. 그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 코일에 대응하는 제 2 자성체를 제 2 코일과 제 1 코일 사이에 제공하기 때문에 전자기 결합에 기인한 성능 악화를 저감할 수 있다.
도 11은 도 1과 마찬가지로, 제 1 코일을 타원 환형상으로 하고, 제 2 코일을 사각형 환형상으로 한 경우에, 제 1 및 제 2 코일의 배치를 변경한 예이다. 도 11(a)의 예시에서는 타원 환형상의 제 1 코일(12E)과 사각형 환형상의 제 2 코일(22E)이 세로 방향으로 그들의 양단에 배치된 2변의 외주측상에서 겹쳐지도록 배치된다. 도 11(b)의 예시에서는 타원 환형상의 제 1 코일(12F)과 사각형 환형상의 제 2 코일(22F)이 코일 가로 방향으로 그들의 양단에 배치된 2변의 외주측상에서 겹쳐지도록 배치된다.
도 11(c)의 예시에 있어서, 타원 환형상의 제 1 코일(12G)과 사각형 환형상의 제 2 코일(22G)은 이웃하는 2변의 외주측에서 겹쳐지도록 배치된다. 도 11(d)의 예시에 있어서, 타원 환형상의 제 1 코일(12H)과 사각형 환형상의 제 2 코일(22H)은 1변의 외주측상에서 겹쳐지도록 배치된다. 도 11(e)의 예시에 있어서, 타원 환형상의 제 1 코일(121)과 사각형 환형상의 제 2 코일(221)은 3변의 외주측에서 겹쳐지도록 배치된다.
이 경우에도 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 제 1 코일의 외주측의 일부가 제 2 코일과 겹쳐진다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 코일에 대응하는 제 2 자성체를 제 2 코일과 제 1 코일 사이에 제공하기 때문에 전자기 결합에 기인한 성능 악화를 저감할 수 있다.
또, 제 1 코일과 제 2 코일이 겹쳐지지 않는 변의 수가 많을수록 코일의 전체 배치 면적이 커지는 한편, 코일들 간의 전자기 결합에 기인한 특성 악화를 경감할 수 있다.
도 12는 도 8과 마찬가지로, 제 1 코일이 라운드형 모서리를 가진 사각형의 환형상을 가지고, 제 2 코일이 사각형 환형상을 가진 경우에, 제 1 및 제 2 코일의 배치를 변경한 예이다. 도 12(a)의 예에서는, 라운드형 모서리를 가진 사각형의 환형상의 제 1 코일(12J)과 사각형 환형상의 제 2 코일(22J)이 코일 세로 방향의 양단에 배치된 2변의 외주측에서 서로 겹쳐지도록 배치된다. 도 12(b)의 예에서는, 라운드형 모서리를 가진 사각형의 환형상의 제 1 코일(12K)과 사각형 환형상의 제 2 코일(22K)이 코일 가로 방향의 양단에 배치된 2변의 외주측에서 서로 겹쳐지도록 배치된다.
도 12(c)의 예에서는, 라운드형 모서리를 가진 사각형의 환형상의 제 1 코일(12L)과 사각형 환형상의 제 2 코일(22L)이 이웃하는 2변의 외주측에서 서로 겹쳐지도록 배치된다 . 도 12(d)의 예는 라운드형 모서리를 가진 사각형의 환형상의 제 1 코일(12M)과 사각형 환형상의 제 2 코일(22M)이 1변의 외주측에서 서로 겹쳐지도록 배치된다 . 도 12(e)의 예에서는, 라운드형 모서리를 가진 사각형의 환형상의 제 1 코일(12N)과 사각형 환형상의 제 2 코일(22N)이 3변의 외주측에서 서로 겹쳐지도록 배치된다 .
이 경우에도 제 1, 제 2 실시 형태와 마찬가지로, 제 1 코일의 외주측의 일부가 제 2 코일과 겹쳐진다. 도 2 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제 2 코일에 대응하는 제 2 자성체를 제 2 코일과 제 1 코일 사이에 제공하기 때문에 전자기 결합에 기인한 성능 악화를 저감할 수 있다.
또, 제 1 코일과 제 2 코일간의 겹쳐지지 않는 변의 수가 많을수록 코일의 전체 배치 면적이 커지는 한편, 코일 간의 전자기 결합에 기인한 특성 악화를 보다 경감할 수 있다.
(비교예)
도 13은 비교예에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 도면이다. 도 13(a)는 코일 유닛의 평면도이고, 도 13(b)는 도 13(a)의 A―A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다.
비교예에 따른 코일 유닛은 제 1 자성체(511)와, 비접촉 전력 전송용 코일로서 기능하는 제 1 코일(512)과, 비접촉 무선 통신용 코일로서 기능하는 제 2 코일(522)을 구비한다.
제 1 자성체(511)는 사각형의 평판 형상을 가지며, 평판의 한쪽 면상에 제 1 코일(512) 및 제 2 코일(522)이 배치된다. 제 1 코일(512)은 도체의 권선이 타원 환형상으로 감아져서 이루어지는 코일이고, 충전용의 코일로서 작용하며, 외부의 충전기로부터 공급되는 전력을 수신한다. 제 2 코일(522)은 유리 에폭시 기판과 같은 기판(530) 상에 형성된 도체의 배선 패턴에 의해 타원 환형상으로 감아져서 이루어지는 코일이다. 제 2 코일(522)은 비접촉 무선 통신용의 코일로서, 리더／라이터 장치와 같은 외부 기기로/로부터 데이터를 송수신한다. 제 2 코일(522)은 제 1 코일(512)의 외주측상에 배치된다. 제 1 코일(512)과 제 2 코일(522)은 서로 겹쳐지지 않도록 실질적으로 동일 평면 상에 위치해 있다.
기판(530)의 일단부에는 제 1 코일(512)용의 제 1 단자(531)와, 제 2 코일(522)용의 제 2 단자(532)가 도체의 배선 패턴에 의해 형성된다. 제 1 단자(531)는 배선을 통하여 제 1 코일(512)과 접속되고, 제 2 단자(532)는 기판(530)의 배선 패턴에 의하여 제 2 코일(522)과 접속된다.
이 비교예에서는 제 1 코일(512)과 제 2 코일(522)이 서로 적층되지 않도록 배치되고, 제 2 자성체가 제공되지 않는다. 따라서, 제 1 코일(512)과 제 2 코일(522)이 서로 근접하면, 양 코일 간의 전자기 결합이 커져서, 그 전자기 결합의 영향에 의하여 성능 악화가 발생한다. 예를 들면, 비접촉 무선 통신의 최대 통신 거리가 117[㎜]로 줄어드는 것이 확인된다. 본 발명의 실시 형태에 따른 코일 유닛을 이용하여 비접촉 무선 통신의 최대 통신 거리를 증가시키기 어렵다. 또, 제 1 코일(512)의 외측에 제 2 코일(522)이 배치되고, 2개의 코일이 서로 겹쳐지지 않도록 병렬로 제공된다. 따라서, 코일의 배치 면적이 커지고, 코일 유닛을 포함하는 무선 통신 단말이 대형으로 된다.
한편, 본 발명의 실시 형태에서는 복수의 코일을 공존시키는 경우에, 상기한 구성은 무선 통신 단말의 크기를 축소시키고, 각 코일의 성능 악화를 방지할 수 있다.
(제 4 내지 제 6의 각 실시 형태의 도달 경위)
상기의 PTL 1의 구성에서는 2개의 코일이 2중의 고리를 형성하도록 배치되기 때문에 코일의 배치 면적이 커진다. 또, 각 코일의 성능을 고려하지 않고 복수의 코일이 단순히 병렬로 제공되며, 코일 간의 전자기 결합에 기인하여 성능 악화가 발생될 것으로 예상된다. 특히, 코일을 포함하는 단말을 소형화하기 위해 복수의 코일을 서로 근접하게 배치시킨 경우, 코일 간의 전자기 결합에 기인하여 전력 전송 효율, 통신 거리와 같은 성능이 악화된다.
또, 상기의 PTL 1에 기재되어 있는 무선 카드에 있어서의 2개의 코일의 배치를, 상기의 비접촉 충전 기능 및 비접촉 무선 통신 기능을 가지는 휴대 무선 단말에 적용하는 경우에는, 2개 코일의 병렬 배치에 기인한 성능 악화를 방지하는 것과 함께, 휴대 무선 단말의 소형화를 실현할 수 있는 각 코일의 간단한 배치가 요구된다.
제 4 내지 제 6의 각 실시 형태에 있어서 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 비접촉 무선 통신용 코일 및 비접촉 전력 전송용 코일과 같은 복수의 코일이 하우징 내에 공존할 때, 각 코일의 성능 악화를 방지하면서 하우징의 두께를 간단히 줄일 수 있는 전송 코일 및 휴대 무선 단말을 설명하겠다.
이하의 제 4 내지 제 6의 각 실시 형태에서는 본 발명에 따른 전송 코일 및 이를 포함하는 휴대 무선 단말의 일례로서, 비접촉 무선 통신용 코일과 비접촉 전력 전송용 코일을 포함하는 전송 코일로서 작용하는 코일 유닛과, 이 코일 유닛을 포함하는 휴대 무선 단말의 구성예가 주어진다.
(제 4 실시 형태)
도 14는 제 4 실시 형태에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 15는 제 4 실시 형태에 따른 코일 유닛의 단면도이다. 도 15(a)는 도 14의 A―A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다. 도 15(b)는 도 14의 B―B’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다. 도 15(c)는 도 15(a)의 영역(C)의 일례의 확대도이다. 도 15(d)는 도 15(a)의 영역(C)의 다른 일례의 확대도이다. 또한, 도 15(a)의 화살표 H의 방향은 본 실시 형태에 따른 코일 유닛을 포함하는 휴대 무선 단말의 배면 하우징의 내벽측을 향하는 방향이고, 도 15(a)의 화살표 H와 반대측의 방향은 휴대 무선 단말의 하우징 내부측을 향하는 방향, 즉, 전면 하우징의 내측 방향이다.
이하의 설명에 있어서, 화살표 H의 방향과 화살표 H와 반대측의 방향을 “코일의 두께 방향”이라 부르고, 코일의 두께 방향에 직교하는 방향을 “코일의 면방향”이라 부른다.
본 실시 형태에 따른 코일 유닛은 사전 설정된 투자율을 갖는 제 1 자성체(11)와, 비접촉 전력 전송용 코일로서 기능하는 제 1 코일(12)과, 제 1 자성체(11)의 사전 설정된 투자율과 다른 투자율을 갖는 제 2 자성체(21)와, 비접촉 무선 통신용 코일로서 기능하는 제 2 코일(22)을 구비한다. 본 실시 형태에 따른 코일 유닛에 있어서, 제 1 자성체(11)는 제 1 코일(12)에 대응하여 제공되고, 제 2 자성체(21)는 제 2 코일(22)에 대응하여 제공된다.
제 1 자성체(11)는 사각형의 평판 형상을 가진다. 평판의 한쪽면(휴대 무선 단말의 배면 하우징의 내벽과 마주하는 면)상에 제 1 코일(12)이 배치된다. 평판의 다른쪽 면(휴대 무선 단말의 하우징 내부와 마주하는 면)상에는 전지 팩 또는 실드 케이스(비도시)가 배치된다. 제 1 자성체(11)는 예를 들면, 페라이트와 같은 투자율이 1보다도 높은 재료로 이루어진다. 제 1 자성체(11)의 상대 투자율(μr1)은 예를 들면, 200 내지 2000이다.
제 1 코일(12)은 도체의 권선이 타원 환형상으로 감아져서 이루어지는 코일이고, 충전용의 코일로서 작용하며, 외부의 충전기로부터 공급(전송)되는 전력을 수신한다. 제 1 코일(12)의 공진 주파수(f1)는 제 1 코일(12)에 병렬 또는 직렬로 접속된 콘덴서에 의해 조정되는 주파수이고, 예를 들면, 약 100kHz 정도이다. 제 1 자성체(11)의 외경과 제 1 코일(12)의 외경은 실질적으로 동일하다.
제 2 자성체(21)는 사각형의 환형상의 평판이다. 제 2 자성체(21)의 한쪽 면(휴대 무선 단말의 배면 하우징의 내벽과 마주하는 면)상에 도 15(a)의 화살표 H의 반대 방향측(휴대 무선 단말의 하우징 내부와 마주하는 면)의 기판(30)의 일측상에 제공된 제 2 코일(22)이 배치된다. 또한, 제 2 자성체(21)에 있어서, 평판의 다른쪽 면(휴대 무선 단말의 하우징 내부와 마주하는 면)상에는 사각형의 환형상의 평판인 스페이서(비도시)가 배치된다. 스페이서의 한쪽 면(휴대 무선 단말의 배면 하우징의 내벽과 마주하는 면)과, 제 2 자성체(21)의 다른쪽 면(휴대 무선 단말의 하우징 내부와 마주하는 면)은 접촉해 있다. 이 스페이서는 제 1 자성체(11)의 다른쪽 면(휴대 무선 단말의 하우징 내부와 마주하는 면)과, 스페이서의 다른쪽 면(휴대 무선 단말의 하우징 내부와 마주하는 면)이 동일 평면으로 되도록 배치된다.
또한, 제 2 자성체(21)의 전체 면은 코일의 면방향에 있어서, 제 1 자성체(11)의 외주부보다도 외측에 배치된다. 제 2 자성체(21)는 예를 들면, 페라이트와 같은 투자율이 1보다도 높은 재료로 이루어진다. 제 2 자성체(21)의 상대 투자율(μr2)은 예를 들면, 10 내지 300이다. 또, 제 2 자성체(21)와 제 2 코일(22)간의 제 2 경계면(B2)은 제 1 자성체(11)와 제 1 코일(12)간의 제 1 경계면(B1)보다 코일의 두께 방향의 특히 화살표 H의 방향에 있어서 더 높게 되도록 배치된다(도 15(c) 참조). 대안적으로, 제 1 자성체(11)와 제 1 코일(12)간의 제 1 경계면(B1)과, 제 2 자성체(21)와 제 2 코일(22)간의 제 2 경계면(B2)은 실질적으로 동일 평면이어도 좋다(도 15(d) 참조).
제 2 코일(22)은 15(a)의 화살표 H의 반대측 방향측(휴대 무선 단말의 하우징 내부와 마주하는 면)으로 마주하는 면상에 형성된 도체의 배선 패턴에 의해 사각형 환형상으로 감아져서 이루어지는 코일이다. 제 2 코일(22)은 비접촉 무선 통신용의 코일로서 작용하며, 리더／라이터 장치와 같은 외부 기기로/로부터 데이터를 송수신한다. 제 2 코일(22)의 공진 주파수(f2)는 제 2 코일(22)에 병렬 또는 직렬로 접속한 예를 들어 콘덴서에 의해 조정되며, 예를 들면, 약 13. 56MHz 정도이다. 제 2 자성체(21)의 외경과 제 2 코일(22)의 외경은 실질적으로 동일하다.
