非接触充電モジュール及びこれを用いた非接触充電機器
【課題】コイル部のＬ値を維持することで高い電力伝送効率に維持したまま、コイル部の発熱が磁性シートに伝熱するのを抑えることのできる非接触充電モジュール及びこれを用いた非接触充電機器を提供することを目的とする。
【解決手段】導線が巻回された平面コイル部２と、平面コイル部２を載置する面を備えた磁性シート５１と、を備え、磁性シート５１は、平面コイル部２と対向する面に、複数の凹部５３を備え、複数の凹部５３はお互いに離間し、複数の凹部の底部と平面コイル部２とが離れていることを特徴とする。
【解決手段】導線が巻回された平面コイル部２と、平面コイル部２を載置する面を備えた磁性シート５１と、を備え、磁性シート５１は、平面コイル部２と対向する面に、複数の凹部５３を備え、複数の凹部５３はお互いに離間し、複数の凹部の底部と平面コイル部２とが離れていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面コイル部と磁性シートとを有する非接触充電モジュール及びこれを用いた非接触充電機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、本体機器を充電器で非接触充電することのできるものが多く利用されている。これは、充電器側に送信側非接触充電モジュール、本体機器側に受信側非接触充電モジュールを配し、両モジュール間に電磁誘導を生じさせることにより充電器側から本体機器側に電力を伝送するものである。そして、上記本体機器として携帯端末機器などを適用することも提案されている。
【０００３】
この携帯端末機器などの本体機器や充電器は、薄型化や小型化が要望されるものである。この要望に応えるため、（特許文献１）のように、送信側非接触充電モジュールや受信側非接触充電モジュールとしての平面コイル部と、磁性シートとを備えることが考えられる。また、従来の磁性シートには、（特許文献２）のように製造され、構成されているものもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４２５１９号公報
【特許文献２】特許第４４００５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種の非接触充電モジュールは、電磁誘導現象を利用して電力伝送を行うため、１次側非接触充電モジュール（送信側非接触充電モジュール）のコイル部と２次側非接触充電モジュール（受信側非接触充電モジュール）のコイル部とにおいて、発熱が生じやすい。すなわち、１次側非接触充電モジュールと２次側非接触充電モジュールとの位置合わせや距離、周りの金属の影響など様々な理由により、伝送効率を１００％とすることが困難である。また、コイル部自体が抵抗成分を備える。このような理由からコイル部の発熱は避けられない問題である。
【０００６】
一方で、磁性シートは温度特性を備える。すなわち、コイル部の発熱により磁性シートが温められ、磁性シートの特性が変化する。磁性シートの特性が変化すると、コイル部のＬ値が変化し、その結果、非接触充電モジュールの共振周波数が変化する。１次側非接触充電モジュールの共振周波数と２次側非接触充電モジュールの共振周波数とがずれると、それだけ電力伝送効率が低下することがある。すなわち、１次側非接触充電モジュール及び２次側非接触充電モジュールの両方の共振周波数の変化を、抑える必要がある。さらに、２次側非接触充電モジュールは一般的に小型化された携帯端末内に収納されるため、１次側非接触充電モジュールに比較して、さらに、磁性シートが温まりやすい。
【０００７】
さらに、非接触充電にかかる時間は一般的に数時間であり、長時間を必要とするため、コイル部の発熱が磁性シートへ伝熱する時間も長時間化する。
【０００８】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、コイル部のＬ値を維持することで高い電力伝送効率に維持したまま、コイル部の発熱が磁性シートに伝熱するのを抑えることのできる非接触充電モジュール及びこれを用いた非接触充電機器を提供することを目的とする。また
、これにより、長時間の充電を行っても、電力伝送効率を高効率に安定した非接触充電モジュール及びこれを用いた非接触充電機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は、導線が巻回された平面コイル部と、前記平面コイル部を載置する面を備えた磁性シートと、を備え、前記磁性シートは、前記平面コイル部と対向する面に、複数の凹部を備え、前記複数の凹部はお互いに離間し、前記複数の凹部の底部と前記平面コイル部とが離れていることを特徴とする非接触充電モジュールとした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、コイル部のＬ値を維持することで高い電力伝送効率に維持したまま、コイル部の導線と磁性シートとの接触面積を小さくすることで、コイル部の発熱が磁性シートに伝熱するのを抑えることのできる非接触充電モジュール及びこれを用いた非接触充電機器とすることができる。これにより、長時間の充電を行っても、電力伝送効率を高効率に安定した非接触充電モジュール及びこれを用いた非接触充電機器とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態における非接触電力伝送機器を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態における非接触充電器の構成を示す図
【図３】本発明の実施の形態における１次側非接触充電モジュールを示す図
【図４】本発明の実施の形態における１次側非接触充電モジュールを示す詳細図
【図５】本発明の実施の形態における携帯端末機器の構成を示す図
【図６】本発明の実施の形態における２次側非接触充電モジュールを示す図
【図７】本発明の実施の形態における２次側非接触充電モジュールを示す詳細図
【図８】本発明の実施の形態における磁性シートを示す概念図
【図９】本発明の実施の形態における非接触充電モジュールの断面図と磁性シートに凹部を形成していない場合の非接触充電モジュールの断面図との比較を示す図
【図１０】本発明の実施の形態における磁性シートの温度特性を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、導線が巻回された平面コイル部と、前記平面コイル部を載置する面を備えた磁性シートと、を備え、前記磁性シートは、前記平面コイル部と対向する面に、複数の凹部を備え、前記複数の凹部はお互いに離間し、前記複数の凹部の底部と前記平面コイル部とが離れていることを特徴とする非接触充電モジュールである。これにより、コイル部のＬ値を維持することで高い電力伝送効率に維持したまま、コイル部の発熱が磁性シートに伝熱するのを抑えることのできる非接触充電モジュールとすることができる。これにより、長時間の充電を行っても、電力伝送効率を高効率に安定した非接触充電モジュールとすることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記複数の凹部は、前記平面コイル部と対向する面において、前記平面コイル部が対向される部分に設けられることを特徴とする請求項１に記載の非接触充電モジュールである。これにより、効果的に、コイル部のＬ値を維持することで高い電力伝送効率に維持したまま、コイル部の発熱が磁性シートに伝熱するのを抑えることのできる非接触充電モジュールとすることができる。これにより、長時間の充電を行っても、電力伝送効率を高効率に安定した非接触充電モジュールとすることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記複数の凹部は、前記平面コイル部と対向する面の面積に対する前記複数の凹部の占有面積が、１０％〜３５％であることを特徴とする請求項１ま
たは２のいずれかひとつに記載の非接触充電モジュールである。これにより、強度を確保した上で、長時間の充電を行っても、電力伝送効率を高効率に安定した非接触充電モジュールとすることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記複数の凹部は、前記平面コイル部の厚みに対する前記複数の凹部の深さが、１０％〜２５％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかひとつに記載の非接触充電モジュールである。これにより、非接触充電モジュールの電力伝送効率を維持しつつ、長時間の充電を行っても、電力伝送効率を高効率に安定した非接触充電モジュールとすることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、前記複数の凹部の開口面の最大幅は、前記導線の線径よりも小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかひとつに記載の非接触充電モジュールである。これにより、確実に凹部の底部と導線との距離を確保し、確実にコイル部のＬ値を維持することで高い電力伝送効率に維持したまま、コイル部の発熱が磁性シートに伝熱するのを抑えることのできる非接触充電モジュールとすることができる。これにより、長時間の充電を行っても、電力伝送効率を高効率に安定した非接触充電モジュールとすることができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の非接触充電モジュールを備えたことを特徴とする非接触充電機器である。これにより、コイル部のＬ値を維持することで高い電力伝送効率に維持したまま、コイル部の発熱が磁性シートに伝熱するのを抑えることのできる非接触充電モジュール及びこれを用いた非接触充電機器とすることができる。これにより、長時間の充電を行っても、電力伝送効率を高効率に安定した非接触充電モジュール及びこれを用いた非接触充電機器とすることができる。なお、非接触充電機器とは、１次側非接触充電モジュールもしくは２次側非接触充電モジュールのいずれかを備える電子機器のことをいう。
【００１８】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について図面をもちいて説明する。
〔非接触充電システムに関して〕
図１は、本発明の実施の形態における非接触電力伝送機器を示すブロック図である。
【００１９】
非接触電力伝送機器は、１次側非接触充電モジュール４１（送信側非接触充電モジュール）と、２次側非接触充電モジュール４２（受信側非接触充電モジュール）とから構成され、電磁誘導作用を利用して１次側非接触充電モジュール４１から２次側非接触充電モジュール４２に電力伝送が行われる。この非接触電力伝送機器は、約５Ｗ以下の電力伝送に使用される。また、電力伝送の周波数は約１１０〜２０５ｋＨｚである。１次側非接触充電モジュール４１は例えば充電器に搭載され、２次側非接触充電モジュール４２は例えば携帯電話、デジタルカメラ、ＰＣなどに搭載される。
【００２０】
１次側非接触充電モジュール４１は、１次側コイル２１ａ、磁性シート５１、共振コンデンサ（図示せず）、電力入力部７１を備えて構成される。電力入力部７１は、外部電源としての商用電源３００に接続されて１００〜２４０Ｖ程度の電力供給を受け、所定電流１（直流１２Ｖ、１Ａ）に変換して１次側コイル２１ａに供給する。１次側コイル２１ａは、その形状、巻数及び供給を受けた電流に応じた磁界を発生させる。共振コンデンサは、１次側コイル２１ａに接続され、１次側コイル２１ａとの関係により１次側コイル２１ａから発生させる磁界の共振周波数を決定する。１次側非接触充電モジュール４１から２次側非接触充電モジュール４２に対する電磁誘導作用は、この共振周波数により行われる。
【００２１】
一方、２次側非接触充電モジュール４２は、２次側コイル２１ｂ、磁性シート５２、共振コンデンサ（図示せず）、整流回路７２、電力出力部８２から構成される。２次側コイル２１ｂは、１次側コイル２１ａから発生した磁界を受けて、その磁界を電磁誘導作用により所定電流２に変換して、整流回路７２、電力出力部８２を介して、２次側非接触充電モジュール４２の外部に出力する。整流回路７２は、交流電流である所定電流２を整流して直流電流である所定電流３（直流５Ｖ、１．５Ａ）に変換する。また、電力出力部８２は２次側非接触充電モジュール４２の外部出力部であり、この電力出力部８２を介して、２次側非接触充電モジュール４２に接続される電子機器２００に電力供給を行う。
〔非接触充電器及び１次側非接触充電モジュールについて〕
次に、１次側非接触充電モジュール４１を非接触充電器に搭載する場合について説明する。
【００２２】
図２は、本発明の実施の形態における非接触充電器の構成を示す図である。なお、図２に示す非接触充電器は、その内部が分かるように示したものである。
【００２３】
電磁誘導作用を利用して電力を送信する非接触充電器４００は、その外装を構成するケースの内部に１次側非接触充電モジュール４１を有する。
【００２４】
非接触充電器４００は、屋内もしくは屋外に設置された商用電源３００のコンセント３０１に差し込むプラグ４０１を有する。このプラグ４０１をコンセント３０１に差し込むことによって、非接触充電器４００は商用電源３００から電力供給を受けることができる。
【００２５】
非接触充電器４００は机上５０１に設置され、１次側非接触充電モジュール４１は非接触充電器４００の机面側とは反対側の面４０２の近傍に配置される。そして、１次側非接触充電モジュール４１における１次側コイル２１ａの主平面を、非接触充電器４００の机面側とは反対側の面４０２に平行に配置する。このようにすることで、２次側非接触充電モジュール４２を搭載した電子機器の電力受信作業エリアを確保することができる。なお、非接触充電器４００は壁面に設置されてもよく、この場合、非接触充電器４００は壁面側とは反対側の面の近傍に配置される。
【００２６】
また、１次側非接触充電モジュール４１は、２次側非接触充電モジュール４２との位置合わせに用いるマグネット３０ａを有する場合がある。この場合、１次側コイル２１ａの中央領域に位置する中空部に配置される。
【００２７】
次に、１次側非接触充電モジュール４１について説明する。
【００２８】
図３は、本発明の実施の形態における１次側非接触充電モジュールを示す図であり、１次側コイルが円形コイルの場合を示す。なお、図３においては円形に巻回された円形コイルにて説明しているが、略矩形状に巻回された矩形コイルであってもよい。なお、これから説明する１次側非接触充電モジュールの詳細については、基本的に２次側非接触充電モジュールに適応される。１次側非接触充電モジュールに対する２次側非接触充電モジュールの相違点は、詳しく後述する。
【００２９】
１次側非接触充電モジュール４１は、導線が渦巻き状に巻回された１次側コイル２１ａと、１次側コイル２１ａの面に対向するように設けられた磁性シート５１とを備える。
【００３０】
図３に示すとおり、１次側コイル２１ａは、面上で渦を描くように径方向に向けて導電体を巻いた１次側コイル２１ａと、１次側コイル２１ａの両端に設けられた電流供給部としての端子２２ａ、２３ａを備える。すなわち、電流供給部としての端子２２ａ、２３ａ
は、外部電源である商用電源３００からの電流を１次側コイル２１ａに供給する。１次側コイル２１ａは導線を平面上で平行に巻きまわしたものであり、コイルによって形成された面をコイル面と呼ぶ。なお、厚み方向とは、１次側コイル２１ａと磁性シート５１との積層方向である。
【００３１】
また、磁性シート５１は、１次側コイル２１ａを載置する平坦部３１ａと、平坦部３１ａの中心部にあって１次側コイル２１ａの中空領域内に相当する中心部３２ａと、１次側コイル２１ａの引き出し線の一部が挿入される直線凹部３３ａとから構成されている。中心部３２ａは、平坦部３２ａに対して凸部形状、平坦形状、凹部形状、貫通孔である形状となり、いずれであってもよい。凸部形状であれば、１次側コイル２１ａの磁束を強めることができる。平坦であれば、製造しやすく１次側コイル２１ａを載置しやすい上、後述する位置合わせのマグネットの影響と１次側コイル２１ａのＬ値のバランスをとることができる。凹部形状、貫通孔に関しては、詳しく後述する。
【００３２】
本実施の形態における１次側非接触充電モジュール４１では、１次側コイル２１ａは直径が２０ｍｍの内径から外に向かって巻回され、外径が３０ｍｍとなっている。すなわち、１次側コイル２１ａはドーナツ形状に巻回されている。なお、１次側コイル２１ａは円形に巻回されてもよいし、多角形に巻回されてもよい。すなわち、略正方形でもよいし、略長方形でもよいし、そのたの形状でもよいし、多角形の場合には角にアール（曲線部）を有してもよい。
【００３３】
また、導線はお互いに空間を空けるように巻回されることによって、上段の導線と下段の導線との間の浮遊容量が小さくなり、１次側コイル２１ａの交流抵抗を小さく抑えることができる。また、空間を詰めるように巻回されることによって、１次側コイル２１ａの厚みを抑えることができる。
【００３４】
また、１次側非接触充電モジュール４１は、２次側非接触充電モジュール４２との位置合わせに用いるマグネット３０ａを有する場合がある。これは、規格（ＷＰＣ）によって、円形であること、直径が１５．５ｍｍ以下であることなどが定められている。マグネット３０ａはコイン形状をしており、その中心が１次側コイル２１ａの巻回中心軸と一致するように配置されなければならない。これは、１次側コイル２１ａに対するマグネット３０ａの影響を軽減させるためである。
【００３５】
すなわち、位置合わせの方法としては、例えば以下の方法が挙げられる。例えば充電器の充電面に凸部、２次側の電子機器に凹部を形成しはめ込むといった、物理的（形状的）に強制的な位置合わせを行う方法。また、少なくとも１次側及び２次側の一方にマグネットを搭載することで、お互いのマグネットもしくは一方のマグネットと他方の磁性シートとが引き付けあって位置合わせを行う方法。１次側が２次側のコイルの位置を検出することで、１次側のコイルを自動的に２次側のコイルの位置まで移動させる方法。充電器に多数のコイルを備えることで、携帯機器が充電器の充電面のどこにおいても充電可能とする方法など。
【００３６】
このように、１次側（充電側）非接触充電モジュール及び２次側（被充電側）非接触充電モジュールのコイルの位置合わせには様々な方法が挙げられるが、マグネットを使用する方法とマグネットを使用しない方法とに分けられる。そして、１次側（充電側）非接触充電モジュールであれば、マグネットを使用する２次側（被充電側）非接触充電モジュール及びマグネットを使用しない２次側（被充電側）非接触充電モジュールの双方に適応できるようにすることで２次側（被充電側）非接触充電モジュールのタイプに関係せず充電ができ利便性が向上する。同様に、２次側（被充電側）非接触充電モジュールであれば、マグネットを使用する１次側（充電側）非接触充電モジュール及びマグネットを使用しな
い１次側（充電側）非接触充電モジュールの双方に適応できるようにすることで１次側（充電側）非接触充電モジュールのタイプに関係せず充電ができ利便性が向上する。すなわち、電力伝送を行う相手である他方の非接触充電モジュールと電磁誘導によって電力伝送を行う非接触充電モジュールにおいて、他方の非接触充電モジュールとの位置合わせに際し、他方の非接触充電モジュールに備えられたマグネットを利用して位置合わせを行う第１の手段、及びマグネットを利用しないで位置合わせを行う第２の手段、双方の手段により他方の非接触充電モジュールと位置合わせ可能であって、電力伝送が可能となるように構成することが必要である。
【００３７】
１次側非接触充電モジュール４１がマグネット３０ａを有する場合、マグネット３０ａを配置する１番目の方法として、マグネット３０ａを磁性シート５１の中心部３２ａの上面に配置する方法がある。また、マグネット３０ａを配置する２番目の方法として、マグネット３０ａを磁性シート５１の中心部３２ａの代わりに配置する方法がある。２番目の方法では、マグネット３０ａが１次側コイル２１ａの中空領域に配置されるため、１次側非接触充電モジュール４１を小型化できる。
【００３８】
なお、１次側非接触充電モジュール４１と２次側非接触充電モジュール４２の位置合わせにマグネットを利用しない場合は、図３に示すマグネット３０ａは必要ない。
【００３９】
ここで、マグネットが非接触充電モジュールの電力伝送効率に与える影響について説明する。一般的に、マグネットは１次側非接触充電モジュール及び２次側非接触充電モジュールの少なくとも一方において、内蔵されるコイルの貫通孔の中に設けられる。これにより、マグネットとマグネットまたはマグネットと磁性シート５１をなるべく近接させることができると同時に、１次側及び２次側のコイルを近接させることができる。マグネットは円形であり、この場合、マグネットの直径は１次側コイル２１ａの内幅よりも小さくなる。本実施の形態においてはマグネットの直径は約１５．５ｍｍ（約１０ｍｍ〜２０ｍｍ）であり、厚みは約１．５〜２ｍｍである。また、ネオジウム磁石を使用しており、強さは約７５ｍＴから１５０ｍＴ程度でよい。本実施の形態においては、１次側非接触充電モジュールのコイルと２次側非接触充電モジュールのコイルとの間隔が２〜５ｍｍ程度であるので、この程度のマグネットで十分位置合わせが可能となる。