기판(30)은 예를 들면, 유리 에폭시 수지 또는 플렉시블 프린트 기판을 이용하여 형성된다. 도 15(a)의 화살표 H의 방향측으로 마주하는 기판(30)의 면상에 예를 들면, ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 수지로 형성된 휴대 무선 단말의 배면 하우징이 배치된다. 기판(30)의 일단부에는 제 1 코일(12)용의 한쌍의 제 1 단자(31)와, 제 2 코일(22)용의 한쌍의 제 2 단자(32)가 도체의 배선 패턴에 의해 형성된다. 제 1 단자(31)는 배선 패턴을 통하여 제 1 코일(12)과 접속되고, 제 2 단자(32)는 기판(30)의 배선 패턴에 의하여 제 2 코일(22)과 접속된다. 또한, 도 15(a) 내지 (d)에는 도면의 간략화를 위해, 제 1 단자(31) 및 제 2 단자(32)로부터 제 1 코일(12) 및 제 2 코일(22)로의 배선 패턴의 도시가 생략된다.
본 실시 형태에 따른 코일 유닛에 있어서, 도 15의 하측으로부터 화살표 H방향(휴대 무선 단말의 배면 하우징의 내벽측을 향하는 방향)으로, 제 2 경계면(B2)이 제 1 경계면(B1)보다 높거나(도 15의 화살표 H방향) 또는 실질적으로 동일 평면으로 되도록 제 1 자성체(11)와 제 2 자성체(21)가 코일의 두께 방향(도 15의 상하 방향)으로 배치된다. 제 1 자성체(11)의 면상에 제 1 코일(12)이 적층된다. 또, 제 2 자성체(21)의 면상에는 코일의 두께 방향에 있어서, 도 15의 하측으로부터 화살표 H방향(휴대 무선 단말의 배면 하우징의 내벽측을 향하는 방향)으로, 제 2 코일(22) 및 기판(30)이 순차적으로 적층된다. 본 실시 형태에 따른 코일 유닛을 휴대 무선 단말에 제공하는 경우, 기판(30)보다 위에 화살표 H방향으로 휴대 무선 단말의 배면 하우징이 위치하고, 해당 하우징 내에 코일 유닛이 수납된다. 따라서, 외부 기기측, 즉, 휴대 무선 단말의 배면 하우징의 내벽측에서 본 경우, 기판(30), 제 2 코일(22) 및 제 2 자성체(21)가 순차적으로 적층된다. 제 2 경계면(B2)이 제 1 경계면(B1)보다 높거나(도 15의 화살표 H방향) 또는 실질적으로 동일 평면으로 되도록 제 2 자성체(21)와 제 1 자성체(11)가 배치된다. 제 1 코일(12) 및 제 1 자성체(11)는 순차적으로 적층된다. 이와 같이, 복수의 자성체를 코일상에 적층하고 코일들을 병렬로 배치하는 경우, 양 코일간의 전자기 결합에 기인한 성능 악화를 방지할 수 있고, 각 코일의 성능을 보장하면서 코일 유닛의 두께를 줄일 수 있다. 따라서, 휴대 무선 단말의 크기를 줄일 수 있다.
이 경우, 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)은 코일의 두께 방향에 있어서 서로 겹쳐지지 않도록 배치되는 것이 바람직하다. 또, 제 1 코일(12)은 타원형이고, 제 2 코일(22)은 사각형이기 때문에 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)은 제 2 코일(22)의 네모서리 부분에서 서로 겹쳐지지 않는다. 이 네모서리 부분에서 제 2 코일(22)이 제 1 코일(12)의 외측에 위치해 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 양 코일간의 전자기 결합을 저감할 수 있다. 또한, 도 14에 있어서, 제 1 코일(12)은 도체의 권선을 타원 환형상으로 감아서 획득된다. 그러나, 제 1 코일(12)은 도체의 권선을 네모서리부에 굴곡 반경을 가진 사각형 환형상으로 감아서 이루어지는 코일이어도 좋다.
또, 본 실시 형태에 있어서, 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)간의 공진 주파수의 관계는 제 1 코일(12)의 공진 주파수가 제 2 코일(22)의 공진 주파수보다도 낮도록(f1＜f2) 수립된다. 제 1 자성체(11) 및 제 2 자성체(21)의 각 투자율의 관계는 제 1 자성체(11)의 투자율이 제 2 자성체(21)의 투자율보다도 높도록(상대 투자율(μr1＞μr2)) 수립됨이 바람직하다. 상기와 같이, 제 1 코일(12), 제 2 코일(22), 제 1 자성체(11) 및 제 2 자성체(21)의 각 특성을 설정할 경우, 양 코일간의 전자기 결합에 기인한 성능 악화를 보다 효과적으로 저감할 수 있다.
다음으로, 본 실시 형태에 따른 코일 유닛의 동작 시의 작용을 설명한다. 도 16(a)는 도 14의 A―A’선을 따라 취득한 단면의 위치(도 15(a)의 위치)에서의, 제 1 코일(12)의 동작 시에 있어서의 코일 유닛의 자계 분포를 나타내는 도면이다. 도 16(b)는 도 14의 A―A’선을 따라 취득한 단면의 위치(도 15(a)의 위치)에서의, 제 2 코일(22)의 동작 시에 있어서의 코일 유닛의 자계 분포를 나타내는 도면이다. 도 17(a)는 도 14의 B―B’선을 따라 취득한 단면의 위치(도 15(b)의 위치)에서의, 제 1 코일(12)의 동작 시에 있어서의 코일 유닛의 자계 분포를 나타내는 도면이다. 도 17(b)는 도 14의 B―B’선을 따라 취득한 단면의 위치(도 15(b)의 위치)에서의, 제 2 코일(22)의 동작 시에 있어서의 코일 유닛의 자계 분포를 나타내는 도면이다. 또한, 도 16 및 도 17에 있어서, 설명을 간단히 하기 위해 스페이서의 도시는 생략되었다.
제 1 코일(12)의 동작 시, 즉, 전력 전송 시에는 도 16(a) 및 도 17(a)에 도시된 바와 같이, 자력선이 제 1 자성체(11)를 통과하여 공간으로 나오도록 제 1 코일(12)의 근처에 자계가 발생한다. 이 경우, 제 1 코일(12)로부터 제 2 코일(22)로의 자계의 영향은 적다.
또, 제 2 코일(22)의 동작 시, 즉, 비접촉 무선 통신의 데이터 전송 시에는 도 16(b), 도 17(b)에 도시된 바와 같이, 자력선이 제 2 자성체(21)를 통과하여 공간으로 나오도록 제 2 코일(22)의 근처에서 자계가 발생한다. 이 경우, 제 2 코일(22)로부터 제 1 코일(12)로의 자계의 영향은 적다.
본 실시 형태에 있어서, 코일 유닛은 제 1 코일(12) 및 제 2 코일(22)이 서로 겹쳐지지 않는 영역을 갖기 때문에 코일 간의 전자기 결합이 작아진다. 특히, 도 17(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 양 코일이 서로 겹쳐져 있지 않은 코일의 네모서리의 영역에서는 전자기 결합을 충분히 작게 할 수 있다.
도 18은 본 실시 형태에 따른 코일 유닛을 포함하는 휴대 무선 단말과 외부 기기로서의 충전기 및 리더／라이터 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
휴대 무선 단말(50)은 충전용의 제 1 코일(12)과, 비접촉 무선 통신용의 제 2 코일(22)을 구비한다. 제 1 코일(12)은 비접촉 충전부(51)에 접속되고, 제 2 코일(22)은 비접촉 무선 통신부(52)에 접속된다. 제 1 코일(12)은 콘덴서(54)와 병렬로 접속되고, 또한, 비접촉 충전부(51)의 정류 회로(55)와 접속된다. 제 2 코일(22)은 콘덴서(56)와 병렬로 접속되고, 또한, 비접촉 무선 통신부(52)의 변복조 회로(57)와 접속된다. 비접촉 충전부(51) 및 비접촉 무선 통신부(52)는 제어 회로(53)에 접속된다. 제어 회로(53)는 각 부의 동작을 제어한다.
충전기(60)는 비접촉 전력 전송용 코일(63)을 구비한다. 비접촉 전력 전송용 코일(63)은 콘덴서(64)와 병렬로 접속되고, 또한, AC 전원 회로(61)와 접속된다. AC 전원 회로(61)는 제어 회로(62)와 접속되고, 제어 회로(62)에 의하여 충전용의 AC 전력의 출력이 제어된다.
리더／라이터 장치(70)는 비접촉 무선 통신용 코일(73)을 구비한다. 비접촉 무선 통신용 코일(73)은 콘덴서(74)와 병렬로 접속되고, 또한, 변복조 회로(71)와 접속된다. 변복조 회로(71)는 제어 회로(72)와 접속되고, 제어 회로(72)는 비접촉 무선 통신에 의해 전송된 데이터의 변조, 복조의 동작을 제어한다.
상기의 구성에 있어서, 휴대 무선 단말(50)이 충전되면, 충전기(60)의 비접촉 전력 전송용 코일(63)은 휴대 무선 단말(50)의 제 1 코일(12)에 근접하게 마주하도록 배치되고, 충전기(60)로부터 휴대 무선 단말(50)로 급전한다. 이 경우, 비접촉 전력 전송용 코일(63)과 제 1 코일(12)은 전자기 결합하고, 양 코일을 통하여 비접촉 방식으로 충전용의 전력이 전송된다. 비접촉 전력 전송용 코일(63)로부터 제 1 코일(12)로 급전하기 위한 공진 주파수(f1)는 제 1 코일(12)에 병렬로 접속한 콘덴서(54) 및 비접촉 전력 전송용 코일(63)에 병렬로 접속한 콘덴서(64)에 의하여 조정되고, 본 실시 형태에서는 100kHz이다. AC 전원 회로(61)에서 발생하여 출력한 AC 전력은 비접촉 전력 전송용 코일(63)로부터 제 1 코일(12)로 전송되고, 휴대 무선 단말(50)에서 수신된다. 전송된 AC 전력은 정류 회로(55)에 의해 DC 전력으로 정류되고, 그 DC 출력은 전지부(58)에 공급된다. 이러한 방식으로 휴대 무선 단말(50)이 충전된다. 또한, DC 출력을 각 부의 동작 전원으로서, 휴대 무선 단말(50) 내의 회로에 공급할 수 있다.
비접촉 무선 통신을 실시하는 경우, 리더／라이터 장치(70)의 비접촉 무선 통신용 코일(73)은 휴대 무선 단말(50)의 제 2 코일(22)과 근접하게 마주하도록 배치되어, 리더／라이터 장치(70)와 휴대 무선 단말(50)의 사이에 있어서 데이터의 송수신을 실시한다. 이 경우, 비접촉 무선 통신용 코일(73)과 제 2 코일(22)은 서로 전자기 결합되고, 양 코일을 통하여 비접촉 무선 통신에 의해 데이터가 전송된다. 비접촉 무선 통신용 코일(73)과 제 2 코일(22)의 사이에서 통신하기 위한 공진 주파수(f2)는 제 2 코일(22)에 병렬로 접속된 콘덴서(56) 및 비접촉 무선 통신용 코일(73)에 병렬로 접속된 콘덴서(74)에 의하여 조정되고, 본 실시 형태에서는 13. 56MHz이다. 리더／라이터 장치(70)로부터 휴대 무선 단말(50)로 전송되는 데이터는 변복조 회로(71)에서 변조된다. 변조된 데이터는 비접촉 무선 통신용 코일(73)로부터 제 2 코일(22)로 전송되고, 휴대 무선 단말(50)에서 수신된다. 전송된 데이터는 휴대 무선 단말(50)의 변복조 회로(57)에서 복조된다. 휴대 무선 단말(50)로부터 리더／라이터 장치(70)로 전송되는 데이터는 변복조 회로(57)에서 변조된다. 변조된 데이터는 제 2 코일(22)로부터 비접촉 무선 통신용 코일(73)로 전송되고, 리더／라이터 장치(70)에 의해 수신된다. 전송된 데이터는 리더／라이터 장치(70)의 변복조 회로(71)에 의해 복조된다. 이와 같이, 휴대 무선 단말(50)의 비접촉 무선 통신 기능을 이용하여 리더／라이터 장치(70)는 휴대 무선 단말(50)로/로부터 비접촉 무선 통신을 이용한 데이터의 쓰기 및 읽기를 할 수 있게 된다.
(코일 유닛의 예시)
다음으로, 본 실시 형태에 따른 코일 유닛의 성능이, 실제로 제작한 평가 샘플을 이용하여 측정된 예시를 설명하겠다. 도 19(a) 및 (b)는 그 예시에 따른 코일 유닛의 치수를 나타내는 도면이다. 도 19(c)는 예시에 따른 코일 유닛의 평면도이다. 도 19(d)는 도 19(c)의 A―A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다. 도 19(e)는 도 19(d)의 영역(D)의 확대도이다. 즉, 도 19(a)는 제 1 자성체(11)의 면상에 적층된 제 1 코일(12)만을 도시하고, 도 19(b)는 제 2 자성체(21)의 면상에 적층된 제 2 코일(22)만(기판(30)의 설명은 생략)만을 도시하고, 도 19(c)는 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)을 조합하여 공존시킨 코일 유닛을 도시하고, 도 19(d)는 도 19(c)에서 나타낸 코일 유닛의 단면(제 2 자성체(21)에 접촉하도록 설치되어 있는 스페이서의 도시는 생략)을 도시하고, 도 19(e)는 도 19(d)의 제 1 경계면(B1)과 제 2 경계면(B2)의 확대도를 도시한다. 예시에 따른 코일 유닛은, 도 19(e)에 도시된 바와 같이, 제 1 경계면(B1)과 제 2 경계면(B2)이 실질적으로 동일 평면으로 되도록 형성된다.
예시에서, 제 1 자성체(11)는 30㎜의 일변(a)을 가진 정사각형이고, 제 1 코일(12)은 29㎜의 외경(b)을 가진 원형상이고, 제 2 자성체(21)는 40㎜의 일변(c)을 가진 정사각형의 대략 중앙 부분으로부터 30㎜의 일변(d)을 가진 정사각형을 잘라낸 형상이고, 코일 유닛의 두께(e)는 0. 8㎜이다. 이 경우, 제 1 자성체(11)와 제 1 코일(12)은 그들의 외주 치수가 서로 실질적으로 일치하도록 서로 겹쳐져 있으며, 제 2 자성체(21)와 제 2 코일(22)은 그들의 외주 치수가 서로 실질적으로 일치하도록 겹쳐져 있다. 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)은 서로 겹쳐지지 않는다. 특히, 제 1 코일(12)은 원형이고, 제 2 코일(22)은 사각형이기 때문에 제 2 코일(22)의 네모서리 부분에서 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)간의 거리가 크다.
도 20(a)는 예시에 따른 코일 유닛의 성능으로서, 비접촉 전력 전송 시의 전력 전송 효율을 측정한 결과를 나타내는 도면이다. 도 20(b)는 예시에 따른 코일 유닛의 성능으로서, 비접촉 무선 통신 시의 최대 통신 거리를 측정한 결과를 나타내는 도면이다. 전력 전송 효율은 코일만의 전송 효율은 아니고, 도 18에 나타낸 바와 같은 충전기의 AC 전원 회로의 DC 입력으로부터 휴대 무선 단말의 DC 출력까지의 충전 시스템 전체의 효율을 측정했다.
도 19(d)로부터 제 2 코일(22)을 제거하고 제 1 코일(12)만이 제공된 상태에서는 전력 전송 효율이 38. 2[％]이었다. 또, 도 19(d)에 나타낸 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)을 공존시킨 상태에서는 전력 전송 효율이 38. 1[％]이었다. 이 경우, 2개의 코일을 공존시키고, 제 1 코일(12)의 외측에 제 2 코일(22)이 배치되는 경우에도, 비접촉 전력 전송에 있어서 전자기 결합에 기인한 성능 악화가 발생하지 않는다.
도 19(d)로부터 제 1 코일(12)을 제거하고 제 2 코일(22)만이 제공된 상태에서는 최대 통신 거리가 141[㎜]이고, 불감 영역(널 영역)은 발생하지 않았다. 또, 도 19(d)에 나타낸 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)이 공존하는 상태에서는 최대 통신 거리가 128[㎜]이고, 불감 영역(널 영역)은 발생하지 않았다. 이 경우, 2개의 코일이 공존하고, 제 2 코일(22)의 근처에 제 1 코일(12)이 배치된 경우에도, 비접촉 무선 통신에 있어서 전자기 결합에 기인한 성능 악화가 발생하지만, 후술하는 비교예에 비하여 최대 통신 거리의 절대값이 크다.
(코일 유닛의 비교예)
다음으로, 본 실시 형태에 따른 코일 유닛의 성능과 대비하기 위한 비교예에 따른 코일 유닛이 평가 샘플을 이용하여 측정된다. 도 21(a) 및 (b)는 비교예에 따른 코일 유닛의 치수의 일례를 나타내는 도면이다. 도 21(c)는 비교예에 따른 코일 유닛의 평면도이다. 도 21(d)는 도 21(c)의 A―A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다. 도 21(e)는 도 21(d)의 영역(E)의 확대도이다. 즉, 도 21(a)는 제 1 자성체(11)의 면상에 적층된 제 1 코일(12)만을 도시하고, 도 21(b)는 제 2 자성체(21)의 면상에 적층된 제 2 코일(22)만(기판(30)의 설명은 생략)을 도시하고, 도 21(c)는 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)을 조합하여 공존시킨 코일 유닛을 도시하고, 도 21(d)는 도 21(c)에서 나타낸 코일 유닛의 단면도이고, 도 21(e)는 도 21(d)의 제 1 경계면(B1)과 제 2 경계면(B2)의 확대도이다. 비교예에 따른 코일 유닛은 도 21(e)에 도시된 바와 같이, 제 2 경계면(B2)이 제 1 경계면보다 코일의 두께 방향(도 21의 상하 방향)에 있어서 f(＝0. 2㎜) 정도 아래에 위치해 있다.
비교예에서, 제 1 자성체(11)는 30㎜의 일변(a)을 가진 정사각형이고, 제 1 코일(12)은 29㎜의 외경(b)을 가진 원형상이고, 제 2 코일(22)은 40㎜의 일변(c)의 정사각형의 대략 중앙 부분으로부터 30㎜의 일변(d)의 정사각형을 잘라낸 형상의 범위 내에 형성되고, 코일 유닛의 두께(e)는 0. 8㎜이다. 또한, 비교예에 따른 코일 유닛은 도 21(e)에 도시된 바와 같이, 제 2 경계면(B2)이 제 1 경계면보다 코일의 두께 방향(도 15의 상하 방향)에 있어서 f(＝0. 2㎜) 정도 아래에 위치해 있다. 이 경우, 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)은 겹쳐지지 않도록 제공된다. 특히, 제 1 코일(12)은 원형이고, 제 2 코일(22)은 사각형이기 때문에 제 2 코일(22)의 네모서리 부분에서 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)간의 거리가 크다.
도 22(a)는 비교예에 따른 코일 유닛의 성능으로서, 비접촉 전력 전송 시의 전력 전송 효율을 측정한 결과를 나타내는 도면이다. 도 22(b)는 비교예에 따른 코일 유닛의 성능으로서, 비접촉 무선 통신 시의 최대 통신 거리를 측정한 결과를 나타내는 도면이다. 전력 전송 효율은 코일만의 전송 효율은 아니고, 도 18에 도시된 충전기의 AC 전원 회로의 DC 입력으로부터 휴대 무선 단말의 DC 출력까지의 충전 시스템 전체의 효율을 측정했다.
도 21(d)로부터 제 2 코일(22)이 제거되고 제 1 코일(12)만이 제공된 상태에서는 전력 전송 효율이 38. 1[％]이었다. 또, 도 21(d)에 나타낸 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)을 공존시킨 상태에서는 전력 전송 효율이 38. 0[％]이었다. 이 경우, 예시에 따른 코일 유닛과 비교예에 따른 코일 유닛간의 전력 전송 성능에 있어서는 큰 차이가 없다.
도 21(d)로부터 제 1 코일(12)이 제거되고 제 2 코일(22)만이 제공된 상태에서는 제 2 자성체가 제공되지 않고 제 2 코일(22)이 제 1 자성체에 밀착되었다. 따라서, 최대 통신 거리가 130[㎜]이었고, 불감 영역(널 영역)은 발생하지 않았다. 또, 도 21(d)에 나타낸 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)을 공존시킨 상태에서는 최대 통신 거리가 117[㎜]이었고, 불감 영역(널 영역)은 발생하지 않았다. 이 경우, 2개의 코일은 공존하고, 코일 간의 전자기 결합으로 인해 최대 통신 거리가 줄어든다.
이에 따라, 예시에 따른 코일 유닛에서는, 제 2 코일(22)에 대응하는 제 2 자성체(21)가 제 1 코일(12)에 대응하는 제 1 자성체(11)의 외측에 제공되고, 제 1 코일(12)과 제 1 자성체(11)간의 제 1 경계면(B1)과, 제 2 코일(22)과 제 2 자성체(21)간의 제 2 경계면(B2)은 실질적으로 동일 평면이며, 또는 제 2 경계면(B2)은 제 1 경계면(B1)보다 코일의 두께 방향에서 더 높다. 따라서, 비접촉 무선 통신 동안에, 최대 통신 거리를 증가시킬 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 제 1 코일(12) 및 제 2 코일(22)과 같은 복수의 코일을 하우징 내에 공존시키는 경우에, 코일 간의 전자기 결합을 저감할 수 있고, 전자기 결합에 기인한 성능 악화를 방지할 수 있다. 또, 이와 같이, 복수의 자성체를 코일과 병렬로 배치하고, 코일들을 서로 근접 배치하는 경우, 성능 악화가 적은 코일을 제공할 수 있으며, 하우징의 두께의 박형화를 간단히 실현시킬 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태에 따른 비접촉 무선 통신용 코일을 구비하는 코일 유닛을 포함하는 휴대 무선 단말에 있어서, 휴대 무선 단말의 크기를 줄이면서 비접촉 전력 전송 시와 비접촉 무선 통신 시에 성능 악화를 방지할 수 있다. 휴대 무선 단말의 하우징을 간단히 박형화할 수 있는 코일 유닛을 이용함으로써 원하는 성능(전력 전송 성능, 통신 성능)을 얻는 것이 가능하게 된다.
(제 5 실시 형태)
도 23은 제 5 실시 형태에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 24(a)는 도 23의 A―A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다. 도 24(b)는 도 23의 B―B’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다. 또한, 도 23 및 도 24(a) 및 (b)의 설명에서는 도 14 및 도 15에 나타낸 제 4 실시 형태와 동일한 구성 요소에 대해서 동일 부호를 붙이고 설명을 생략하겠다. 또한, 도 24(a) 및 (b)에서는 도면의 간략화를 위해, 제 1 단자(31) 및 제 2 단자(32)로부터 제 1 코일(12) 및 제 2 코일(22)로의 배선 패턴의 도시를 생략하고 있다.
제 5 실시 형태는 제 4 실시 형태에 따른 제 2 자성체(21) 및 제 2 코일(22)의 형상을 변경한 예이다. 제 1 자성체(11A) 및 제 1 코일(12A)은 제 4 실시 형태와 실질적으로 동일한 구성이다. 즉, 제 1 자성체(11A)는 사각형의 평판 형상을 가지며, 제 1 코일(12A)은 도체의 권선이 타원 환형상으로 감아져서 이루어지는 코일이다. 제 2 자성체(21A)는 타원 환형상의 평판이고, 제 2 코일(22A)은 도 24의 화살표 H의 반대측 방향과 마주하는 기판(30A)의 면상에 형성된 도체의 배선 패턴에 의해 타원 환형상으로 감아져서 이루어지는 코일이다.
본 실시 형태에 따른 코일 유닛은 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 코일의 두께 방향(도 24(a), (b)의 상하 방향)에 있어서, 도 24의 하측으로부터 화살표 H방향(휴대 무선 단말의 배면 하우징의 내벽측을 향하는 방향)으로, 제 2 경계면(B2)이 제 1 경계면(11A)보다 높거나(도 15의 화살표 방향) 또는 실질적으로 동일 평면으로 되도록 제 1 자성체(11A)와 제 2 자성체(21A)가 배치된다. 제 1 자성체(11A)의 면상에 제 1 코일(12A)이 적층된다. 또, 제 2 자성체(21A)의 면상에는 코일의 두께 방향에 있어서, 도 24의 하측으로부터 화살표 H방향(휴대 무선 단말의 배면 하우징의 내벽측을 향하는 방향)으로 제 2 코일(22A) 및 기판(30A)의 차례로 적층된다. 외부 기기측, 즉, 휴대 무선 단말의 배면 하우징의 내벽측에서 본 경우, 기판(30A), 제 2 코일(22A) 및 제 2 자성체(21A)가 순차적으로 적층된다. 제 2 경계면(B2)이 제 1 경계면(B1)보다 높거나(도 24의 화살표 방향) 또는 실질적으로 동일 평면으로 되도록 제 1 자성체(11A)와 제 2 자성체(21A)가 배치된다. 또한, 제 1 코일(12A) 및 제 1 자성체(11A)는 순차적으로 적층된다.
제 1 코일(12A)과 제 2 코일(22A)은 코일의 두께 방향에 있어서 겹쳐지지 않도록 배치된다.
이와 같은 구성에 따르면, 제 4 실시 형태와 마찬가지로, 2개의 코일을 서로 근접하여 공존시킨 경우에도, 양 코일간의 전자기 결합을 저감할 수 있고, 전자기 결합에 기인한 성능 악화를 방지할 수 있다. 또, 2개의 코일을 공존시켜서 서로 병렬로 배치하기 때문에 코일 유닛을 포함하는 휴대 무선 단말의 하우징을 간단히 박형화할 수 있다. 그러므로, 휴대 무선 단말의 크기를 줄일 수 있다.
(제 6 실시 형태의 도달 경위)
도 25는 제 2 자성체(21)의 위치가 코일의 두께 방향으로 가변되는 경우에 있어서의 제 2 코일(22)의 통신 성능의 변화를 설명하는 도면이다. 도 25(a)는 제 4 실시 형태에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 25(b)는 도 19(c)의 A―A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다. 도 25(c)는 도 21(c)의 A―A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다. 도 25(d)는 제 2 자성체(21)의 위치가 코일의 두께 방향에 있어서 통신 성능이 높아지는 방향으로 가변되는 상태와 통신 성능이 낮아지는 방향으로 분산되어 있는 상태간의 제 2 코일(22)의 통신 성능의 비교 결과를 나타내는 도면이다. 이하, 코일 유닛의 각 부의 부호를 제 4 실시 형태에 따른 코일 유닛과 같은 부호를 이용하여 설명한다.
도 25(b)는 제 1 경계면(B1)이 제 2 경계면(B2)과 코일의 면방향에 있어서 실질적으로 동일 평면인 경우를 나타낸다.
도 25(c)는 제 2 경계면(B2)이 코일의 면방향에 있어서 제 1 경계면(B1)보다 아래쪽에 위치하고, 제 1 자성체(11)의 저면(하면)이 제 2 자성체(21)의 저면(하면)과 코일의 면방향에 있어서 실질적으로 동일 평면으로 되어 있는 경우를 나타낸다. 이 경우, 제 1 자성체(11) 및 제 2 자성체(21)의 저면(하면)은 다른 부재(비도시)의 평탄한 면에 접촉해 있다.
도 25(d)에 도시된 바와 같이, 제 1 경계면(B1)과 제 2 경계면(B2)이 코일의 면방향에 있어서 서로 동일 평면인 경우에는(도 25(b) 참조), 제 2 코일(22)에 의해 획득한 최대 통신 거리는 128[㎜]이다.
한편, 도 25(d)에 도시된 바와 같이, 제 2 자성체(21)의 위치가 코일의 두께 방향에 있어서 통신 성능이 낮아지는 방향으로 가변되고, 제 2 경계면(B2)이 코일의 면방향에 있어서 제 1 경계면(B1)보다 아래쪽에 위치하고, 제 1 자성체(11)의 저면(하면)이 제 2 자성체(21)의 저면(하면)과 코일의 면방향에 있어서 동일 평면이면(도 25(c) 참조), 제 2 코일(22)에 의해 획득된 최대 통신 거리는 117[㎜]이다. 또, 불감 영역(널 영역)은 발생하지 않았다. 또한, 이 측정은 상기한 제 4 실시 형태에 있어서의 예시 및 후술하는 제 6 실시 형태에 있어서의 예시 1 및 2와 동일한 조건 하에 실시되었다.
이 결과는, 제 2 자성체(21)의 위치가 코일의 두께 방향에 있어서 통신 성능이 낮아지는 방향으로 가변되는 경우, 최대 통신 거리가 117[㎜] 내지 128[㎜]의 범위에서 변경되었으며, 제 2 코일(22)에 의해 획득한 통신 성능을 안정화시키는 것이 곤란함을 입증했다.