【００４０】
電力伝送のために１次側コイルと２次側コイルとの間に磁束が発生している際、その間や周辺にマグネットが存在すると磁束はマグネットを避けるように伸びる。もしくは、マグネットの中を貫く磁束はマグネットの中で渦電流や発熱となり、損失となる。さらに、マグネットが磁性シートの近傍に配置されることによって、マグネット近傍の磁性シートの透磁率が低下してしまう。従って、１次側非接触充電モジュール４１に備えられたマグネット３０ａは、１次側コイル２１ａ及び２次側コイル２１ｂ双方のＬ値を低下させてしまう。その結果、非接触充電モジュール間の伝送効率が低下してしまう。
【００４１】
図４は、本発明の実施の形態における１次側非接触充電モジュールを示す詳細図である。図４（ａ）は１次側非接触充電モジュールの上面図、図４（ｂ）は図４（ａ）における１次側非接触充電モジュールのＡ−Ａ断面図である。図４（ｃ）は、直線凹部を設けた場合の図４（ａ）における１次側非接触充電モジュールのＢ−Ｂ断面図である。図４（ｄ）は、スリットを設けた場合の図４（ａ）における１次側非接触充電モジュールのＢ−Ｂ断面図である。なお、図４（ａ），図４（ｂ）は、マグネット３０ａを備えない場合を示している。なお、備える場合には、点線で示したマグネット３０ａを備える。
【００４２】
１次側コイル２１ａは、１次側非接触充電モジュール４１が装着される非接触充電器４００の薄型化を達成するため、１次側コイル２１ａの中心領域に位置する巻始め部分から端子２３ａまでを厚さ方向に２段とし、残りの領域を１段とした。このとき、上段の導線
と下段の導線どうしがお互いに空間を空けるように巻回されることによって、上段の導線と下段の導線との間の浮遊容量が小さくなり、１次側コイル２１ａの交流抵抗を小さく抑えることができる。
【００４３】
また、導線を積層して１次側コイル２１ａを１次側非接触充電モジュール４１の厚み方向に伸ばす場合、１次側コイル２１ａの巻き数を増やして１次側コイル２１ａに流す電流を増加できる。導線を積層する際、上段に位置する導線と下段に位置する導線がお互いの空間を詰めるように巻回されることにより、１次側コイル２１ａの厚みを抑えつつ、１次側コイル２１ａに流す電流を増加できる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、断面形状が円形状の導線を使用して１次側コイル２１ａを形成しているが、使用する導線は断面形状が方形形状の導線でもよい。断面形状が円形状の導線を使用する場合、隣り合う導線どうしの間に隙間が生じるため、導線間の浮遊容量が小さくなり、１次側コイル２１ａの交流抵抗を小さく抑えることができる。
【００４５】
また、１次側コイル２１ａは厚さ方向に２段で巻回するよりも１段で巻回した方が１次側コイル２１ａの交流抵抗が低くなり、伝送効率を高くすることができる。これは、２段で導線を巻回すると、上段の導線と下段の導線との間に浮遊容量が発生するためである。従って、１次側コイル２１ａは全体を２段で巻回するよりも、なるべく多くの部分を１段によって巻回した方がよい。また、１段で巻回することによって、１次側非接触充電モジュール４１として薄型化することができる。なお、２本の導線で平面コイル部２を構成する場合は、端子２２ａ、２３ａ部分において２本の導線が半田などによって電気的に接続されているので、２本の導線が１本の太い導線のようにしてもよい。２本の導線は、コイル面に対して平行に並んで巻回されてもよいし、コイル面に対して垂直に並んで巻回されてもよい。すなわち、コイル面に平行の場合は、２本の導線は平面状で同一の中心を軸に巻きまわされており、半径方向において一方の導線が他方の導線に挟まれるようになる。このように２本の導線を端子２２ａ、２３ａ部分で電気的に接合して１本の導線のように機能させることによって、同じ断面積であっても厚みを抑えることができる。すなわち、例えば、直径が０．２５ｍｍの導線の断面積を、直径が０．１８ｍｍの導線を２本準備することによって得ることができる。従って、直径が０．２５ｍｍの導線１本であると、コイル２１の１ターンの厚みは０．２５ｍｍ、コイル２１の半径方向の幅は０．２５ｍｍであるが、直径が０．１８ｍｍの導線２本であると、コイル２１の１ターンの厚みは０．１８ｍｍ、半径方向の幅は０．３６ｍｍとなる。なお、厚み方向とは、平面コイル部２と磁性シート５１との積層方向である。また、コイル２１は中心側の一部分のみ、厚さ方向に２段に重なっており、残りの外側の部分は１段としてもよい。また、コイル面に垂直の場合は、非接触充電モジュールの厚みが増加するが、導線の断面積が事実上増加することで平面コイル部２を流れる電流を増加させることができ、十分な巻き数も容易に確保することができる。なお、本実施の形態では、約０．１８〜０．３５ｍｍの導線により１次側コイル２１ａを構成しており、その中でも１次側非接触充電モジュール４１の１次側コイル２１ａには０．２５〜０．３５ｍｍの導線が好適である。
【００４６】
なお、１次側コイル２１ａの交流抵抗が低いことで１次側コイル２１ａにおける損失を防ぎ、Ｌ値を向上させることによって、Ｌ値に依存する１次側非接触充電モジュール４１の電力伝送効率を向上させることができる。
【００４７】
また、本実施の形態では、１次側コイル２１ａは環状（円形状）に形成されている。１次側コイル２１ａの形状は環状（円形状）に限定されず、楕円形状、矩形状、多角形状でもよい。１次側非接触充電モジュール４１と２次側非接触充電モジュール４２の位置合わせを考慮すれば、１次側コイル２１ａの形状は環状（円形状）が好ましい。これは、１次側コイル２１ａの形状が環状（円形状）の場合、電力の送受信がより広範囲で可能となる
ため、１次側非接触充電モジュール４１の１次側コイル２１ａと２次側非接触充電モジュール４２の２次側コイル２１ｂの位置合わせが容易になる。すなわち、電力の送受信をより広範囲で可能とするため、２次側非接触充電モジュール４２は１次側非接触充電モジュール４１に対する角度の影響を受けにくくなる。
【００４８】
なお、端子２２ａ、２３ａはお互いに近接してもよく、離れて配置されてもよいが、離れて配置された方が１次側非接触充電モジュール４１を実装しやすい。
【００４９】
磁性シート５１は、電磁誘導作用を利用した非接触充電の電力伝送効率を向上させるために設けたものであって、平坦部３１ａと、中心であってコイル２１の内径に相当する中心部３２ａと、直線凹部３３ａとを備える。また、１次側非接触充電モジュール４１と２次側非接触充電モジュール４２の位置合わせのマグネット３０ａを設ける場合、マグネット３０ａを中心部３２ａの上方に配置してもよいし、マグネット３０ａを中心部３２ａの代わりに配置してもよい。
【００５０】
また、磁性シート５１として、Ｎｉ−Ｚｎ系のフェライトシート、Ｍｎ−Ｚｎ系のフェライトシート、Ｍｇ−Ｚｎ系のフェライトシートなどを使うことができる。磁性シート５１は、単層構成としてもよいし、同一材料を厚み方向に複数枚積層した構成でもよいし、異なる磁性シートを厚み方向に複数枚積層してもよい。少なくとも、透磁率が２５０以上、飽和磁束密度が３５０ｍＴ以上のものであると好ましい。
【００５１】
また、アモルファス金属も磁性シート５１として用いることができる。磁性シート５１としてフェライトシートを使用する場合は１次側コイル２１ａの交流抵抗を低下させる点で有利となり、磁性シートとしてアモルファス金属を使用する場合は１次側コイル２１ａを薄型化することができる。
【００５２】
１次側非接触充電モジュール４１に用いる磁性シート５１は、約５０×５０ｍｍ以内の大きさに収まる程度のサイズであり、厚みは約３ｍｍ以下である。本実施の形態において磁性シート５１は略正方形の約３３ｍｍ×３３ｍｍである。磁性シート５１が１次側コイル２１ａの外周端よりも同程度または大きく形成されることが望ましい。また、磁性シート５１の形状は、円形、矩形、多角形、四隅に大きな曲線を備える矩形及び多角形でもよい。
【００５３】
直線凹部３３ａまたはスリット３４ａは、コイルの巻始め部分（コイルの最内側部分）から端子までの導線を収納する。これにより、コイルの巻始め部分から端子までの導線が１次側コイル２１ａの厚み方向に重なることを防ぎ、１次側非接触充電モジュール４１の厚みを抑えることができる。また、直線凹部３３ａまたはスリット３４ａの大きさをコイルの巻始め部分から端子までの導線を収納する最小限の大きさにすることで、漏れ磁束の発生を抑えることができる。また、直線凹部３３ａの断面形状は、矩形状に限定されず、円弧状や、丸みを帯びてもよい。
【００５４】
直線凹部３３ａまたはスリット３４ａはその一端が交わる磁性シート５１の端部とほぼ垂直であり、中心部３２ａの外形（円形コイルでいえば接線上、矩形コイルでいえば辺上）と重なるように形成される。このように直線凹部３３ａまたはスリット３４ａを形成することによって、導線の巻始めを折り曲げることなく端子２２ａ、２３ａを形成することができる。直線凹部３３ａまたはスリット３４ａの長さはコイル２１の内径に依存し、本実施の形態の場合、約１５ｍｍ〜２０ｍｍとしている。
【００５５】
また、直線凹部３３ａまたはスリット３４ａは、磁性シート５１の端部と中心部３２ａの外周が最も近づく部分に形成してもよい。これによって、直線凹部３３ａまたはスリッ
ト３４ａの形成面積を最低限に抑えることができ、非接触電力伝送機器の伝送効率を向上させることができる。なお、この場合、直線凹部３３ａまたはスリット３４ａの長さは約５ｍｍ〜１０ｍｍである。どちらの配置であっても、直線凹部３３ａまたはスリット３４ａの内側端部は中心部３２ａに接続している。
【００５６】
また、直線凹部３３ａまたはスリット３４ａは、他の配置にしてもよい。すなわち、１次側コイル２１ａはなるべく１段構造であることが望ましく、その場合、１次側コイル２１ａの半径方向のすべてのターンを１段構造とするか、１部を１段構造として他の部分を２段構造とすることが考えられる。従って、端子２２ａ、２３ａのうち１方は１次側コイル２１ａ外周から引き出すことができるが、他方は内側から引き出さなくてはならない。１次側コイル２１ａが巻回されている部分と、１次側コイル２１ａの巻き終わりから端子２２ａまたは２３ａまでの部分とが、必ず厚さ方向において重なる場合、その重なる部分に直線凹部３３ａまたはスリット３４ａを設ければよい。
【００５７】
直線凹部３３ａを用いる場合であれば、磁性シート５１に貫通孔やスリットを設けないので磁束が漏れることを防ぎ、１次側非接触充電モジュール４１の電力伝送効率を向上させることができる。対して、スリット３４ａの場合は、磁性シート５１の形成が容易となる。直線凹部３３ａである場合、断面形状が方形状となるような直線凹部３３ａに限定されず、円弧状や、丸みを帯びてもよい。
【００５８】
次に、マグネットが１次側非接触充電モジュール４１及び後述する２次側非接触充電モジュール４２に対して与える影響について説明する。１次側非接触充電モジュール４１によって発生した磁界を２次側非接触充電モジュール４２内の２次側コイル２１ｂが受信して電力伝送を行う。ここで、１次側コイル２１ａ及び２次側コイル２１ｂの周辺にマグネットを配置すると、磁界がマグネットを避けるように発生するか、マグネットを通過しようとする磁界はなくなってしまうこともある。また、磁性シート５１のうちマグネットに近い部分の透磁率が低下してしまう。すなわち、マグネットによって、磁界が弱められるのである。従って、マグネットによって弱められる磁界を最小限にするためには、１次側コイル２１ａ及び２次側コイル２１ｂとマグネットの距離を離す、マグネットの影響を受けにくい磁性シート５１を備える、などの対策を講じる必要がある。
【００５９】
ここで、１次側非接触充電モジュール４１は、電力供給の送信側として固定端末に用いられるため、１次側非接触充電モジュール４１の固定端末内における占有スペースに余裕がある。また、１次側非接触充電モジュール４１の１次側コイル２１ａに流れる電流は大きいため、磁性シート５１の絶縁性が重要となる。これは、磁性シート５１が導電性であると、１次側コイル２１ａを流れる大きな電流が磁性シート５１を介してその他の部品に伝わる可能性があるからである。
【００６０】
以上の点を考慮して、１次側非接触充電モジュール４１に搭載する磁性シート５１は、その厚みが４００μｍ以上（好ましくは６００μｍ〜１ｍｍ）で、磁気特性として透磁率２５０以上、磁束飽和密度３５０ｍＴ以上を有するＮｉ−Ｚｎ系のフェライトシート（絶縁性）が好ましい。ただし、十分な絶縁処理を行うことで、Ｎｉ−Ｚｎ系のフェライトシートの代わりにＭｎ−Ｚｎ系のフェライトシート（導電性）を使用することもできる。
【００６１】
また、１次側非接触充電モジュール４１は、マグネット３０ａを位置合わせとして使用する場合と使用しない場合とで１次側非接触充電モジュール４１の１次側コイル２１ａのＬ値が大幅に変化する。すなわち、１次側非接触充電モジュール４１にマグネット３０ａまたは２次側非接触充電モジュール４２に同様のマグネットが存在することで１次側、２次側非接触充電モジュール間の磁束を妨げてしまい、マグネットがある場合では１次側非接触充電モジュール４１の１次側コイル２１ａのＬ値が大幅に減少する。このマグネット
３０ａによる影響を抑えるために、磁性シート５１は高飽和磁束密度材（飽和磁束密度が３５０ｍＴ以上）であることが好ましい。高飽和磁束密度材は磁場が強くなっても磁束が飽和しにくいため、マグネット３０ａの影響を受けにくく、マグネット３０ａが使用されている際のコイル２１のＬ値を向上させることができる。従って、磁性シート５１を薄型化させることができる。
【００６２】
しかしながら、磁性シート５１の透磁率が低くなりすぎると１次側コイル２１ａのＬ値が非常に低下してしまう。その結果、１次側非接触充電モジュール４１の効率を低下させてしまうことがある。従って、磁性シート５１の透磁率は少なくとも２５０以上、好ましくは１５００以上が好ましい。また、Ｌ値は磁性シート５１の厚みにも依存するが、フェライトシート３の厚み４００μｍ以上であればよい。なお、フェライトシートは、アモルファス金属の磁性シートに比較してコイル２１の交流抵抗を低下させることができるが、アモルファス金属であってもよい。このような磁性シート５１とすることで、１次側非接触充電モジュール４１及び２次側非接触充電モジュール４２の少なくとも一方がマグネットを備えていたとしても、１次側非接触充電モジュール４１はマグネットの影響を低下させることができる。
【００６３】
また、フェライトシートがＭｎ−Ｚｎ系であることによって、更なる薄型化が可能となる。すなわち、規格（ＷＰＣ）によって、電磁誘導の周波数は１００ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程度（例えば１２０ｋＨｚ）と決まっている。このような低周波数帯において、Ｍｎ−Ｚｎ系のフェライトシートは高効率となる。なお、Ｎｉ−Ｚｎ系のフェライトシートは高周波において高効率である。
〔携帯端末及び２次側非接触充電モジュールについて〕
次に、２次側非接触充電モジュール４２を携帯端末機器に搭載する場合について、説明する。
【００６４】
図５は、本発明の実施の形態における携帯端末機器の構成を示す図であり、携帯端末機器を分解した場合の斜視図である。
【００６５】
携帯端末５２０は、液晶パネル５２１、操作ボタン５２２、基板５２３、電池パック５２４などで構成されている。電磁誘導作用を利用して電力を受信する携帯端末５２０は、その外装を形成する筐体５２５と筐体５２６の内部に２次側非接触充電モジュール４２を有する携帯端末機器である。
【００６６】
液晶パネル５２１、操作ボタン５２２が設けられた筐体５２５の裏面には、操作ボタン５２２から入力された情報を受信するともに必要な情報を液晶パネル５２１に表示して携帯端末５２０全体を制御する制御部を備える基板５２３が設けられている。また、基板５２３の裏面には電池パック５２４が設けられている。電池パック５２４は、基板５２３と接続されて基板５２３に電力供給を行う。
【００６７】
さらに、電池パック５２４の裏面、すなわち筐体５２６側には２次側非接触充電モジュール４２が設けられている。２次側非接触充電モジュール４２は、電磁誘導作用により１次側非接触充電モジュール４１から電力供給を受け、その電力を利用して電池パック５２４を充電する。
【００６８】
２次側非接触充電モジュール４２は、２次側コイル２１ｂ、磁性シート５２などから構成される。電力供給を受ける方向を筐体５２６側とする場合、筐体５２６側から順に２次側コイル２１ｂ、磁性シート５２を配置すると、基板５２３と電池パック５２４の影響を軽減して電力供給を受けることができる。
【００６９】
また、２次側非接触充電モジュール４２は、１次側非接触充電モジュール４１との位置合わせに用いるマグネット３０ｂを有する場合がある。この場合、２次側コイル２１ｂの中央領域に位置する中空部に配置される。これは、規格（ＷＰＣ）によって、円形であること、直径が１５．５ｍｍ以下であることなどが定められている。マグネット３０ａはコイン形状をしており、その中心が１次側コイル２１ａの巻回中心軸と一致するように配置されなければならない。これは、１次側コイル２１ａに対するマグネット３０ａの影響を軽減させるためである。２次側非接触充電モジュール４２に備えられたマグネット３０ｂは、１次側コイル２１ａ及び２次側コイル２１ｂ双方のＬ値を低下させてしまう。
【００７０】
２次側非接触充電モジュール４２がマグネット３０ｂを有する場合、マグネット３０ｂを配置する１番目の方法として、マグネット３０ｂを磁性シート５２の中心部３２ｂの上面に配置する方法がある。また、マグネット３０ｂを配置する２番目の方法として、マグネット３０ｂを磁性シート５２の中心部３２ｂの代わりに配置する方法がある。２番目の方法では、マグネット３０ｂが２次側コイル２１ｂの中空領域に配置されるため、２次側非接触充電モジュール４２を小型化できる。
【００７１】
なお、１次側非接触充電モジュール４１と２次側非接触充電モジュール４２の位置合わせにマグネットを利用しない場合は、マグネット３０ｂは必要ない。
【００７２】
次に、２次側非接触充電モジュール４２について説明する。
【００７３】
図６は、本発明の実施の形態における２次側非接触充電モジュールを示す図であり、２次側コイルが円形コイルの場合を示す。
【００７４】
図７は、本発明の実施の形態における２次側非接触充電モジュールを示す詳細図である。図７（ａ）は２次側非接触充電モジュールの上面図、図７（ｂ）は図７（ａ）における２次側非接触充電モジュールのＣ−Ｃ断面図である。図７（ｃ）は、直線凹部を設けた場合の図７（ａ）における２次側非接触充電モジュールのＤ−Ｄ断面図である。図７（ｄ）は、スリットを設けた場合の図７（ａ）における２次側非接触充電モジュールのＤ−Ｄ断面図である。なお、図７（ａ），図７（ｂ）は、マグネット３０ｂを備えない場合を示している。なお、備える場合には、点線で示したマグネット３０ｂを備える。
【００７５】
２次側非接触充電モジュール４２を説明する図６〜図７は、１次側非接触充電モジュール４１を説明する図３〜図４にそれぞれ対応する。２次側非接触充電モジュール４２の構成は、１次側非接触充電モジュール４１と略同一である。
【００７６】
２次側非接触充電モジュール４２が１次側非接触充電モジュール４１と異なる点として、磁性シート５２の大きさと材料が挙げられる。２次側非接触充電モジュール４２に用いる磁性シート５２は、約４０×４０ｍｍ以内の大きさに収まる程度のサイズであり、厚みは約２ｍｍ以下である。
【００７７】
１次側非接触充電モジュール４１に用いる磁性シート５１と、２次側非接触充電モジュール４２に用いる磁性シート５２のサイズは異なる。これは、２次側非接触充電モジュール４２が一般的にポータブル電子機器に搭載されるためであり、小型化が要求されるからである。本実施の形態において磁性シート５２は略正方形の約３３ｍｍ×３３ｍｍである。磁性シート５２が２次側コイル２１ｂの外周端よりも同程度または大きく形成されることが望ましい。また、磁性シート５１の形状は、円形、矩形、多角形、四隅に大きな曲線を備える矩形及び多角形でもよい。
【００７８】
また、２次側非接触充電モジュール４２は、電力供給の受信側として携帯端末に用いら
れるため、２次側非接触充電モジュール４２の携帯端末内における占有スペースに余裕がない。また、２次側非接触充電モジュール４２の２次側コイル２１ｂに流れる電流は小さいため、磁性シート５２の絶縁性はあまり要求されない。なお、本実施の形態では、約０．１８〜０．３５ｍｍの導線により２次側コイル２１ｂを構成しており、その中でも２次側非接触充電モジュール４２の２次側コイル２１ｂには０．１８〜０．３０ｍｍ程度の導線が好適である。