(제 6 실시 형태)
제 6 실시 형태에서는 예를 들면, 휴대 무선 단말의 제조 시 등에 제 2 자성체의 위치가 코일의 두께 방향에 있어서 통신 성능이 낮아지는 방향으로 가변될 가능성이 있는 것을 고려하여, 제 2 코일의 통신 성능이 낮아지는 방향으로 가변이 발생하지 않도록 제 2 자성체의 위치 어긋남을 방지하는 코일 유닛의 예시를 설명한다.
도 26은 제 6 실시 형태에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 도면이다. 도 26(a)는 코일 유닛의 구성을 나타내는 평면도이다. 본 실시 형태를 구성하는 제 1 자성체(11), 제 1 코일(12), 제 2 코일(22) 및 기판(30)은 제 1 실시 형태에 따른 코일 유닛과 동일하며, 동일한 부호에 의해 표시되기 때문에, 그의 설명을 생략하겠다. 본 실시 형태에 있어서, 제 2 자성체(21B, 21C)는 제 1 실시 형태의 제 2 자성체(21)와 마찬가지로 사각형의 평판 형상을 가진다.
도 26(b) 및 (c)는 도 26(a)의 A―A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도를 나타낸다. 본 실시 형태에서는 제 2 자성체(21B)의 위치가 코일의 두께 방향에 있어서 통신 성능이 낮아지는 방향으로 가변되지 않도록 제 2 자성체(21B)가 배치된다.
구체적으로, 도 26(b)에서는 제 2 자성체(21B)의 저면(하면)에 접촉하도록 제 2 자성체(21B)의 위치를 규제하기 위한 위치 규제 부재인 스페이서(25)가 배치되고, 제 1 자성체(11)의 저면(하면)과 스페이서(25)의 저면(하면)이 다른 부재(40)의 면에 접촉한다. 이에 따라, 제 2 자성체(21B)의 위치는 코일의 두께 방향에 있어서 통신 성능이 낮아지는 방향으로 가변되지 않고 다른 부재(40)의 면에서 고정된다. 제 2 경계면(B2)은 제 1 경계면(B1)보다 코일의 면방향에서 아래쪽에 위치하지 않는다. 다른 부재(40)는 예를 들면, 전지 팩, 실드 케이스, 하우징의 내벽이다.
스페이서(25)는 제 2 자성체(21B)와 마찬가지로 사각형의 환형상의 평판이다. 또한, 스페이서(25)의 형상은, 제 2 자성체(21B)의 위치를 그 스페이서(25)가 규제할 수 있는 것이면, 사각형의 환형상의 평판에 한정되지 않는다. 예를 들면, 스페이서(25)는 제 2 자성체(21B)의 저면(하면)의 네모서리에만 배치되는 블록 형상을 가질 수 있다. 또, 스페이서(25)는, 예를 들어, 금속, 수지, 기판(유리 에폭시 기판, 플렉시블 기판)으로 이루어질 수 있다. 스페이서(25)를 형성하는 재질은 특별히 한정되지 않는다.
또, 도 26(c)에서는 스페이서(25)를 배치하는 대신에, 코일의 두께 방향에 있어서 제 2 자성체(21C)의 두께를 제 1 자성체(11B)의 두께 이상으로 되도록 한다. 이에 따라, 제 2 자성체(21B)의 위치는 코일의 두께 방향에 있어서 통신 성능이 낮아지는 방향으로 가변되지 않고 다른 부재(40)의 면에 고정된다. 제 2 경계면(B2)은 제 1 경계면(B1)보다 코일의 면방향에서 아래쪽에 위치하지 않는다.
(코일 유닛의 실시예)
다음으로, 제 6 실시 형태에 따른 코일 유닛의 성능이, 실제로 제작한 평가 샘플을 이용하여 측정된 2가지의 예시(예시 1, 2)를 설명하겠다. 도 27은 예시 1로서 제 2 자성체(21B)의 저면(하면)에 접촉하도록 스페이서(25)를 배치한 경우의 코일 유닛의 구성을 나타내는 도면이다. 도 27(a) 및 (b)는 예시 1에 따른 코일 유닛의 치수의 일례를 나타내는 도면이다. 도 27(c)는 예시 1에 따른 코일 유닛의 평면도이다. 도 27(d)는 도 27(c)의 A―A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다. 도 27(e)는 도 27(d)의 영역(g)의 확대도이다.
도 27(a)는 제 1 자성체(11)의 면상에 적층된 제 1 코일(12)을 나타내고, 도 27(b)는 제 2 자성체(21B)의 면상에 적층된 제 2 코일(22)을 나타낸다. 기판(30)은 도 19와 동일하기 때문에 그의 설명을 생략하겠다. 도 27(c)는 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)을 조합하여 공존시킨 예시 1에 따른 코일 유닛을 도시하고, 도 27(d)는 도 27(c)에서 나타낸 코일 유닛의 A―A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이고, 도 27(e)는 도 27(d)의 제 1 경계면(B1)과 제 2 경계면(B2)의 확대도이다.
예시 1에 따른 코일 유닛은 도 27(e)에 도시된 바와 같이, 제 1 경계면(B1)이 제 2 경계면(B2)과 실질적으로 동일 평면으로 되도록 형성된다.
예시 1에서, 제 1 자성체(11)는 30㎜의 일변(a＝30㎜)을 가진 정사각형이고, 제 1 코일(12)은 29㎜의 외경(b)을 가진 원형상이며, 제 2 자성체(21)는 40㎜의 일변(c)을 가진 정사각형의 대략 중앙 부분으로부터 31㎜의 일변(d)을 가진 정사각형을 잘라낸 형상이다. 또, 코일 유닛의 두께(e)는 0. 8㎜이다.
이 경우, 제 1 자성체(11)와 제 1 코일(12)은 그들의 외주 치수가 서로 실질적으로 일치하도록 겹쳐져 있으며, 제 2 자성체(21B)와 제 2 코일(22)은 그들의 외주 치수가 서로 실질적으로 일치하도록 겹쳐져 있다. 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)은 서로 겹쳐지지 않도록 제공된다. 특히, 제 1 코일(12)은 원형이고, 제 2 코일(22)은 사각형이기 때문에 제 2 코일(22)의 네모서리 부분에서 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)간의 거리가 크다.
또한, 예시 1에 따른 코일 유닛에서는, 제 2 자성체(21B)의 위치가 코일의 두께 방향에 있어서 통신 성능이 낮아지는 방향으로 가변되는 것을 방지하기 위해, 제 2 자성체(21B)의 저면(하면)에 접촉하도록 제 2 자성체(21B)의 위치를 규제하기 위한 스페이서(25)가 배치된다. 이에 따라, 제 1 자성체(11)의 저면(하면)과 스페이서(25)의 저면(하면)이 동일 평면으로 되고, 대향하는 다른 부재(40)(예를 들면, 전지 팩, 실드 케이스, 하우징의 내벽 등)와 접촉한 상태로 된다.
도 28은 제 2 자성체(21C)의 두께가 제 1 자성체(11)의 두께와 실질적으로 동등한 경우의 예시 2에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 도면이다. 도 28(a) 및 (b)는 예시 2에 따른 코일 유닛의 치수의 일례를 나타내는 도면이다. 도 28(c)는 예시 2에 따른 코일 유닛의 평면도이다. 도 28(d)는 도 15(c)의 A―A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다. 도 28(e)는 도 28(d)의 영역(h)의 확대도이다.
예시 2에 따른 코일 유닛의 치수는 스페이서(25)가 생략되어 있는 것 및 제 2 자성체의 두께가 다른 것을 제외하고, 상기한 예시 1에 따른 코일 유닛의 치수와 같다. 따라서, 도 28(a) 내지 (c)의 설명에 대해서는 생략한다.
도 28(d)는 도 28(c)에 도시된 예시 2에 따른 코일 유닛의 단면도이고, 도 28(e)는 도 28(d)의 영역(h), 즉, 제 1 경계면(B1)과 제 2 경계면(B2)의 확대도이다. 도 28(d) 및 (e)에 도시된 바와 같이, 제 2 자성체(21C)의 두께는 제 1 자성체(11)의 두께와 대략 동등하다. 따라서, 제 2 자성체(21C)의 저면(하면)과 제 1 자성체(11)의 저면(하면)이 동일 평면으로 되고, 대향하는 다른 부재(40)(예를 들면, 전지 팩, 실드 케이스, 하우징의 내벽 등)의 평탄한 면과 접촉한 상태로 된다.
도 29는 예시 1 및 2에 관련되는 각 코일 유닛의 성능으로서, 비접촉 전력 전송 시의 전력 전송 효율 및 비접촉 무선 통신 시의 최대 통신 거리를 측정한 결과를 나타내는 도면이다. 도 29(a)는 전력 전송 효율의 측정 결과를 나타낸다. 도 29(b)는 최대 통신 거리의 측정 결과를 나타낸다. 전력 전송 효율은 코일만의 전송 효율이 아니고, 도 18에 나타낸 바와 같은 충전기의 AC 전원 회로의 DC 입력으로부터 휴대 무선 단말의 DC 출력까지의 충전 시스템 전체의 효율을 측정했다.
도 29(a)에 도시된 바와 같이, 제 4 실시 형태의 예시에 따른 코일 유닛(도 19 참조)에서는 전력 전송 효율, 즉, 제 1 코일(12)에 의한 충전 효율은 38. 1[％]이었다. 한편, 제 6 실시 형태의 예시 1 및 2에 따른 각 코일 유닛에서는(도 27 및 도 28 참조), 제 1 코일(12)에 의한 충전 효율은 각각 38. 2[％] 및 38. 1[％]이었다. 이와 같이, 각 코일 유닛 간의, 전력 전송 효율에는 차이가 없다.
도 29(b)에 도시된 바와 같이, 제 4 실시 형태의 예시에 따른 코일 유닛에서는(도 19 참조), 최대 통신 거리가 128[㎜]이고, 불감 영역(널 영역)은 발생하지 않았다. 한편, 제 6 실시 형태의 예시 1 및 2에 따른 각 코일 유닛에 있어서는(도 27 및 도 28 참조), 제 2 코일(22)에 의해 획득된 최대 통신 거리가 128[㎜]이고, 불감 영역(널 영역)은 발생하지 않았다. 이와 같이, 각 코일 유닛 간의, 최대 통신 거리의 측정 성능에는 차이가 없다. 한편, 도 25(d)에 도시된 바와 같이, 제 2 자성체의 위치가 가변하기 때문에 제 2 경계면(B2)이 코일의 두께 방향에 있어서 제 1 경계면(B1)보다 아래쪽에 위치해 있는 경우, 최대 통신 거리는 117[㎜]이었다.
이와 같이, 제 6 실시 형태에 따르면, 제 2 자성체(21B)의 저면(하면)에 접촉하도록 스페이서(25)를 제공하거나, 또는 제 2 자성체(21C)의 두께를 제 1 자성체(11)의 두께 이상으로 하기 때문에, 코일이 두께 방향에 있어서의 제 2 자성체(21B, 21C)의 위치가 규제된다. 이에 따라, 본 실시 형태에 따른 코일 유닛은 제 2 자성체의 위치가 코일의 두께 방향에 있어서 통신 성능이 낮아지는 방향으로 가변되는 것을 방지할 수 있고, 제 2 코일의 통신 성능(예를 들면, 최대 통신 거리)을 안정화시킬 수 있다.
또한, 부재(40)의 면은 평탄한 면이 아니어도 좋다. 도 30은 부재(40)의 면이 평탄한 면이 아닌 경우의 코일 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 30(a) 및 (b)는 다른 부재(40A)의 면에 있어서, 제 2 자성체(21B)와 마주하는 면(40A1)이 제 1 자성체(11B)와 마주하는 면(40A2)보다 코일의 두께 방향에 있어서 높은 경우의 단면도를 나타낸다. 도 30(a)의 경우, 부재(40A)의 단차(m)의 높이와, 스페이서(25)의 두께와, 제 2 자성체(21B)의 두께의 총합은 제 1 자성체(11B)의 두께 이상이다. 도 30(b)의 경우, 부재(40A)의 단차(m)의 높이와 제 2 자성체(21C)의 두께의 총합은 제 1 자성체(11B)의 두께 이상으로 된다.
한편, 도 30(c) 및 (d)는 다른 부재(40B)의 면에 있어서, 제 2 자성체(21C)와 마주하는 면(40A3)이 제 1 자성체(11C)와 마주하는 면(40A4)보다 코일의 두께 방향에 있어서 아래쪽에 위치하는 경우의 단면도를 나타낸다. 도 30(c)의 경우, 스페이서(25)의 두께와 제 2 자성체(21C)의 두께의 총합은 제 1 자성체(11C)의 두께와 부재(40B)의 단차(n)의 높이의 총합 이상이다. 도 30(d)의 경우, 제 2 자성체(21C)의 두께는 제 1 자성체(11C)의 두께와 부재(40B)의 단차(n)의 높이의 총합 이상이다.
이와 같이, 부재(40)가 평탄한 면이 아니고, 코일 유닛의 저면에 대응하는 형상을 가진 경우, 부재(40)의 면의 높이 차이를 고려하여 제 2 경계면(B2)의 높이가 제 1 경계면(B1)의 높이 이상으로 된다. 그러므로, 스페이서(25)의 두께 또는 제 2 자성체(21B, 21C)의 두께를 조절할 수 있다.
코일 형상은 특별히 한정되지 않는다. 코일 형상은, 예를 들어, 사각형, 원형, 타원형 등의 임의의 형상이어도 좋다.
또, 상기한 제 6 실시 형태에서는 제 2 자성체(21)의 두께가 제 1 자성체(11)의 두께 이하인 경우에 스페이서(25)가 제공된다. 그러나, 제 2 자성체(21)의 두께가 제 1 자성체(11)의 두께 이상이면, 제 2 자성체(21)의 하부에 스페이서가 제공될 수 있다. 이 경우, 제 2 코일(22)의 통신 성능을 안정화시킬 수 있다.
또, 상기한 실시 형태에서는 설명을 알기 쉽게 하기 위해, 코일 유닛이 상하 방향으로 배치되어 있다. 그러나, 코일 유닛이 좌우 방향과 같이, 임의의 방향으로 배치되어도 좋다.
(제 7 내지 제 9의 각 실시 형태의 도달 경위)
상기의 PTL 1의 구성에서는 2개의 코일이 2중의 고리를 형성하도록 배치되어 있기 때문에 코일의 배치 면적이 커진다. 또, 각 코일의 성능을 고려하지 않고 복수의 코일을 단순히 병렬로 제공하는 것만으로는 코일 간의 전자기 결합으로 인해 성능 악화가 예상된다. 특히, 코일을 포함하는 단말의 크기를 줄이기 위해 복수의 코일을 근접하여 배치시킨 경우, 코일 간의 전자기 결합에 기인하여 전력 전송 효율 및 통신 거리와 같은 성능이 악화한다.
또, PTL 1에는 2개의 코일을 이용하는 경우의 무선 카드의 제조 공정을 간소화하는 기술이 언급되어 있지 않다. 비접촉 충전 기능 및 비접촉 무선 통신 기능을 포함하는 휴대 무선 단말은 향후 보급될 가능성이 높다. 이와 같은 휴대 무선 단말을 양산하는 경우에, 2개의 코일의 성능 악화를 방지하는 것과 함께, 간단히 제조할 수 있는 각 코일의 배치가 고려된다.
제 7 내지 제 9의 각 실시 형태는 상기한 관련 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 비접촉 무선 통신용 코일 및 비접촉 전력 전송용 코일과 같은 복수의 코일을 공존시키는 경우에, 각 코일의 성능 악화를 방지하면서 소형으로 간단히 제조 가능하게 하는 전송 코일 및 휴대 무선 단말을 설명하겠다.
이하의 제 7 내지 제 9의 실시 형태에서는 본 발명에 따른 전송 코일 및 이를 포함하는 휴대 무선 단말의 일례로서, 비접촉 무선 통신용 코일과 비접촉 전력 전송용 코일을 포함하는 전송 코일로서 작용하는 코일 유닛과, 이 코일 유닛을 포함하는 휴대 무선 단말의 구성예가 주어진다.
(제 7 실시 형태)
도 31은 제 7 실시 형태에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 32는 제 7 실시 형태에 따른 코일 유닛의 단면도이다. 도 32(a)는 도 31의 A―A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다. 도 32(b)는 도 31의 B―B’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다. 또한, 도 32(a)의 화살표 H의 방향은 본 실시 형태에 따른 코일 유닛을 포함하는 휴대 무선 단말의 배면 하우징의 내벽측을 향하는 방향을 나타내고, 도 32(a)의 화살표 H와 반대측의 방향은 휴대 무선 단말의 하우징 내부측, 즉, 전면 하우징의 내부측을 향하는 방향을 나타낸다.
본 실시 형태에 따른 코일 유닛은 사전 설정된 투자율을 갖는 제 1 자성체(11)와, 비접촉 전력 전송용 코일로서 기능하는 제 1 코일(12)과, 제 1 자성체(11)의 사전 설정된 투자율과 다른 투자율을 갖는 제 2 자성체(21)와, 비접촉 무선 통신용 코일로서 기능하는 제 2 코일(22)을 구비한다. 본 실시 형태에 따른 코일 유닛에 있어서, 제 1 자성체(11)는 제 1 코일(12)에 대응하여 제공되고, 제 2 자성체(21)는 제 2 코일(22)에 대응하여 제공된다.
제 1 자성체(11)는 사각형의 평판 형상을 가진다. 그 평판의 한쪽(휴대 무선 단말의 배면 하우징의 내벽과 마주하는 면)의 면상에 제 1 코일(12)이 배치된다. 그 평판의 다른쪽(휴대 무선 단말의 하우징 내부와 마주하는 면)의 면상에는 전지 팩 또는 실드 케이스(비도시)가 배치된다. 제 1 자성체(11)는 예를 들면, 페라이트와 같은 투자율이 1보다도 높은 재료로 이루어진다. 제 1 자성체(11)의 상대 투자율(μr1)은 예를 들면, 200 내지 2000이다.
제 1 코일(12)은 도체의 권선이 타원 환형상으로 감아져서 이루어지는 코일이고, 충전용의 코일로서 작용하며, 외부의 충전기로부터 공급(전송)되는 전력을 수신한다. 제 1 코일(12)의 공진 주파수(f1)는, 예를 들어, 제 1 코일(12)에 병렬 또는 직렬로 접속한 콘덴서에 의해 조정한 주파수이고, 예를 들면, 약 100kHz 정도이다.
제 2 자성체(21)는 사각형의 환형상의 평판이다. 그 평판의 한쪽면(휴대 무선 단말의 하우징 내부와 마주하는 면)이 제 1 자성체(11)의 평판의 한쪽면(휴대 무선 단말의 배면 하우징의 내벽과 마주하는 면)상에 접촉하도록 배치된다. 또한, 제 2 자성체(21)의 다른쪽 면(휴대 무선 단말의 배면 하우징의 내벽과 마주하는 면)상에는 도 32(a)의 화살표 H의 반대 방향측(휴대 무선 단말의 하우징 내부와 마주하는 면)의 기판(30)의 일측면에 제공된 제 2 코일(22)이 배치된다. 또한, 제 2 자성체(21)의 전체면은 제 1 코일(12)의 외주부보다도 외측에 배치되고, 제 2 자성체(21)의 외경은 제 1 자성체(11)의 외경과 실질적으로 동일하다. 제 2 자성체(21)는 예를 들면, 페라이트와 같은 투자율이 1보다도 높은 재료로 이루어진다. 제 2 자성체(21)의 상대 투자율(μr2)은 예를 들면, 10 내지 300이다.
제 2 코일(22)은 도 32(a)의 화살표 H의 반대측 방향(휴대 무선 단말의 하우징 내부와 마주하는 면)으로 마주하는 기판(30)의 면상에 형성된 도체의 배선 패턴에 의해 사각형 환형상으로 감아져서 이루어지는 코일이다. 제 2 코일(22)은 비접촉 무선 통신용의 코일로서 작용하며, 리더／라이터 장치와 같은 외부 기기로/로부터 데이터를 송수신한다. 제 2 코일(22)의 공진 주파수(f2)는 예를 들어 제 2 코일(22)에 병렬 또는 직렬로 접속한 콘덴서에 의해 조정한 주파수이고, 예를 들면, 13. 56MHz 정도이다.
기판(30)은 예를 들면, 유리 에폭시 수지 또는 가요성 프린트된 기판을 이용하여 형성된다. 도 32(a)의 화살표 H의 방향으로 마주하는 기판(30)의 면상에는 예를 들면, ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)로 형성된 휴대 무선 단말의 배면 하우징이 배치된다. 기판(30)의 일단부에는 제 1 코일(12)용의 한쌍의 제 1 단자(31)와 제 2 코일(22)용의 한쌍의 제 2 단자(32)가 도체의 배선 패턴에 의해 형성된다. 제 1 단자(31)는 배선 패턴을 통하여 제 1 코일(12)과 접속되고, 제 2 단자(32)는 기판(30)의 배선 패턴에 의하여 제 2 코일(22)과 접속된다. 또한, 도 32(a) 및 (b)에는 도면의 간략화를 위해, 제 1 단자(31) 및 제 2 단자(32)로부터 제 1 코일(12) 및 제 2 코일(22)로의 각각의 배선 패턴의 도시는 생략된다.
본 실시 형태에 따른 코일 유닛은 코일의 두께 방향(도 32의 상하 방향)에 있어서, 도 32의 하측으로부터 화살표 H방향(휴대 무선 단말의 배면 하우징의 내벽측의 방향)으로 제 1 자성체(11)가 제공되고, 제 1 자성체(11)의 면상에 제 1 코일(12) 및 제 2 자성체(21)가 적층된다. 또, 제 2 자성체(21)의 면상에는 코일의 두께 방향에 있어서, 도 32의 하측으로부터 화살표 H방향(휴대 무선 단말의 배면 하우징의 내벽측의 방향)으로 제 2 코일(22) 및 기판(30)이 순차적으로 적층된다. 본 실시 형태에 따른 코일 유닛을 휴대 무선 단말에 제공하는 경우, 제 2 코일(22)보다 위에 화살표 H방향으로 휴대 무선 단말의 배면 하우징이 위치하고, 해당 하우징 내에 코일 유닛이 수납된다. 따라서, 외부 기기측, 즉, 휴대 무선 단말의 배면 하우징의 내벽측에서 본 경우, 기판(30), 제 2 코일(22), 제 2 자성체(21) 및 제 1 코일(12), 제 1 자성체(11)가 순차적으로 적층된다. 이와 같이, 복수의 자성체를 코일상에 적층하되, 코일들을 근접 배치하면, 양 코일간의 전자기 결합에 기인한 성능 악화를 방지할 수 있고, 각 코일의 성능을 보장하면서 코일의 배치 면적을 작게 할 수 있다. 따라서, 휴대 무선 단말의 크기를 줄일 수 있다.
이때, 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)은 코일의 두께 방향에 있어서 서로 겹쳐지지 않도록 배치되는 것이 바람직하다. 또, 제 1 코일(12)은 타원형이고, 제 2 코일은 사각형이기 때문에, 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)은 제 2 코일(22)의 네모서리 부분에서 서로 겹쳐지지 않는다. 제 2 코일(22)은 네모서리 부분에서 제 1 코일(12)의 외측에 위치해 있다. 이와 같은 구성에 따르면 양 코일간의 전자기 결합을 저감할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 있어서, 제 1 코일(12) 및 제 2 코일(22)간의 공진 주파수의 관계는 제 1 코일(12)의 공진 주파수가 제 2 코일(22)의 공진 주파수보다도 낮도록(f1＜f2) 수립된다. 제 1 자성체(11) 및 제 2 자성체(21)의 각 투자율의 관계는 제 1 자성체(11)의 투자율이 제 2 자성체(21)의 투자율보다도 높도록(상대 투자율(μr1＞μr2)) 수립되는 것이 바람직하다. 상기와 같이, 제 1 코일(12), 제 2 코일(22) 및 제 1 자성체(11), 제 2 자성체(21)의 각 특성을 설정함으로써 양 코일간의 전자기 결합에 기인한 성능 악화를 보다 효과적으로 저감할 수 있다.
다음으로, 본 실시 형태에 따른 코일 유닛의 동작 시의 작용을 설명한다. 도 33(a)는 도 31의 A―A’선을 따라 취득한 단면의 위치(도 32(a)의 위치)에서의, 제 1 코일(12)의 동작 시에 있어서의 코일 유닛의 자계 분포를 나타내는 도면이다. 도 33(b)는 도 31의 A―A’선을 따라 취득한 단면의 위치(도 32(a)의 위치)에서의, 제 2 코일(22)의 동작 시에 있어서의 코일 유닛의 자계 분포를 나타내는 도면이다. 도 34(a)는 도 31의 B―B’선을 따라 취득한 단면의 위치(도 32(b)의 위치)에서의, 제 1 코일(12)의 동작 시에 있어서의 코일 유닛의 자계 분포를 나타내는 도면이다. 도 34(b)는 도 31의 B―B’선을 따라 취득한 단면의 위치(도 32(b)의 위치)에서의, 제 2 코일(22)의 동작 시에 있어서의 코일 유닛의 자계 분포를 나타내는 도면이다.
제 1 코일(12)의 동작 시, 즉, 전력 전송 시에는 도 33(a) 및 도 34(a)에 도시된 바와 같이, 제 1 코일(12)의 근처에 있어서, 자력선이 제 1 자성체(11)를 통과하여 공간으로 나오도록 자계가 발생한다. 이 경우, 제 1 코일(12)로부터 제 2 코일(22)로의 자계의 영향은 적다.
또, 제 2 코일(22)의 동작 시, 즉, 비접촉 무선 통신의 데이터 전송 시에는 도 33(b) 및 도 34(b)에 도시된 바와 같이, 제 2 코일(22)의 근처에 있어서, 자력선이 제 2 자성체(21)를 통과하여 공간으로 나오도록 자계가 발생한다. 이 경우, 제 2 코일(22)로부터 제 1 코일(12)로의 자계의 영향은 적다.
본 실시 형태에 있어서, 코일 유닛은 제 1 코일(12) 및 제 2 코일(22)이 서로 겹쳐지지 않는 영역을 갖기 때문에 코일 간의 전자기 결합이 작아진다. 특히, 도 34(a) 및 (b)와 같이, 양 코일이 서로 겹쳐져 있지 않은 코일의 네모서리의 영역에서는 전자기 결합을 충분히 작게 할 수 있다.
도 35는 본 실시 형태에 따른 코일 유닛을 포함하는 휴대 무선 단말과, 외부 기기로서의 충전기, 및 리더／라이터 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
휴대 무선 단말(50)은 충전용의 제 1 코일(12)과, 비접촉 무선 통신용의 제 2 코일(22)을 구비한다. 제 1 코일(12)은 비접촉 충전부(51)에 접속되고, 제 2 코일(22)은 비접촉 무선 통신부(52)에 접속된다. 제 1 코일(12)은 콘덴서(54)와 병렬로 접속되고, 또한, 비접촉 충전부(51)의 정류 회로(55)와 접속된다. 제 2 코일(22)은 콘덴서(56)와 병렬로 접속되고, 또한, 비접촉 무선 통신부(52)의 변복조 회로(57)와 접속된다. 비접촉 충전부(51) 및 비접촉 무선 통신부(52)는 제어 회로(53)에 접속된다. 제어 회로(53)는 각 부의 동작을 제어한다.
충전기(60)는 비접촉 전력 전송용 코일(63)을 구비한다. 비접촉 전력 전송용 코일(63)은 콘덴서(64)와 병렬로 접속되고, 또한, AC 전원 회로(61)와 접속된다. AC 전원 회로(61)는 제어 회로(62)와 접속되고, 제어 회로(62)에 의하여 충전용의 AC 전력의 출력이 제어된다.
리더／라이터 장치(70)는 비접촉 무선 통신용 코일(73)을 구비한다. 비접촉 무선 통신용 코일(73)은 콘덴서(74)와 병렬로 접속되고, 또한, 변복조 회로(71)와 접속된다. 변복조 회로(71)는 제어 회로(72)와 접속되고, 제어 회로(72)는 비접촉 무선 통신에 의해 전송된 데이터의 변조, 복조 동작을 제어한다.
상기의 구성에 있어서, 휴대 무선 단말(50)이 충전되는 경우에는, 충전기(60)의 비접촉 전력 전송용 코일(63)은 휴대 무선 단말(50)의 제 1 코일(12)과 근접하게 마주하도록 배치되고, 충전기(60)로부터 휴대 무선 단말(50)로 급전된다. 이 경우, 비접촉 전력 전송용 코일(63)과 제 1 코일(12)은 전자기 결합되고, 양 코일을 통하여 비접촉 방식으로 충전용의 전력이 전송된다. 비접촉 전력 전송용 코일(63)로부터 제 1 코일(12)로 급전하기 위한 공진 주파수(f1)는 제 1 코일(12)에 병렬로 접속한 콘덴서(54) 및 비접촉 전력 전송용 코일(63)에 병렬로 접속한 콘덴서(64)에 의하여 조정되고, 본 실시 형태에서는 100kHz이다. AC 전원 회로(61)에서 발생하여 출력된 AC 전력은 비접촉 전력 전송용 코일(63)로부터 제 1 코일(12)로 전송되고, 휴대 무선 단말(50)에서 수신된다. 전송된 AC 전력은 정류 회로(55)에서 DC 전력으로 정류되고, 그 DC 출력은 전지부(58)에 공급된다. 이러한 방식으로 휴대 무선 단말(50)이 충전된다. 또한, DC 출력은 각 부의 동작 전원으로서 휴대 무선 단말(50) 내의 회로에 공급된다.