【００７９】
搭載される電子機器が携帯電話の場合、携帯電話の外装を構成するケースとその内部に位置する電池パックとの間に配置されることが多い。一般的に、電池パックはアルミニウムの筐体であるため、電力伝送に悪影響を与える。これは、コイルが発生させる磁束を弱める方向にアルミニウムに渦電流が発生するため、コイルの磁束が弱められることに起因する。そのため、電池パックの外装であるアルミニウムとその外装の上に配置される２次側コイル２１ｂとの間に磁性シート５２を設け、アルミニウムに対する影響を軽減する必要がある。
【００８０】
以上の点を考慮して、２次側非接触充電モジュール４２に用いる磁性シート５２は、透磁率、飽和磁束密度の高いものが使用され、２次側コイル２１ｂのＬ値をなるべく大きくすることが重要である。基本的には磁性シート５１と同様に透磁率２５０以上、飽和磁束密度３５０ｍＴ以上を備えるものであればよい。本実施の形態においては、Ｍｎ−Ｚｎ系のフェライトの焼結体であって、透磁率１５００以上、飽和磁束密度４００以上、厚みは約４００μｍ以上であることが好ましい。ただし、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトでもよく、透磁率２５０以上、飽和磁束密度３５０以上あれば、１次側非接触充電モジュール４１と電力伝送が可能である。また、２次側コイル２１ｂも１次側コイル２１ａと同様で略円形や略矩形に巻回される。１次側非接触充電モジュール４１内にマグネット３０ａを備えて位置合わせを行う場合と、マグネット３０ａを備えずに位置合わせを行う場合とがある。
【００８１】
次に、マグネット３０ａのサイズと１次側コイル２１ａの内径のサイズとの関係について説明する。ここでは、１次側非接触充電モジュール４１にマグネット３０ａを配置した場合について説明するが、２次側非接触充電モジュール４２にマグネット３０ｂを配置した場合も同様の関係が成り立つ。その場合は、マグネット３０ｂはマグネット３０ａに相当する。
【００８２】
次に、図４、７などに示した１次側非接触充電モジュール４１の磁性シート５１及び２次側非接触充電モジュール４２の磁性シート５２について説明する。
【００８３】
図８は、本発明の実施の形態における磁性シートを示す概念図である。図８（ａ）は磁性シートの上面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。また、分かりやすくするため、凹部を拡大して図示している。また、例として１次側非接触充電モジュール４１の磁性シート５１について説明するが、下記の磁性シート５１に関する説明は２次側非接触充電モジュール４２の磁性シート５２についても適用される。なお、磁性シート５１のサイズは、焼結後で３０ｍｍ×３０ｍｍ×０．４ｍｍである。
【００８４】
磁性シート５１の少なくとも一方の面には、複数の直線上に凹部５３が複数形成される。凹部の形状は何でもよく、円、楕円、多角形、その他の形状でもよい。本実施の形態における凹部５３は、開口面が０．５ｍｍ×０．５ｍｍの円形状であり、深さは０．１ｍｍである。基本的に、開口面の面積が０．５ｍｍ×０．５ｍｍの円形状の面積から１ｍｍ×１ｍｍの円形状の面積に相当する面積であればよい。これより大きくなると、１次側コイル２１ａの導線が凹部５３内に入り込んでしまい、１次側コイル２１ａと凹部５３の底部との距離を確保できなくなってしまう。なお、導線の線径は一般的に０．２５ｍｍ〜０．４ｍｍ程度であり、凹部５３の開口面よりも小さいが、導線は平面コイル状に巻回されて
いるため、容易に凹部５３内に入らない。また、凹部５３の開口面の最大幅が、１次側コイル２１ａの線径よりも小さくなるように構成すると、確実に凹部５３の底部と１次側コイル２１ａの導線との距離を確保することができる。なお、凹部５３の開口面の最大幅とは、例えば開口面が１ｍｍ×０．５ｍｍの楕円形状であった場合１ｍｍであり、凹部５３はどのような形状でもいいため、任意の２点の幅の最大値のことをいう。
【００８５】
また、凹部５３の深さは、０．０６ｍｍ〜０．１５ｍｍ程度であればよい。もしくは、磁性シート５１の厚みの１０％〜２５％程度であればよい。なお、磁性シート５１の厚みとは、磁性シート５１の平坦部３１ａの厚みである。これによって、非接触充電モジュールの電力伝送効率を維持しつつ、本願発明の効果を最大限に得ることができる。すなわち、凹部５３が深すぎると、磁性シート５１の体積が減少し、１次側コイル２１ａのＬ値を向上させる効果が減少してしまう。しかしながら、浅すぎると本願発明の効果を十分に得ることが困難となる。さらに、凹部５３は複数設けられ、凹部間距離は約１ｍｍであり、０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度の距離であればよい。すなわち、磁性シート５１の面の面積に対して、凹部５３が占める面積が、本実施の形態においては約２５％であり、１０％〜３５％程度であればよい。１０％よりも小さければ、凹部５３を形成する効果を十分に得ることができず、３５％を越えると磁性シート５１の強度が低下する。すなわち、破損しやすくなり、磁性シート５１が破損すると磁性シート５１の特性が変化してしまう。従って、１０％〜３５％程度であることによって、強度を確保し、かつ本願発明の効果を最大限得ることができる。さらに、上述した以上に磁性シート５１と１次側コイル２１ａとが離れてしまうと、磁性シート５１が１次側コイル２１ａのＬ値を向上させる影響力が弱くなってしまう。また、凹部５３間の横方向の距離は、凹部５３の横方向の凹部の開口面の横方向の幅よりも大きいほうがよい。これは、縦方向でも任意のどの方向でもそうである。これにより、その方向における磁性シート５１の強度を維持することができる。
【００８６】
また、凹部５３の配置は、図８（ａ）のように直線状に並んでいるとよいが、どのようにランダムに並んでいてもよい。ただし、それぞれの凹部５３間の距離を一定とし、一部に凹部５３が集中させず均などに配置するとよい。また、格子状の縦横線上に配置するよりは、図８（ａ）のように横１列ごとを横方向に少しずつずらしたほうが磁性シート５１の強度を確保することができる。さらに、近接するどの他の凹部５３とも、ほとんど同じ距離とすることができるので、どの方向においても強度をほぼ一定にすることができる。
【００８７】
また、凹部５３は、１次側コイル２１ａが配置される部分、すなわち、１次側コイル２１ａと磁性シート５１が対向する部分に少なくとも設けるとよい。これにより、１次側コイル２１ａの発熱が磁性シート５１に伝熱することを防ぐことができる。
【００８８】
図９は、本発明の実施の形態における非接触充電モジュールの断面図と磁性シートに凹部を形成していない場合の非接触充電モジュールの断面図との比較を示す図である。図９（ａ）は、説明のため磁性シートに凹部を形成していない場合の非接触充電モジュールの断面図である。図９（ｂ）は、本実施の形態における非接触充電モジュールの断面図である。図１０は、本発明の実施の形態における磁性シートの温度特性を示す図であり、図１０（ａ）は温度と非接触充電モジュールのコイルのＬ値との関係、図１０（ｂ）は温度と非接触充電モジュールのコイルのＬ値減少率との関係を示す。ここでの温度変化による非接触充電モジュールの特性変化は、基本的に磁性シートの温度特性によるものである。
【００８９】
図９（ｂ）に示すように、１次側コイル２１ａは、磁性シート５１の凹部５３が形成された面側に配置される。ただし、凹部５３は磁性シート５１の両面に形成されてもよい。すなわち、磁性シート５１の１次側コイル２１ａが配置される面とは反対の面（裏面）側には、一般的に電子部品が配置されることがある。また、これが２次側非接触充電モジュール４２であれば、裏面側には電子部品だけでなく電池パック５２４が配置される可能性
がある。電池部品であっても電池パック５２４であっても発熱を伴いやすいので、その発熱が磁性シート５１、５２に伝熱する。従って、この伝熱を抑えるため、裏面にも凹部５３を形成してもよい。
【００９０】
上述したように、１次側コイル２１ａを、磁性シート５１の凹部５３が形成された面側に配置することによって、効果的に１次側コイル２１ａの発熱が磁性シート５１に伝熱するのを防ぐことができる。その結果、図１０に示す、磁性シート５１の温度特性により、磁性シート５１の特性が変化することを抑え、非接触充電モジュール間の電力伝送効率を維持することができる。図１０に示すように、１次側コイル２１ａの発熱により磁性シート５１が温められると、結果として、非接触充電モジュールの特性がＬ値及びＬ値減少率として現れる。なお、Ｌ値減少率とは、他方の非接触充電モジュールにマグネットを備えた場合における非接触充電モジュールのコイルのＬ値を、他方の非接触充電モジュールにマグネットを備えない場合における非接触充電モジュールのコイルのＬ値で割ったものであり、マグネットの影響が小さいほど値が小さくなる。なお、図１０は、恒温槽にて設定温度になってから最低２０分以上放置し測定したものである。
【００９１】
なお、磁性シート５１の両面には、磁性シート５１を保護する保護シートが貼られており、厚みは１０〜５０μｍである。従って、凹部５３の深さよりも薄い。すなわち、凹部５３の深さが保持シートの厚みよりも深いことによって、１次側コイル２１ａと凹部５３の底部との間に確実に距離を確保することができる。なお、保護シートは、柔軟性を有する材料で形成され、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などのプラスチックからなる。ＰＥＴ系のシート材は、取り扱いが容易で、環境負荷物質などが含まれておらず環境汚染防止として有効な素材である。また、シート１３ａ、１３ｂは、透明性もしくは遮光性のプラスチック、または、それらの組み合わせで構成することも可能である。こうすることで、紫外線などから磁性部材１１や、磁性部材１１上に形成した導電性部材（後述）を保護し、長期信頼性を向上させることができる。
【００９２】
次に、本実施の形態の磁性シート５１、５２の製造方法について、説明する。前述したとおり、磁性シート５１、５２は基本的に（特許文献２）のような製造方法で製造されるが、本実施の形態の磁性シート５１、５２は凹部５３を形成する。
【００９３】
磁性部材は、フェライトなどからなる。フェライトとしては、Ｎｉ−Ｚｎ（ニッケル−亜鉛）系フェライトや、Ｍｎ−Ｚｎ（マンガン−亜鉛）系フェライトなどがある。例えば、Ｆｅ２Ｏ３を４８．５ｍｏｌ％、ＺｎＯを２０．５５ｍｏｌ％、ＮｉＯを２０．５５ｍｏｌ％、ＣｕＯを１０．４０ｍｏｌ％の組成比率で配合し、７５０℃〜９００℃−４時間で焼成する。誘電体としては、例えば、Ｔｉ（チタン）酸化物が用いられる。
【００９４】
まず、上述した組成比率のセラミック系磁性仮焼粉体３０００ｇと、水溶性結合材としてメトローズ１３５ｇと、油性可塑材としてセラミゾール２７０ｇと、蒸留水３４０ｇとを、ミキサーにて２０分混合する。次いで、３本ロールを３回パスさせて、はい土を生成する。このはい土を、５℃−９６時間で保存することで、熟成した後、真空押し出し成型装置にてグリーンシートを作製する。
【００９５】
このグリーンシートの表面を、９５℃のドラム式乾燥機にパスさせることにより、乾燥させて、所定の寸法に切断してグリーンシートを作製する。作製したグリーンシートを、９００℃−３時間で焼成して焼成体を作製した。
【００９６】
凹部５３を形成するためには、グリーンシートの成型の際に凹部が形成されるようにグリーンシートを作製するか、グリーンシートをシート状に成型した後に凸状の型をグリーンシートに押し付けて凹部５３を形成してもよい。なお、焼結することによって、磁性シ
ート５１のサイズ、凹部５３のサイズは約８割に縮小する。従って、上述したサイズの凹部５３を形成するためには、グリーンシートに開口部の幅や深さが約１．２５倍の凹部を形成する必要がある。
【００９７】
前述したように、凹部５３の形成方法としては、焼成前の平面シートに、凹部５３を形成する凸部の型を押しつけて形成してもよい。これにより、凹部５３の周りは押し付けられただけ磁性材料の密度が向上し結晶性が向上する。すなわち、磁性材料の密度が向上した分だけ磁性シート５１の特性が向上するため、非接触充電モジュール間の電力伝送効率が向上する。または、焼成前の磁性材料を、凹部を備えたシート状に形成してもよい。この場合、上記の方法と異なり、磁性材料に偏りがないため、磁性シート５１の場所に関らず安定した特性を得ることができる。
【００９８】
また、（特許文献２）のように、磁性シート５１に柔軟性を与えるスリットを複数備えてもよい。柔軟性を備えるスリット間距離は、凹部５３間距離の１倍〜３倍程度となるようにするとよい。それにより、磁性シート３の柔軟性を確保しつつ、凹部５３をバランスよく配置することができる。さらに、スリットや凹部５３を備えても、十分な非接触充電モジュール間の電力伝送効率を得られる程度の磁性シート５１の特性を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明の非接触充電モジュール及びこれを用いた非接触充電機器によれば長時間の充電を行っても、電力伝送効率を高効率に安定した非接触充電モジュール及びこれを用いた非接触充電機器とすることができるので、携帯電話、ポータブルオーディオ、携帯用のコンピュータなどの携帯端末、デジタルカメラ、ビデオカメラなどの携帯機器を充電する際の送信側充電機器として有用である。
【符号の説明】
【０１００】
１ 非接触充電モジュール
２ 平面コイル部
２１ コイル
２１ａ １次側コイル
２１ｂ ２次側コイル
２１１、２１２ 内側部分
２２ａ、２３ａ 端子（１次側）
２２ｂ、２３ｂ 端子（２次側）
３０ａ マグネット（１次側）
３０ｂ マグネット（２次側）
３１ａ 平坦部（１次側）
３１ｂ 平坦部（２次側）
３２ａ 中心部（１次側）
３２ｂ 中心部（２次側）
３３ａ 直線凹部（１次側）
３３ｂ 直線凹部（２次側）
３４ａ スリット（１次側）
３４ｂ スリット（２次側）
４１ １次側非接触充電モジュール（送信側非接触充電モジュール）
４２ ２次側非接触充電モジュール（受信側非接触充電モジュール）
５１ 磁性シート（１次側）
５２ 磁性シート（２次側）
７１ 電力入力部
７２ 整流回路
８２ 電力出力部
２００ 電子機器
３００ 商用電源
３０１ コンセント
４００ 非接触充電器
４０１ プラグ
４０２ 面
５０１ 机上
５２０ 携帯端末
５２１ 液晶パネル
５２２ 操作ボタン
５２３ 基板
５２４ 電池パック（電力保持部）
５２５、５２６ 筐体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面コイル部と磁性シートとを有する非接触充電モジュール及びこれを用いた非接触充電機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、本体機器を充電器で非接触充電することのできるものが多く利用されている。これは、充電器側に送信側非接触充電モジュール、本体機器側に受信側非接触充電モジュールを配し、両モジュール間に電磁誘導を生じさせることにより充電器側から本体機器側に電力を伝送するものである。そして、上記本体機器として携帯端末機器などを適用することも提案されている。
【０００３】
この携帯端末機器などの本体機器や充電器は、薄型化や小型化が要望されるものである。この要望に応えるため、（特許文献１）のように、送信側非接触充電モジュールや受信側非接触充電モジュールとしての平面コイル部と、磁性シートとを備えることが考えられる。また、従来の磁性シートには、（特許文献２）のように製造され、構成されているものもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４２５１９号公報
【特許文献２】特許第４４００５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種の非接触充電モジュールは、電磁誘導現象を利用して電力伝送を行うため、１次側非接触充電モジュール（送信側非接触充電モジュール）のコイル部と２次側非接触充電モジュール（受信側非接触充電モジュール）のコイル部とにおいて、発熱が生じやすい。すなわち、１次側非接触充電モジュールと２次側非接触充電モジュールとの位置合わせや距離、周りの金属の影響など様々な理由により、伝送効率を１００％とすることが困難である。また、コイル部自体が抵抗成分を備える。このような理由からコイル部の発熱は避けられない問題である。
【０００６】
一方で、磁性シートは温度特性を備える。すなわち、コイル部の発熱により磁性シートが温められ、磁性シートの特性が変化する。磁性シートの特性が変化すると、コイル部のＬ値が変化し、その結果、非接触充電モジュールの共振周波数が変化する。１次側非接触充電モジュールの共振周波数と２次側非接触充電モジュールの共振周波数とがずれると、それだけ電力伝送効率が低下することがある。すなわち、１次側非接触充電モジュール及び２次側非接触充電モジュールの両方の共振周波数の変化を、抑える必要がある。さらに、２次側非接触充電モジュールは一般的に小型化された携帯端末内に収納されるため、１次側非接触充電モジュールに比較して、さらに、磁性シートが温まりやすい。
【０００７】
さらに、非接触充電にかかる時間は一般的に数時間であり、長時間を必要とするため、コイル部の発熱が磁性シートへ伝熱する時間も長時間化する。
【０００８】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、コイル部のＬ値を維持することで高い電力伝送効率に維持したまま、コイル部の発熱が磁性シートに伝熱するのを抑えることのできる非接触充電モジュール及びこれを用いた非接触充電機器を提供することを目的とする。また
、これにより、長時間の充電を行っても、電力伝送効率を高効率に安定した非接触充電モジュール及びこれを用いた非接触充電機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は、導線が巻回された平面コイル部と、前記平面コイル部を載置する面を備えた磁性シートと、を備え、前記磁性シートは、前記平面コイル部と対向する面に、複数の凹部を備え、前記複数の凹部はお互いに離間し、前記複数の凹部の底部と前記平面コイル部とが離れていることを特徴とする非接触充電モジュールとした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、コイル部のＬ値を維持することで高い電力伝送効率に維持したまま、コイル部の導線と磁性シートとの接触面積を小さくすることで、コイル部の発熱が磁性シートに伝熱するのを抑えることのできる非接触充電モジュール及びこれを用いた非接触充電機器とすることができる。これにより、長時間の充電を行っても、電力伝送効率を高効率に安定した非接触充電モジュール及びこれを用いた非接触充電機器とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態における非接触電力伝送機器を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態における非接触充電器の構成を示す図
【図３】本発明の実施の形態における１次側非接触充電モジュールを示す図
【図４】本発明の実施の形態における１次側非接触充電モジュールを示す詳細図
【図５】本発明の実施の形態における携帯端末機器の構成を示す図
【図６】本発明の実施の形態における２次側非接触充電モジュールを示す図
【図７】本発明の実施の形態における２次側非接触充電モジュールを示す詳細図
【図８】本発明の実施の形態における磁性シートを示す概念図
【図９】本発明の実施の形態における非接触充電モジュールの断面図と磁性シートに凹部を形成していない場合の非接触充電モジュールの断面図との比較を示す図
【図１０】本発明の実施の形態における磁性シートの温度特性を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、導線が巻回された平面コイル部と、前記平面コイル部を載置する面を備えた磁性シートと、を備え、前記磁性シートは、前記平面コイル部と対向する面に、複数の凹部を備え、前記複数の凹部はお互いに離間し、前記複数の凹部の底部と前記平面コイル部とが離れていることを特徴とする非接触充電モジュールである。これにより、コイル部のＬ値を維持することで高い電力伝送効率に維持したまま、コイル部の発熱が磁性シートに伝熱するのを抑えることのできる非接触充電モジュールとすることができる。これにより、長時間の充電を行っても、電力伝送効率を高効率に安定した非接触充電モジュールとすることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記複数の凹部は、前記平面コイル部と対向する面において、前記平面コイル部が対向される部分に設けられることを特徴とする請求項１に記載の非接触充電モジュールである。これにより、効果的に、コイル部のＬ値を維持することで高い電力伝送効率に維持したまま、コイル部の発熱が磁性シートに伝熱するのを抑えることのできる非接触充電モジュールとすることができる。これにより、長時間の充電を行っても、電力伝送効率を高効率に安定した非接触充電モジュールとすることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記複数の凹部は、前記平面コイル部と対向する面の面積に対する前記複数の凹部の占有面積が、１０％〜３５％であることを特徴とする請求項１ま