비접촉 무선 통신을 실시하는 경우에, 리더／라이터 장치(70)의 비접촉 무선 통신용 코일(73)은 휴대 무선 단말(50)의 제 2 코일(22)과 근접하여 마주하도록 배치되고, 리더／라이터 장치(70)와 휴대 무선 단말(50)의 사이에서 데이터가 송수신된다. 이 경우, 비접촉 무선 통신용 코일(73)과 제 2 코일(22)은 서로 전자기 결합되고, 양 코일을 통하여 비접촉 무선 통신에 의해 데이터가 전송된다. 비접촉 무선 통신용 코일(73)과 제 2 코일(22)간의 통신을 위한 공진 주파수(f2)는 제 2 코일(22)에 병렬로 접속된 콘덴서(56) 및 비접촉 무선 통신용 코일(73)에 병렬로 접속된 콘덴서(74)에 의하여 조정되고, 본 실시 형태에서는 13. 56MHz이다. 리더／라이터 장치(70)로부터 휴대 무선 단말(50)로 전송되는 데이터는 변복조 회로(71)에서 변조된다. 변조된 데이터는 비접촉 무선 통신용 코일(73)로부터 제 2 코일(22)로 전송되고, 휴대 무선 단말(50)에서 수신된다. 전송된 데이터는 휴대 무선 단말(50)의 변복조 회로(57)에서 복조된다. 휴대 무선 단말(50)로부터 리더／라이터 장치(70)로 전송되는 데이터는 변복조 회로(57)에서 변조된다. 변조된 데이터는 제 2 코일(22)로부터 비접촉 무선 통신용 코일(73)로 전송되고, 리더／라이터 장치(70)에서 수신된다. 전송된 데이터는 리더／라이터 장치(70)의 변복조 회로(71)에서 복조된다. 이와 같이, 휴대 무선 단말(50)의 비접촉 무선 통신 기능을 이용하면, 리더／라이터 장치(70)가 휴대 무선 단말(50)로/로부터 비접촉 무선 통신을 이용하여 데이터를 쓰고 읽을 수 있다.
(코일 유닛의 실시예)
다음으로, 본 실시 형태에 따른 코일 유닛의 성능이, 실제로 제작한 평가 샘플을 이용하여 측정된 실시 예를 설명하겠다. 도 36(a) 및 (b)는 예시에 따른 코일 유닛의 치수의 일례를 나타내는 도면이다. 도 36(c)는 예시에 따른 코일 유닛의 평면도이다. 도 36(d)는 도 36(c)의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다. 즉, 도 36(a)는 제 1 자성체(11)의 면상에 적층된 제 1 코일(12)만을 도시하고, 도 36(b)는 제 2 자성체(21)의 면상에 적층된 제 2 코일(22)만을 도시하며, 도 36(c)는 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)을 조합하여 공존시킨 코일 유닛을 도시하고, 도 36(d)는 도 36(c)에서 나타낸 코일 유닛의 단면을 도시한다.
실시예에서, 제 1 자성체(11)는 40㎜의 일변(a)을 가진 정사각형이고, 제 1 코일(12)은 29㎜의 외경(b)을 가진 원형상이며, 제 2 자성체(21)는 40㎜의 일변(c)을 가진 정사각형의 실질적으로 중앙 부분으로부터 30㎜의 일변(d)을 가진 정사각형을 잘라낸 형상이고, 코일 유닛의 두께(e)는 1. 0㎜로 하였다. 이 경우, 제 1 자성체(11)와 제 2 자성체(21)는 그들의 외주 치수가 실질적으로 일치하여 겹쳐져 있으며, 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)은 겹쳐지지 않는다. 특히, 제 1 코일(12)은 원형이고, 제 2 코일(22)은 사각형이기 때문에 제 2 코일(22)의 네모서리 부분에서 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)의 거리가 크다.
도 37(a)는, 예시에 따른 코일 유닛의 성능으로서, 비접촉 전력 전송 시의 전력 전송 효율을 측정한 결과를 나타내는 도면이다. 도 37(b)는 예시에 따른 코일 유닛의 성능으로서, 비접촉 무선 통신 시의 최대 통신 거리를 측정한 결과를 나타내는 도면이다. 전력 전송 효율은 코일만의 전송 효율이 아니며, 도 35에 도시된 충전기의 AC 전원 회로의 DC 입력으로부터 휴대 무선 단말의 DC 출력까지의 충전 시스템 전체의 효율이 측정되었다.
도 36(d)로부터 제 2 코일(22)이 제거되고, 제 1 코일(12) 만이 제공된 상태에서는 전력 전송 효율이 37. 4[％]이었다. 또, 도 36(d)에 나타낸 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)을 공존시킨 상태에서는 전력 전송 효율이 38. 2[％]이었다. 이 경우, 2개의 코일을 공존시킨 상태이고, 제 1 코일(12)의 외측에 제 2 코일(22)이 배치되어 있어도, 비접촉 전력 전송에 있어서 전자기 결합에 기인한 성능 악화가 발생하지 않는다.
도 36(d)로부터 제 1 코일(12)이 제거되고 제 2 코일(22) 만이 제공된 상태에서는 최대 통신 거리가 141[㎜]이고, 불감 영역(널 영역)은 발생하지 않았다. 또, 도 36(d)에 나타낸 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)을 공존시킨 상태에서는 최대 통신 거리가 130[㎜]이고, 불감 영역(널 영역)은 발생하지 않았다. 이 경우, 2개의 코일을 공존시키고, 제 2 코일(22)의 근처에 제 1 코일(12)을 배치하더라도, 비접촉 무선 통신에 있어서 전자기 결합에 기인한 성능 악화가 발생하지만, 후술하는 비교예에 비해서는 악화량이 적게 된다.
(코일 유닛의 비교예)
다음으로, 본 실시 형태에 따른 코일 유닛의 성능과 대비하기 위한 비교예에 따른 코일 유닛의 성능이 평가 샘플을 이용하여 측정된다. 도 38(a) 및 (b)는 비교예에 따른 코일 유닛의 치수의 일례를 나타내는 도면이다. 도 38(c)는 비교예에 따른 코일 유닛의 평면도이다. 도 38(d)는 도 38(c)의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다. 즉, 도 38(a)는 제 1 자성체(11)의 면상에 적층된 제 1 코일(12)만을 도시하고, 도 38(b)는 제 2 자성체(21)의 면상에 적층된 제 2 코일(22)만을 도시하며, 도 38(c)는 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)을 조합하여 공존시킨 코일 유닛을 도시하고, 도 38(d)는 도 38(c)에서 나타낸 코일 유닛의 단면을 도시한다.
비교예에서, 제 1 자성체(11)는 40㎜의 일변(a)을 가진 정사각형이고, 제 1 코일(12)은 29㎜의 외경(b)을 가진 원형상이며, 제 2 코일(22)은 40㎜의 일변(c)을 가진 정사각형의 실질적인 중앙 부분으로부터 30㎜의 일변(d)을 가진 정사각형을 잘라낸 형상의 범위 내로 형성되고, 제 2 코일(22)과 제 1 자성체(11)는 밀착되며, 코일 유닛의 두께(e)는 0. 8㎜로 하였다. 이 경우, 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)은 서로 겹쳐지지 않도록 제공된다. 특히, 제 1 코일(12)은 원형이고, 제 2 코일(22)은 사각형이기 때문에 제 2 코일(22)의 네모서리 부분에서 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)의 거리는 크다.
도 39(a)는 비교예에 따른 코일 유닛의 성능으로서, 비접촉 전력 전송 시의 전력 전송 효율을 측정한 결과를 나타내는 도면이다. 도 39(b)는 비교예에 따른 코일 유닛의 성능으로서, 비접촉 무선 통신 시의 최대 통신 거리를 측정한 결과를 나타내는 도면이다. 전력 전송 효율은 코일만의 전송 효율이 아니며, 도 35에 도시된 충전기의 AC 전원 회로의 DC 입력으로부터 휴대 무선 단말의 DC 출력까지의 충전 시스템 전체의 효율이 측정되었다.
도 38(d)로부터 제 2 코일(22)이 제거되고, 제 1 코일(12) 만이 제공된 상태에서는 전력 전송 효율이 39. 1[％]이었다. 또, 도 38(d)에 나타낸 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)을 공존시킨 상태에서는 전력 전송 효율이 38. 8[％]이었다. 이 경우, 예시에 따른 코일 유닛과 비교예에 따른 코일 유닛간의 전력 전송 성능에 있어서는 큰 차이가 없다.
도 38(d)로부터 제 1 코일(12)이 제거되고, 제 2 코일(22) 만이 제공된 상태에서는 제 2 자성체가 제공되지 않았고, 제 2 코일(22)이 제 1 자성체에 밀착되었다. 따라서, 최대 통신 거리가 131[㎜]이었고, 불감 영역(널 영역)은 발생하지 않았다. 또, 도 38(d)에 나타낸 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)을 공존시킨 상태에서는 최대 통신 거리가 117[㎜]이었고, 불감 영역(널 영역)은 발생하지 않았다. 이 경우, 2개의 코일이 공존하고, 제 2 코일(22)에 대응하여 제 2 자성체(21)가 제공되지 않기 때문에 코일 간의 전자기 결합에 의해 더욱 최대 통신 거리가 줄어든다.
이에 따라, 예시에 따른 코일 유닛에 있어서 제 2 코일에 대응하는 제 2 자성체(21)가 제 1 자성체(11)의 면상의, 제 1 코일(12)보다 외측에 제공되기 때문에, 비접촉 무선 통신에 있어서 전자기 결합의 발생을 방지하고, 최대 통신 거리를 향상시킬 수 있다.
이와 같이 본 실시 형태에 따르면, 제 1 코일(12) 및 제 2 코일(22)과 같이 복수의 코일을 공존시키는 경우에, 코일 간의 전자기 결합을 저감할 수 있고, 전자기 결합에 기인한 성능 악화를 방지할 수 있다. 또, 이와 같이 복수의 자성체를 코일상에 적층하고 코일을 서로 근접 배치하면, 배치 면적을 삭감할 수 있고, 성능 악화가 적은 소형 코일을 간단히 제조 가능하다. 이 때문에, 본 실시 형태의 비접촉 무선 통신용 코일을 포함하는 코일 유닛을 구비하는 휴대 무선 단말에 있어서, 휴대 무선 단말의 크기를 줄이면서 비접촉 전력 전송 시와 비접촉 무선 통신 시에 성능 악화를 방지할 수 있다. 소형으로 간단히 제조 가능한 코일 유닛을 이용함으로써 원하는 성능(전력 전송 성능 및 통신 성능)을 얻는 것이 가능하게 된다.
(제 8 실시 형태)
도 40은 제 8 실시 형태에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 41(a)는 도 40의 A－A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다. 도 41(b)는 도 40의 B－B’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다. 또한, 도 40 및 도 41(a) 및 (b)의 설명에서는 도 31 및 도 32에 나타낸 제 7 실시 형태와 동일한 구성 요소에 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 또한, 도 41(a), (b)에는 도면의 간략화를 위해, 제 1 단자(31) 및 제 2 단자(32)로부터 제 1 코일(12) 및 제 2 코일(22)로의 배선 패턴이 도시 생략된다.
제 8 실시 형태는 제 7 실시 형태에 따른 제 2 자성체(21) 및 제 2 코일(22)의 형상을 변경한 예이다. 제 1 자성체(11A) 및 제 1 코일(12A)은 제 7 실시 형태와 실질적으로 동일한 구성이다. 즉, 제 1 자성체(11A)는 사각형의 평판 형상이고, 제 1 코일(12A)은 도체의 권선이 타원 환형상으로 감아져서 이루어지는 코일이다. 제 2 자성체(21A)는 타원 환형상의 평판이고, 제 2 코일(22A)은 도 41의 화살표 H의 반대측 방향에 마주하는 기판(30A)의 면상에 형성된 도체의 배선 패턴에 의해 타원 환형상으로 감아져서 이루어지는 코일이다.
본 실시 형태에 따른 코일 유닛은 제 7 실시 형태와 마찬가지로, 코일의 두께 방향(도 41(a), (b)의 상하 방향)에 있어서, 도 41의 하측으로부터 화살표 H방향(휴대 무선 단말의 배면 하우징의 내벽을 향하는 방향)으로 제 1 자성체(11A)가 제공되고, 제 1 자성체(11A)의 면상에 제 1 코일(12A) 및 제 2 자성체(21A)가 적층된다. 또, 제 2 자성체(21A)의 면상에는 코일의 두께 방향에 있어서, 도 41의 하측으로부터 화살표 H방향(휴대 무선 단말의 배면 하우징의 내벽을 향하는 방향)으로 제 2 코일(22A) 및 기판(30A)이 순차적으로 적층된다. 외부 기기측, 즉, 휴대 무선 단말의 배면 하우징의 내벽측에서 본 경우, 기판(30A), 제 2 코일(22A), 제 2 자성체(21A) 및 제 1 코일(12A), 제 1 자성체(11A)가 순차적으로 적층된다.
제 1 코일(12A)과 제 2 코일(22A)은 코일의 두께 방향에서 서로 겹쳐지지 않도록 배치된다.
이와 같은 구성에 따르면, 제 7 실시 형태와 마찬가지로, 2개의 코일이 서로 근접하여 공존하는 경우에도, 양 코일간의 전자기 결합을 저감할 수 있고, 전자기 결합에 기인한 성능 악화를 방지할 수 있다. 또, 2개의 코일이 공존하도록 배치되기 때문에 휴대 무선 단말의 크기를 줄일 수 있다.
(제 9 실시 형태의 도달 경위)
제 1 코일과 제 2 코일간의 위치 어긋남이 발생한 경우, 즉, 제 1 코일과 제 2 코일간의 거리(간격)가 좁아지도록 위치 어긋남이 발생한 경우, 코일 유닛의 성능이 악화하는 것을 도 42 및 도 43을 참조하여 설명하겠다.
도 42는 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)간의 간격을 설명하는 도면이다. 여기에서는, 코일 유닛의 각 부의 부호를 제 7 실시 형태와 같은 부호를 이용하여 설명한다.
도 42(a)는 코일 유닛의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 42(b)는 도 42(a)의 영역(g)의 확대도로서, 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)간의 간격은 적정하다. 도 42(c)는 도 42(a)의 영역(g)의 확대도로서, 제 1 코일(12)과 제 2 코일간의 간격이 좁아지도록 위치 어긋남이 발생하고 있다.