たは２のいずれかひとつに記載の非接触充電モジュールである。これにより、強度を確保した上で、長時間の充電を行っても、電力伝送効率を高効率に安定した非接触充電モジュールとすることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記複数の凹部は、前記平面コイル部の厚みに対する前記複数の凹部の深さが、１０％〜２５％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかひとつに記載の非接触充電モジュールである。これにより、非接触充電モジュールの電力伝送効率を維持しつつ、長時間の充電を行っても、電力伝送効率を高効率に安定した非接触充電モジュールとすることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、前記複数の凹部の開口面の最大幅は、前記導線の線径よりも小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかひとつに記載の非接触充電モジュールである。これにより、確実に凹部の底部と導線との距離を確保し、確実にコイル部のＬ値を維持することで高い電力伝送効率に維持したまま、コイル部の発熱が磁性シートに伝熱するのを抑えることのできる非接触充電モジュールとすることができる。これにより、長時間の充電を行っても、電力伝送効率を高効率に安定した非接触充電モジュールとすることができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の非接触充電モジュールを備えたことを特徴とする非接触充電機器である。これにより、コイル部のＬ値を維持することで高い電力伝送効率に維持したまま、コイル部の発熱が磁性シートに伝熱するのを抑えることのできる非接触充電モジュール及びこれを用いた非接触充電機器とすることができる。これにより、長時間の充電を行っても、電力伝送効率を高効率に安定した非接触充電モジュール及びこれを用いた非接触充電機器とすることができる。なお、非接触充電機器とは、１次側非接触充電モジュールもしくは２次側非接触充電モジュールのいずれかを備える電子機器のことをいう。
【００１８】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について図面をもちいて説明する。
〔非接触充電システムに関して〕
図１は、本発明の実施の形態における非接触電力伝送機器を示すブロック図である。
【００１９】
非接触電力伝送機器は、１次側非接触充電モジュール４１（送信側非接触充電モジュール）と、２次側非接触充電モジュール４２（受信側非接触充電モジュール）とから構成され、電磁誘導作用を利用して１次側非接触充電モジュール４１から２次側非接触充電モジュール４２に電力伝送が行われる。この非接触電力伝送機器は、約５Ｗ以下の電力伝送に使用される。また、電力伝送の周波数は約１１０〜２０５ｋＨｚである。１次側非接触充電モジュール４１は例えば充電器に搭載され、２次側非接触充電モジュール４２は例えば携帯電話、デジタルカメラ、ＰＣなどに搭載される。
【００２０】
１次側非接触充電モジュール４１は、１次側コイル２１ａ、磁性シート５１、共振コンデンサ（図示せず）、電力入力部７１を備えて構成される。電力入力部７１は、外部電源としての商用電源３００に接続されて１００〜２４０Ｖ程度の電力供給を受け、所定電流１（直流１２Ｖ、１Ａ）に変換して１次側コイル２１ａに供給する。１次側コイル２１ａは、その形状、巻数及び供給を受けた電流に応じた磁界を発生させる。共振コンデンサは、１次側コイル２１ａに接続され、１次側コイル２１ａとの関係により１次側コイル２１ａから発生させる磁界の共振周波数を決定する。１次側非接触充電モジュール４１から２次側非接触充電モジュール４２に対する電磁誘導作用は、この共振周波数により行われる。
【００２１】
一方、２次側非接触充電モジュール４２は、２次側コイル２１ｂ、磁性シート５２、共振コンデンサ（図示せず）、整流回路７２、電力出力部８２から構成される。２次側コイル２１ｂは、１次側コイル２１ａから発生した磁界を受けて、その磁界を電磁誘導作用により所定電流２に変換して、整流回路７２、電力出力部８２を介して、２次側非接触充電モジュール４２の外部に出力する。整流回路７２は、交流電流である所定電流２を整流して直流電流である所定電流３（直流５Ｖ、１．５Ａ）に変換する。また、電力出力部８２は２次側非接触充電モジュール４２の外部出力部であり、この電力出力部８２を介して、２次側非接触充電モジュール４２に接続される電子機器２００に電力供給を行う。
〔非接触充電器及び１次側非接触充電モジュールについて〕
次に、１次側非接触充電モジュール４１を非接触充電器に搭載する場合について説明する。
【００２２】
図２は、本発明の実施の形態における非接触充電器の構成を示す図である。なお、図２に示す非接触充電器は、その内部が分かるように示したものである。
【００２３】
電磁誘導作用を利用して電力を送信する非接触充電器４００は、その外装を構成するケースの内部に１次側非接触充電モジュール４１を有する。
【００２４】
非接触充電器４００は、屋内もしくは屋外に設置された商用電源３００のコンセント３０１に差し込むプラグ４０１を有する。このプラグ４０１をコンセント３０１に差し込むことによって、非接触充電器４００は商用電源３００から電力供給を受けることができる。
【００２５】
非接触充電器４００は机上５０１に設置され、１次側非接触充電モジュール４１は非接触充電器４００の机面側とは反対側の面４０２の近傍に配置される。そして、１次側非接触充電モジュール４１における１次側コイル２１ａの主平面を、非接触充電器４００の机面側とは反対側の面４０２に平行に配置する。このようにすることで、２次側非接触充電モジュール４２を搭載した電子機器の電力受信作業エリアを確保することができる。なお、非接触充電器４００は壁面に設置されてもよく、この場合、非接触充電器４００は壁面側とは反対側の面の近傍に配置される。
【００２６】
また、１次側非接触充電モジュール４１は、２次側非接触充電モジュール４２との位置合わせに用いるマグネット３０ａを有する場合がある。この場合、１次側コイル２１ａの中央領域に位置する中空部に配置される。
【００２７】
次に、１次側非接触充電モジュール４１について説明する。
【００２８】
図３は、本発明の実施の形態における１次側非接触充電モジュールを示す図であり、１次側コイルが円形コイルの場合を示す。なお、図３においては円形に巻回された円形コイルにて説明しているが、略矩形状に巻回された矩形コイルであってもよい。なお、これから説明する１次側非接触充電モジュールの詳細については、基本的に２次側非接触充電モジュールに適応される。１次側非接触充電モジュールに対する２次側非接触充電モジュールの相違点は、詳しく後述する。
【００２９】
１次側非接触充電モジュール４１は、導線が渦巻き状に巻回された１次側コイル２１ａと、１次側コイル２１ａの面に対向するように設けられた磁性シート５１とを備える。
【００３０】
図３に示すとおり、１次側コイル２１ａは、面上で渦を描くように径方向に向けて導電体を巻いた１次側コイル２１ａと、１次側コイル２１ａの両端に設けられた電流供給部としての端子２２ａ、２３ａを備える。すなわち、電流供給部としての端子２２ａ、２３ａ
は、外部電源である商用電源３００からの電流を１次側コイル２１ａに供給する。１次側コイル２１ａは導線を平面上で平行に巻きまわしたものであり、コイルによって形成された面をコイル面と呼ぶ。なお、厚み方向とは、１次側コイル２１ａと磁性シート５１との積層方向である。
【００３１】
また、磁性シート５１は、１次側コイル２１ａを載置する平坦部３１ａと、平坦部３１ａの中心部にあって１次側コイル２１ａの中空領域内に相当する中心部３２ａと、１次側コイル２１ａの引き出し線の一部が挿入される直線凹部３３ａとから構成されている。中心部３２ａは、平坦部３２ａに対して凸部形状、平坦形状、凹部形状、貫通孔である形状となり、いずれであってもよい。凸部形状であれば、１次側コイル２１ａの磁束を強めることができる。平坦であれば、製造しやすく１次側コイル２１ａを載置しやすい上、後述する位置合わせのマグネットの影響と１次側コイル２１ａのＬ値のバランスをとることができる。凹部形状、貫通孔に関しては、詳しく後述する。
【００３２】
本実施の形態における１次側非接触充電モジュール４１では、１次側コイル２１ａは直径が２０ｍｍの内径から外に向かって巻回され、外径が３０ｍｍとなっている。すなわち、１次側コイル２１ａはドーナツ形状に巻回されている。なお、１次側コイル２１ａは円形に巻回されてもよいし、多角形に巻回されてもよい。すなわち、略正方形でもよいし、略長方形でもよいし、そのたの形状でもよいし、多角形の場合には角にアール（曲線部）を有してもよい。
【００３３】
また、導線はお互いに空間を空けるように巻回されることによって、上段の導線と下段の導線との間の浮遊容量が小さくなり、１次側コイル２１ａの交流抵抗を小さく抑えることができる。また、空間を詰めるように巻回されることによって、１次側コイル２１ａの厚みを抑えることができる。
【００３４】
また、１次側非接触充電モジュール４１は、２次側非接触充電モジュール４２との位置合わせに用いるマグネット３０ａを有する場合がある。これは、規格（ＷＰＣ）によって、円形であること、直径が１５．５ｍｍ以下であることなどが定められている。マグネット３０ａはコイン形状をしており、その中心が１次側コイル２１ａの巻回中心軸と一致するように配置されなければならない。これは、１次側コイル２１ａに対するマグネット３０ａの影響を軽減させるためである。
【００３５】