구체적으로, 도 42(b)의 오른쪽 상부에 있어서, 제 2 코일(22)이 제공된 제 2 자성체(21)의 좌단부와 제 1 코일(12)의 우단부간의 간격은 1. 20㎜이다. 또한, 도 42(b)의 왼쪽 하부에 있어서, 제 2 코일(22)이 제공된 제 2 자성체(21)의 상단부와 제 1 코일(12)의 하단부의 간격은 1. 08㎜이다. 도 42 및 도 43의 설명에 있어서, 도 42(b)에 도시된 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)간의 간격이 유지되는 배치 조건을 조건(a)로 한다.
도 42(c)의 오른쪽 상부에 있어서, 제 2 코일(22)이 제공된 제 2 자성체(21)의 좌단부와 제 1 코일(12)의 우단부의 간격은 0. 01㎜이고, 또한, 도 42(c)의 왼쪽 하부에 있어서, 제 2 코일(22)이 제공된 제 2 자성체(21)의 상단부와 제 1 코일(12)의 하단부의 간격은 0. 01㎜이다. 도 42 및 도 43의 설명에 있어서, 도 42(c)에 도시된 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)간의 간격은 도 42(b)에 도시된 간격에 비하여 상대적으로 좁아져 있는 배치 조건을 조건(b)로 한다.
도 43(a)는 조건(a, b)에 있어서의 측정 결과를 나타내는 테이블이다. 도 43(b)는 조건(a, b)하의 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 이 측정은 코일 유닛이 동판의 위에 탑재된 경우와 탑재되지 않은 경우에 실행되었다. 도 43(a)에 도시된 테이블은 인덕턴스(L값), 저항값(R값) 및 공진 주파수의 측정값을 나타낸다. 도 43(b)에 도시된 그래프는 동판이 없는 경우에 있어서의 공진 주파수의 변화를 나타낸다. 도 43(b)의 가로축은 주파수를 나타내고, 세로축은 통과 특성을 나타내는 S파라미터ㆍS21특성을 나타낸다.
도 43(a) 및 (b)에서는 동판이 있는 경우와 동판이 없는 경우의 모두에 있어서 조건(a)하의 본래의 공진 주파수가 13. 56MHz이고, 조건(b)하의 공진 주파수는 13. 66(13. 67)MHz이다. 공진 주파수들간의 차이는 약 100kHz이다. 이와 같이, 제 2 코일 및 제 1 코일 간의 위치 어긋남에 기인하여 공진 주파수가 어긋나 버린다. 그러므로, 코일 유닛의 성능, 즉, 비접촉 전력 전송 시에 있어서의 전력 전송 효율과 비접촉 무선 통신 시에 있어서의 최대 통신 거리가 악화하게 된다.
(제 9 실시 형태)
제 9 실시 형태에서는 코일 유닛을 조립할 때, 제 2 코일과 제 1 코일의 사이에서 위치 어긋남이 발생하지 않는다. 즉, 제 9 실시 형태에서는 코일 유닛을 조립할 때에 제 1 코일과 제 2 코일간의 간격이 사전 설정된 간격 이상이고, 각 코일의 위치 어긋남에 의한 성능 악화가 방지되는 코일 유닛의 예가 설명된다.
우선, 코일 유닛의 조립에 대하여 간단히 설명한다. 도 44(a) 내지 (c)는 코일 유닛의 조립의 흐름을 설명하는 단면도이다. 도 44(a)는 코일 유닛의 조립의 제 1 공정의 일례이고, 도 44(b)는 코일 유닛의 조립의 제 1 공정의 다른 일례이며, 도 44(c)는 조립된 코일 유닛을 나타낸다.
제 1 공정의 일례 또는 다른 일례의 전에, 기판(30) 상에 동박 패턴(금속 패턴)으로서 형성된 제 2 코일(22)을 제 2 자성체(21)의 면에 부착한 부분 코일 유닛을 준비해 둔다.
도 44(a)에 도시된 제 1 공정의 일례에서는 제 1 자성체(11)의 면상에 제 1 코일(12)이 부착되고, 제 1 코일(12)의 외측에 위치하도록 부분 코일 유닛이 제 1 자성체(11)의 면에 부착된다.
한편, 도 44(b)에 도시된 제 1 공정의 다른 일례에서는, 제 1 자성체(11)의 면에 제 2 코일 유닛이 부착되고, 부분 코일 유닛의 내측에 위치하도록 제 1 코일(12)이 제 1 자성체(11)의 면에 부착된다.
코일 유닛의 조립은 도 44(c)에 도시된 바와 같이 완료된다.
도 44(a) 및 (b)에 도시된 공정 중, 임의 공정에 의해 코일 유닛을 조립하면, 제 1 자성체(11)의 위에 배치된 제 1 코일(12)과 제 2 코일(22)의 거리(간격)가 코일 유닛의 전력 전송 성능 및 무선 통신 성능을 악화시키지 않도록, 즉, 그 거리가 사전 설정된 값 이상으로 되도록 위치 결정을 실시할 필요가 있다.
제 9 실시 형태에서는 제 1 코일(12) 또는 부분 코일 유닛을 안내하는 가이드 부재가 제 2 자성체(21) 또는 기판(30)상에 형성되고, 코일 유닛을 조립할 때에 제 1 코일과 제 2 코일간의 거리(간격)가 사전 설정된 간격 이상으로 된다.
다음으로, 시뮬레이션에 의하여 제작한 평가 샘플을 이용하여 측정한 2가지의 예시(예시 1 및 2)를 각각 설명하겠다.
도 45는 제 2 자성체(21B)를 가이드 부재(21g)로서 이용하는 경우의 예시 1에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 도면이다. 도 45(a) 및 (b)는 예시 1에 따른 코일 유닛의 치수의 일례를 나타내는 도면이다. 도 45(c)는 예시 1에 따른 코일 유닛의 평면도이다. 도 45(d)는 도 45(c)의 A―A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다.
예시 1에서, 제 1 자성체(11B)는 40㎜의 일변(a)을 가진 정사각형이고, 제 1 코일(12B)은 29㎜의 외경(b)을 가진 원형상이며, 제 2 자성체(21B)는 40㎜의 일변(c)을 가진 정사각형의 실질적인 중앙 부분으로부터 30㎜의 외경(d)을 가진 원형을 잘라낸 형상이다. 또, 코일 유닛의 두께(e)는 1. 0㎜로 하였다.
이 경우, 제 1 코일(12B)의 내주 치수는 제 2 코일(22B)의 내주 치수와 실질적으로 일치한다. 제 1 코일(12B)과 제 2 코일(22B)은 제 1 자성체(11B)의 면상에서 겹쳐져 있지 않다. 제 1 코일(12B)과 제 2 코일(22B)은 코일의 두께 방향에서 서로 겹쳐지지 않는다. 특히, 제 1 코일(12B)은 원형이고, 제 2 코일(22B)은 사각형이기 때문에 제 2 코일(22B)의 네모서리 부분에서 제 1 코일(12B)과 제 2 코일(22B)의 거리(간격)가 크다.
또, 예시 1에 따른 코일 유닛에서는 제 2 자성체(21B)가 가이드 부재(21g)로서 이용된다. 즉, 가이드부로서의 가이드 부재(21g)는 제 2 자성체(21B)의 내측의 내주부에 형성된다.
따라서, 제 2 자성체(21B)의 내측의 구멍은 사각형이 아니라 원형이다. 제 2 자성체(21B) 외측의 모서리들에 대응하는 네모서리로부터 내측 방향으로 돌출된 원호상 부분(도 45(b) 참조)이 가이드 부재(21g)에 상당한다. 이와 같이, 가이드 부재(21g)는 제 1 코일(12B)을 제 2 자성체(21B)의 구멍의 고정 위치에 안내하거나 또는 제 2 자성체(21B)의 구멍을 제 1 코일(12B)의 내측의 고정 위치에 안내한다. 따라서, 제 1 코일(12B)과 제 2 코일(22B)간의 거리(간격)에 있어서 변동이 발생하지 않게 된다.
이와 같이, 예시 1에 따른 코일 유닛은 제 2 자성체(21B)의 내주부(제 1 코일(12B)측)에 가이드 부재(21g)가 형성된다. 그러므로, 제 1 코일(12B)과 실질적으로 동등한 두께로 제 1 코일(12B)과 제 2 코일(22B)간의 거리(간격)의 위치 변동을 규제할 수 있고, 제 1 코일(12B)과 제 2 코일(22B)의 위치 결정을 정확히 실행할 수 있다.
다음으로, 도 46은 제 2 자성체(21B)와 기판(30C)이 각각 가이드 부재(21g, 30g)로서 이용되는 경우의 예시 2에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 도면이다. 도 46(a) 및 (b)는 예시 2에 따른 코일 유닛의 치수의 일례를 나타내는 도면이다. 도 46(c)는 예시 2에 따른 코일 유닛의 평면도이다. 도 46(d)는 도 46(c)의 A―A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다.
예시 2에 따른 코일 유닛에서도 예시 1에 따른 코일 유닛과 마찬가지로, 제 1 자성체(11B)는 40㎜의 일변(a)을 가진 정사각형이고, 제 1 코일(12B)은 29㎜의 외경(b)을 가진 원형상이고, 제 2 자성체(21B)는 40㎜의 일변(c)을 가진 정사각형의 실질적인 중앙 부분으로부터 30㎜의 외경(d)을 가진 원형을 잘라낸 형상이다. 또, 코일 유닛의 두께(e)는 1. 0㎜로 하였다.
예시 2에 따른 코일 유닛에서는 예시 1에 따른 코일 유닛과 마찬가지로, 제 2 자성체(21B)의 내주부에 가이드 부재(21g)가 형성되고, 또한, 기판(30C)의 내주부에도 가이드 부재(30g)가 형성된다.
즉, 기판(30C)의 내측 구멍은 제 2 자성체(21B)의 내측 구멍과 마찬가지로 원형이다. 제 2 자성체(21B)의 외측 모서리에 대응하는 네모서리로부터 내측 방향으로 돌출된 원호상 부분이 가이드 부재(30g)에 상당한다. 이와 같이, 가이드 부재(30g, 21g)는 제 1 코일(12B)을 제 2 자성체(21B)의 구멍의 고정 위치로 안내하거나, 또는 제 2 자성체(21B)의 구멍을 제 1 코일(12B)의 내측 고정 위치로 안내한다. 그러므로, 제 1 코일(12B)과 제 2 코일(22B)간의 거리(간격)에 있어서 변동이 발생하지 않게 된다.
또한, 기판(30C)이 가이드 부재(30g)로 이용되는 경우, 즉, 기판(30C)에 가이드 부재(30g)가 형성되는 경우, 제 2 자성체(21B)에 가이드 부재(21g)를 형성하지 않아도 가이드 부재로서의 기능이 획득된다. 다만 이 경우, 기판(30C)의 하면이 제 1 코일(12B)의 상면보다 아래쪽에 배치되는 것이 바람직하다. 제 1 코일(12B)과 제 2 코일(22B)간의 거리(간격)의 정확한 위치 결정이 가능하게 된다.
상술한 바와 같이, 기판(30C)의 내주부가 가이드 부재(30g)에 형성되기 때문에, 가이드 부재의 형성이 용이하게 되고, 가이드 부재를 여러 가지 형상으로 하는 것이 간단해진다.
도 47은 가이드 부재가 제공되고 있지 않은 경우의 비교예에 따른 코일 유닛의 구성을 나타내는 도면이다. 도 47(a) 및 (b)는 비교예에 따른 코일 유닛의 치수의 일례를 나타내는 도면이다. 도 47(c)는 비교예에 따른 코일 유닛의 평면도이다. 도 47(d)는 도 47(c)의 A―A’선을 따라 취득한 코일 유닛의 단면도이다.
비교예에 따른 코일 유닛에 있어서, 예시 1 또는 2에 따른 코일 유닛과 마찬가지로, 제 1 자성체(11)는 40㎜의 일변(a)을 가진 정사각형이고, 제 1 코일(12)은 29㎜의 외경(b)을 가진 원형상이며, 제 2 자성체(21B)는 40㎜의 일변(c)을 가진 정사각형으로부터, 30㎜의 일변(d)을 가진 사각형을 잘라낸 정사각형의 형상이다. 또, 코일 유닛의 두께(e)는 1. 0㎜로 하였다.
이 비교예는 제 7 실시 형태의 실시예(도 36(a)∼(d) 참조)와 같기 때문에 예시에서와 동일한 구성 요소에 대하여 동일한 부호가 이용된다. 이 경우, 기판(30) 및 제 2 자성체(21)에는 가이드 부재인 돌출된 부분이 제공되지 않고, 직사각형 형상의 구멍이 형성된다. 따라서, 제 1 코일(12)은 가이드 부재에 의하여 안내되지 않고, 제 1 자성체(11)의 면상에 부착된다.
도 48은 예시 1 및 2에 따른 코일 유닛의 성능의 측정 결과를 나타내는 도면이다. 도 48(a)는 비접촉 전력 전송 시의 전력 전송 효율의 측정 결과를 나타내는 도면이다. 도 48(b)는 비접촉 무선 통신 시의 최대 통신 거리의 측정 결과를 나타내는 도면이다. 전력 전송 효율은 코일(제 1 코일)만의 전송 효율이 아니며, 도 35에 도시된 충전기의 AC 전원 회로의 DC 입력으로부터 휴대 무선 단말의 DC 출력까지의 충전 시스템 전체의 효율이 측정되었다.
도 48(a)에 도시된 바와 같이, 제 7 실시 형태에 있어서의 예시에 따른 코일 유닛에서는 전력 전송 효율이 38. 2[％]이었다. 한편, 제 9 실시 형태에 있어서의 예시 1 및 2에 따른 각 코일 유닛에서는 전력 전송 효율이 38. 1[％]이었다. 이 와 같이, 양 실시예에 관련되는 각 코일 유닛에 있어서 전력 전송 효율에는 차이가 없다.
또, 도 48(b)에 도시된 바와 같이, 제 7 실시 형태에 있어서의 예시에 따른 코일 유닛에서는 최대 통신 거리가 130[㎜]이었고, 불감 영역(널 영역)은 발생하지 않았다. 한편, 제 9 실시 형태의 예시 1 및 2에 따른 각 코일 유닛에 있어서도, 제 2 코일(22B)에 의해 획득된 최대 통신 거리는 131[㎜]이었고, 불감 영역(널 영역)은 발생하지 않았다. 이와 같이, 양 실시예에 관련되는 각 코일 유닛에 있어서 최대 통신 거리에는 차이가 없다.
또, 도 48의 각 테이블에는 도시되어 있지 않지만, 제 9 실시 형태의 예시 1 및 2에 따른 코일 유닛의 각 공진 주파수는 제 7 실시 형태의 실시예와 동일하게 13. 56MHz이고, 코일 유닛들간의 공진 주파수에는 차이가 없다. 또, 인덕턴스(L값), 저항값(R값)에 대해서도 마찬가지로 코일들간에는 차이가 없다.
상술한 바와 같이, 제 9 실시 형태에 따른 코일 유닛에 있어서 코일 유닛이 조립되면, 가이드 부재에 의해 제 1 코일과 제 2 코일간의 거리(간격)가 고정적으로 되도록 제 1 코일 또는 제 2 코일의 배치 위치가 규제된다. 그러므로 제 1 코일과 제 2 코일의 사이에서 위치 어긋남이 발생되지 않고, 제 1 코일과 제 2 코일의 간격이 사전 설정된 간격 이상으로 된다. 이에 따라, 본 실시 형태에 따른 코일 유닛은 제 2 코일에 의한 무선 통신을 실시할 때, 통신 성능의 악화, 특히, 공진 주파수의 큰 변화가 방지될 수 있다.
도 49(a) 내지 (c)는 여러 가지 가이드 부재의 형상의 일례를 나타내는 도면이다. 도 50(d) 내지 (f)는 도 49(a) 내지 (c)에 이어서 여러 가지 가이드 부재의 형상의 다른 일례를 나타내는 도면이다. 상기한 제 9 실시 형태의 예시 1 및 2에 따른 코일 유닛과 마찬가지로, 가이드 부재는 기판과 제 2 자성체의 어느 쪽에 형성되어도 좋다. 도 49 및 도 50은 가이드 부재가 예를 들면, 제 2 자성체에 형성되는 경우에, 가이드 부재의 여러 가지 형상을 나타낸다.
도 49(a)는 도 45에 도시된 코일 유닛에 있어서의 가이드 부재의 구성을 나타낸다. 즉, 도 49(a)에서는 제 2 자성체(21B)에 제 2 자성체(21B)의 외측 모서리에 대응하는 네모서리로부터 중앙 내측 방향으로 돌출된 가이드 부재(21g)가 형성된다. 가이드 부재(21g)는 원형을 갖는 제 1 코일(12B)의 형상에 대응하도록 가이드 부재(21g)의, 제 1 코일(12B)과 마주하는 원주부(circumferential portion)가 원호상으로 형성된다. 또한, 여기에서는 제 2 자성체(21B)의 외측 모서리에 대응하는 네모서리의 전체에 가이드 부재(21g)가 형성된다. 가이드 부재는 4개의 모서리 중 적어도 1군데에 형성되어 있는 한, 코일 유닛을 조립할 때의 가이드로서 기능할 수 있다.
도 49(b)에서는 제 2 자성체(21B)의 외측 모서리에 대응하는 네모서리로부터 중앙 내측 방향으로 돌출된 가이드 부재(21h)가 제 2 자성체(21B)에 형성된다. 제 1 코일(12B)과 마주하는 가이드 부재(21h)의 원주부가 직선 형상으로 형성된다. 또한, 여기에서는 제 2 자성체(21B)의 외측 모서리에 대응하는 네모서리의 전체에 가이드 부재(21h)가 형성된다. 그러나, 가이드 부재는 4개의 모서리 중 적어도 1군데에 형성되어 있는 한, 코일 유닛을 조립할 때의 가이드로서 기능할 수 있다.
도 49(c)에서는 제 2 자성체(21B)의 외측 모서리에 대응하는 네모서리에 사각형(예를 들면, 정사각형 또는 직사각형)의 가이드 부재(21i)가 중앙 내측 방향으로 돌출되도록 제 2 자성체(21B)에 형성된다. 또, 각 가이드 부재(21i)의 하나의 모서리는 제 1 코일(12B)에 근접해 있다. 또한, 여기에서는 제 2 자성체(21B)의 내측의 네모서리의 전체에 가이드 부재(21i)가 형성된다. 그러나, 가이드 부재는, 4 모서리 중 적어도 1군데에 형성되어 있는 한, 코일 유닛을 조립할 때의 가이드로서 기능할 수 있다.
도 50(d)에서는 제 2 자성체(21B)의 내측의, 사각형의 구멍의 각 에지(에지 변)의 중심에 볼록상의 가이드 부재(21j)가 안쪽으로 돌출되도록 형성된다. 각 가이드 부재(21j)의 선단부는 제 1 코일(12B)에 근접해 있다. 여기에서는 제 2 자성체(21B)의 내측 에지를 형성하는 4개의 변의 전체에 가이드 부재(21j)가 형성된다. 그러나, 가이드 부재는 4 변중 적어도 1군데에 형성되어 있는 한, 코일 유닛을 조립할 때의 가이드로서 기능할 수 있다.
도 50(e)는 제 1 코일(12C)이 라운드형 사각형인 경우를 나타낸다. 제 2 자성체(21B)에는 제 2 자성체(21B)의 외측 모서리에 대응하는 네모서리로부터 중앙 내측 방향으로 돌출된 가이드 부재(21k)가 형성된다. 가이드 부재(21k)의 내주부는 제 1 코일(12C)의 라운드형 모서리에 대응하도록 실질적으로 원호 형상을 가진다. 또한, 여기에서는 제 2 자성체(21B)의 외측 모서리에 대응하는 네모서리의 전체에 가이드 부재(21k)가 형성된다. 그러나, 가이드 부재는, 4 모서리 중 적어도 1군데에 형성되어 있는 한, 코일 유닛을 조립할 때의 가이드로서 기능할 수 있다.
도 50(f)는 도 50(e)의 경우와 마찬가지로, 제 1 코일(12C)이 라운드형 모서리를 가진 사각형인 경우를 나타낸다. 제 2 자성체(21B)의 오른쪽 아래 모서리의 내주부는 제 1 코일(12C)의 라운드형 모서리의 형상에 대응하도록 대략 원호상으로 형성되고, 또한, 볼록 형상의 가이드 부재(21l)가 제 2 자성체(21B)의 중앙 방향으로 돌출되도록 내주부의 양 측상에 형성된다. 또한, 이 가이드 부재(21l)는 2군데 이상의 모서리에 형성되어 있어도 좋다.
또한, 본 발명은 본 발명의 사상 및 범위를 일탈하지 않고, 명세서의 기재 및 주지의 기술에 기초하여 당업자가 여러 가지 변경, 응용할 수 있고, 청구 범위에 포함됨을 알 것이다. 또, 발명의 범위를 일탈하지 않는 범위에서 상기 실시 형태에 있어서의 각 구성 요소를 임의로 조합해도 좋다.
예를 들면, 상기한 제 7 내지 제 9의 각 실시 형태에서, 가이드 부재는 제 2 자성체 또는 기판의 일부로서 형성된다. 그러나, 제 2 자성체 또는 기판과는 별개로 가이드 부재가 형성될 수 있다. 또한, 가이드 부재는 제 2 자성체 또는 기판과 동일 재질 또는 다른 재질로 이루어질 수 있다. 이 경우, 코일 유닛에는 새로운 부재가 추가되지만, 제 2 자성체 또는 기판의 형상을 바꾸지 않고 임의의 형상의 가이드 부재를 간단히 제공하는 것이 가능하게 된다.
또, 코일 형상은 사각형, 원형, 타원형과 같은 임의의 형상이어도 좋고, 특별히 한정되지 않는다.
또, 상기한 제 7 내지 제 9의 각 실시 형태에서는 알기 쉽게 하기 위해, 코일 유닛이 상하 방향으로 배치된다. 그러나, 코일 유닛은 좌우 방향 등, 임의의 방향으로 배치되어도 좋다.
산업상의 이용 가능성
본 발명은 비접촉 무선 통신용 코일, 비접촉 전력 전송용 코일과 같은 복수의 코일을 공존시키는 경우에, 각 코일의 성능 악화를 방지하면서 크기를 줄일 수 있고, 예를 들면, 휴대 전화 단말, 스마트폰과 같은 비접촉 무선 통신이 가능한 비접촉 무선 통신용 코일 및 이를 포함하는 휴대 무선 단말 등으로서 유용하다.
또, 본 발명은 비접촉 무선 통신용 코일 및 비접촉 전력 전송용 코일과 같은 복수의 코일을 공존시키는 경우에, 각 코일의 성능 악화를 방지하면서 크기를 줄이고, 간단히 제조할 수 있으며, 예를 들면, 휴대 전화 단말, 스마트폰과 같은 비접촉 무선 통신이 가능한 비접촉 무선 통신용 코일 및 이를 포함하는 휴대 무선 단말 등으로서 유용하다.
또한, 본 출원은 2011년 11월 2일 출원된 일본 특허 출원(2011―241255), 2011년 11월 15일 출원된 일본 특허 출원(2011―249841), 2011년 11월 29일 출원된 일본 특허 출원(2011―260677), 2012년 7월 6일 출원된 일본 특허 출원(2012―152664) 및 2012년 7월 10일 출원된 일본 특허 출원(2012―154861)에 기초하는 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 수용된다.
11, 11A, 11B: 제 1 자성체
12, 12A∼12N: 제 1 코일
21, 21A, 21B, 21C: 제 2 자성체
21g, 21h, 21i, 21j, 21k, 21l: 가이드 부재
22, 22A∼22N: 제 2 코일
25: 스페이서
30, 30A, 30B, 30C: 기판
31: 제 1 단자
32: 제 2 단자
50: 휴대 무선 단말
51: 비접촉 충전부
52: 비접촉 무선 통신부
53: 제어 회로
55: 정류 회로
57: 변복조 회로
58: 전지
60: 충전기
61: AC 전원 회로
62: 제어 회로
63: 비접촉 전력 전송용 코일
70: 리더／라이터 장치
71: 변복조 회로
72: 제어 회로
73: 비접촉 무선 통신용 코일

Claims (21)

  1. 제 1 코일과,
    제 2 코일과,
    제 1 자성체와,
    제 2 자성체를 구비하고,
    코일의 두께 방향에 있어서,
    상기 제 1 자성체, 상기 제 1 코일, 상기 제 2 자성체, 상기 제 2 코일의 차례로 적층되고,
    상기 제 1 코일과 상기 제 2 코일은 적어도 부분적으로 서로 겹쳐지며,
    상기 제 1 코일의 공진 주파수는 상기 제 2 코일의 공진 주파수보다도 낮은,
    비접촉 무선 통신용 코일.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 자성체의 투자율이 상기 제 2 자성체의 투자율보다도 높은
    비접촉 무선 통신용 코일.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제 1 코일의 외주와 상기 제 2 코일의 적어도 일부가 겹쳐지는
    비접촉 무선 통신용 코일.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제 2 코일의 적어도 일부가 상기 제 1 코일의 외측에 배치되는
    비접촉 무선 통신용 코일.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제 1 코일은 비접촉 전력 전송용이고, 상기 제 2 코일은 비접촉 무선 통신용인
    비접촉 무선 통신용 코일.
  7. 제1항 또는 제2항에 기재된 비접촉 무선 통신용 코일을 포함하는
    휴대 무선 단말.
  8. 제 1 코일과,
    제 2 코일과,
    사전 설정된 투자율을 갖는 제 1 자성체와,
    상기 제 1 자성체의 사전 설정된 투자율과 다른 투자율을 갖는 제 2 자성체를 구비하고,
    코일의 두께 방향에 있어서, 상기 제 1 자성체의 면상에 상기 제 1 코일이 배치되고 상기 제 2 자성체의 면상에 상기 제 2 코일이 배치되며,
    코일의 면방향에 있어서, 상기 제 1 자성체의 외주에 상기 제 2 자성체가 배치되고,
    상기 제 1 코일과 상기 제 1 자성체간의 제 1 경계면과, 상기 제 2 코일과 상기 제 2 자성체간의 제 2 경계면은 실질적으로 동일 평면이거나, 또는 상기 제 2 경계면이 상기 제 1 경계면보다 상기 코일의 두께 방향에서 더 높은
    전송 코일.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제 1 경계면과 상기 제 2 경계면이 실질적으로 동일 평면이거나, 또는 상기 제 2 경계면이 상기 제 1 경계면보다 상기 코일의 두께 방향에서 더 높게 되도록, 상기 제 1 자성체의 두께에 대한 상기 제 2 자성체의 두께가 설정되는
    전송 코일.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제 2 코일이 배치된 면과는 반대측의 상기 제 2 자성체의 면에 상기 코일의 두께 방향에 있어서의 상기 제 2 자성체의 위치를 규제하는 위치 규제 부재가 배치되고,
    상기 제 1 경계면과 상기 제 2 경계면이 실질적으로 동일 평면이거나 또는 상기 제 2 경계면이 상기 제 1 경계면보다 상기 코일의 두께 방향에서 더 높게 되도록, 상기 위치 규제 부재의 두께가 설정되는
    전송 코일.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제 1 자성체의 투자율이 상기 제 2 자성체의 투자율보다도 높은
    전송 코일.
  12. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제 1 코일의 공진 주파수가 상기 제 2 코일의 공진 주파수보다도 낮은
    전송 코일.
  13. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제 1 코일은 비접촉 전력 전송용이고, 상기 제 2 코일은 비접촉 무선 통신용인
    전송 코일.
  14. 제 1 코일과,
    제 2 코일과,
    사전 설정된 투자율을 갖는 제 1 자성체와,
    상기 제 1 자성체의 사전 설정된 투자율과 다른 투자율을 갖는 제 2 자성체를 구비하고,
    상기 제 1 자성체의 면상에 상기 제 1 코일이 배치되고,
    상기 제 1 자성체의 면상의, 상기 제 1 코일의 외측에 상기 제 2 자성체가 배치되며,
    상기 제 2 자성체의 면상에 상기 제 2 코일이 배치되는
    전송 코일.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제 1 자성체의 투자율이 상기 제 2 자성체의 투자율보다도 높은
    전송 코일.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 제 1 코일의 공진 주파수가 상기 제 2 코일의 공진 주파수보다도 낮은
    전송 코일.
  17. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 제 1 코일과 상기 제 2 코일의 거리가 사전 설정된 값 이상으로 되도록 안내하는 가이드부를 더 구비하는
    전송 코일.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 가이드부는 상기 제 1 코일측상의 상기 제 2 자성체의 원주부에 형성되는
    전송 코일.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제 1 코일의 외측에 배치되고, 상기 제 2 코일이 사전 설정된 금속 패턴으로서 형성된 기판을 더 구비하고,
    상기 가이드부는 또한, 상기 제 1 코일측상의 상기 기판의 원주부에 형성된
    전송 코일.
  20. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 제 1 코일은 비접촉 전력 전송용이고, 상기 제 2 코일은 비접촉 무선 통신용인
    전송 코일.
  21. 제8항, 제9항, 제14항과 제15항 중 어느 한 항에 기재된 전송 코일을 포함하는
    휴대 무선 단말.
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