すなわち、位置合わせの方法としては、例えば以下の方法が挙げられる。例えば充電器の充電面に凸部、２次側の電子機器に凹部を形成しはめ込むといった、物理的（形状的）に強制的な位置合わせを行う方法。また、少なくとも１次側及び２次側の一方にマグネットを搭載することで、お互いのマグネットもしくは一方のマグネットと他方の磁性シートとが引き付けあって位置合わせを行う方法。１次側が２次側のコイルの位置を検出することで、１次側のコイルを自動的に２次側のコイルの位置まで移動させる方法。充電器に多数のコイルを備えることで、携帯機器が充電器の充電面のどこにおいても充電可能とする方法など。
【００３６】
このように、１次側（充電側）非接触充電モジュール及び２次側（被充電側）非接触充電モジュールのコイルの位置合わせには様々な方法が挙げられるが、マグネットを使用する方法とマグネットを使用しない方法とに分けられる。そして、１次側（充電側）非接触充電モジュールであれば、マグネットを使用する２次側（被充電側）非接触充電モジュール及びマグネットを使用しない２次側（被充電側）非接触充電モジュールの双方に適応できるようにすることで２次側（被充電側）非接触充電モジュールのタイプに関係せず充電ができ利便性が向上する。同様に、２次側（被充電側）非接触充電モジュールであれば、マグネットを使用する１次側（充電側）非接触充電モジュール及びマグネットを使用しな
い１次側（充電側）非接触充電モジュールの双方に適応できるようにすることで１次側（充電側）非接触充電モジュールのタイプに関係せず充電ができ利便性が向上する。すなわち、電力伝送を行う相手である他方の非接触充電モジュールと電磁誘導によって電力伝送を行う非接触充電モジュールにおいて、他方の非接触充電モジュールとの位置合わせに際し、他方の非接触充電モジュールに備えられたマグネットを利用して位置合わせを行う第１の手段、及びマグネットを利用しないで位置合わせを行う第２の手段、双方の手段により他方の非接触充電モジュールと位置合わせ可能であって、電力伝送が可能となるように構成することが必要である。
【００３７】
１次側非接触充電モジュール４１がマグネット３０ａを有する場合、マグネット３０ａを配置する１番目の方法として、マグネット３０ａを磁性シート５１の中心部３２ａの上面に配置する方法がある。また、マグネット３０ａを配置する２番目の方法として、マグネット３０ａを磁性シート５１の中心部３２ａの代わりに配置する方法がある。２番目の方法では、マグネット３０ａが１次側コイル２１ａの中空領域に配置されるため、１次側非接触充電モジュール４１を小型化できる。
【００３８】
なお、１次側非接触充電モジュール４１と２次側非接触充電モジュール４２の位置合わせにマグネットを利用しない場合は、図３に示すマグネット３０ａは必要ない。
【００３９】
ここで、マグネットが非接触充電モジュールの電力伝送効率に与える影響について説明する。一般的に、マグネットは１次側非接触充電モジュール及び２次側非接触充電モジュールの少なくとも一方において、内蔵されるコイルの貫通孔の中に設けられる。これにより、マグネットとマグネットまたはマグネットと磁性シート５１をなるべく近接させることができると同時に、１次側及び２次側のコイルを近接させることができる。マグネットは円形であり、この場合、マグネットの直径は１次側コイル２１ａの内幅よりも小さくなる。本実施の形態においてはマグネットの直径は約１５．５ｍｍ（約１０ｍｍ〜２０ｍｍ）であり、厚みは約１．５〜２ｍｍである。また、ネオジウム磁石を使用しており、強さは約７５ｍＴから１５０ｍＴ程度でよい。本実施の形態においては、１次側非接触充電モジュールのコイルと２次側非接触充電モジュールのコイルとの間隔が２〜５ｍｍ程度であるので、この程度のマグネットで十分位置合わせが可能となる。
【００４０】
電力伝送のために１次側コイルと２次側コイルとの間に磁束が発生している際、その間や周辺にマグネットが存在すると磁束はマグネットを避けるように伸びる。もしくは、マグネットの中を貫く磁束はマグネットの中で渦電流や発熱となり、損失となる。さらに、マグネットが磁性シートの近傍に配置されることによって、マグネット近傍の磁性シートの透磁率が低下してしまう。従って、１次側非接触充電モジュール４１に備えられたマグネット３０ａは、１次側コイル２１ａ及び２次側コイル２１ｂ双方のＬ値を低下させてしまう。その結果、非接触充電モジュール間の伝送効率が低下してしまう。
【００４１】
図４は、本発明の実施の形態における１次側非接触充電モジュールを示す詳細図である。図４（ａ）は１次側非接触充電モジュールの上面図、図４（ｂ）は図４（ａ）における１次側非接触充電モジュールのＡ−Ａ断面図である。図４（ｃ）は、直線凹部を設けた場合の図４（ａ）における１次側非接触充電モジュールのＢ−Ｂ断面図である。図４（ｄ）は、スリットを設けた場合の図４（ａ）における１次側非接触充電モジュールのＢ−Ｂ断面図である。なお、図４（ａ），図４（ｂ）は、マグネット３０ａを備えない場合を示している。なお、備える場合には、点線で示したマグネット３０ａを備える。
【００４２】
１次側コイル２１ａは、１次側非接触充電モジュール４１が装着される非接触充電器４００の薄型化を達成するため、１次側コイル２１ａの中心領域に位置する巻始め部分から端子２３ａまでを厚さ方向に２段とし、残りの領域を１段とした。このとき、上段の導線
と下段の導線どうしがお互いに空間を空けるように巻回されることによって、上段の導線と下段の導線との間の浮遊容量が小さくなり、１次側コイル２１ａの交流抵抗を小さく抑えることができる。
【００４３】
また、導線を積層して１次側コイル２１ａを１次側非接触充電モジュール４１の厚み方向に伸ばす場合、１次側コイル２１ａの巻き数を増やして１次側コイル２１ａに流す電流を増加できる。導線を積層する際、上段に位置する導線と下段に位置する導線がお互いの空間を詰めるように巻回されることにより、１次側コイル２１ａの厚みを抑えつつ、１次側コイル２１ａに流す電流を増加できる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、断面形状が円形状の導線を使用して１次側コイル２１ａを形成しているが、使用する導線は断面形状が方形形状の導線でもよい。断面形状が円形状の導線を使用する場合、隣り合う導線どうしの間に隙間が生じるため、導線間の浮遊容量が小さくなり、１次側コイル２１ａの交流抵抗を小さく抑えることができる。
【００４５】
また、１次側コイル２１ａは厚さ方向に２段で巻回するよりも１段で巻回した方が１次側コイル２１ａの交流抵抗が低くなり、伝送効率を高くすることができる。これは、２段で導線を巻回すると、上段の導線と下段の導線との間に浮遊容量が発生するためである。従って、１次側コイル２１ａは全体を２段で巻回するよりも、なるべく多くの部分を１段によって巻回した方がよい。また、１段で巻回することによって、１次側非接触充電モジュール４１として薄型化することができる。なお、２本の導線で平面コイル部２を構成する場合は、端子２２ａ、２３ａ部分において２本の導線が半田などによって電気的に接続されているので、２本の導線が１本の太い導線のようにしてもよい。２本の導線は、コイル面に対して平行に並んで巻回されてもよいし、コイル面に対して垂直に並んで巻回されてもよい。すなわち、コイル面に平行の場合は、２本の導線は平面状で同一の中心を軸に巻きまわされており、半径方向において一方の導線が他方の導線に挟まれるようになる。このように２本の導線を端子２２ａ、２３ａ部分で電気的に接合して１本の導線のように機能させることによって、同じ断面積であっても厚みを抑えることができる。すなわち、例えば、直径が０．２５ｍｍの導線の断面積を、直径が０．１８ｍｍの導線を２本準備することによって得ることができる。従って、直径が０．２５ｍｍの導線１本であると、コイル２１の１ターンの厚みは０．２５ｍｍ、コイル２１の半径方向の幅は０．２５ｍｍであるが、直径が０．１８ｍｍの導線２本であると、コイル２１の１ターンの厚みは０．１８ｍｍ、半径方向の幅は０．３６ｍｍとなる。なお、厚み方向とは、平面コイル部２と磁性シート５１との積層方向である。また、コイル２１は中心側の一部分のみ、厚さ方向に２段に重なっており、残りの外側の部分は１段としてもよい。また、コイル面に垂直の場合は、非接触充電モジュールの厚みが増加するが、導線の断面積が事実上増加することで平面コイル部２を流れる電流を増加させることができ、十分な巻き数も容易に確保することができる。なお、本実施の形態では、約０．１８〜０．３５ｍｍの導線により１次側コイル２１ａを構成しており、その中でも１次側非接触充電モジュール４１の１次側コイル２１ａには０．２５〜０．３５ｍｍの導線が好適である。
【００４６】
なお、１次側コイル２１ａの交流抵抗が低いことで１次側コイル２１ａにおける損失を防ぎ、Ｌ値を向上させることによって、Ｌ値に依存する１次側非接触充電モジュール４１の電力伝送効率を向上させることができる。
【００４７】
また、本実施の形態では、１次側コイル２１ａは環状（円形状）に形成されている。１次側コイル２１ａの形状は環状（円形状）に限定されず、楕円形状、矩形状、多角形状でもよい。１次側非接触充電モジュール４１と２次側非接触充電モジュール４２の位置合わせを考慮すれば、１次側コイル２１ａの形状は環状（円形状）が好ましい。これは、１次側コイル２１ａの形状が環状（円形状）の場合、電力の送受信がより広範囲で可能となる
ため、１次側非接触充電モジュール４１の１次側コイル２１ａと２次側非接触充電モジュール４２の２次側コイル２１ｂの位置合わせが容易になる。すなわち、電力の送受信をより広範囲で可能とするため、２次側非接触充電モジュール４２は１次側非接触充電モジュール４１に対する角度の影響を受けにくくなる。
【００４８】
なお、端子２２ａ、２３ａはお互いに近接してもよく、離れて配置されてもよいが、離れて配置された方が１次側非接触充電モジュール４１を実装しやすい。
【００４９】
磁性シート５１は、電磁誘導作用を利用した非接触充電の電力伝送効率を向上させるために設けたものであって、平坦部３１ａと、中心であってコイル２１の内径に相当する中心部３２ａと、直線凹部３３ａとを備える。また、１次側非接触充電モジュール４１と２次側非接触充電モジュール４２の位置合わせのマグネット３０ａを設ける場合、マグネット３０ａを中心部３２ａの上方に配置してもよいし、マグネット３０ａを中心部３２ａの代わりに配置してもよい。
【００５０】
また、磁性シート５１として、Ｎｉ−Ｚｎ系のフェライトシート、Ｍｎ−Ｚｎ系のフェライトシート、Ｍｇ−Ｚｎ系のフェライトシートなどを使うことができる。磁性シート５１は、単層構成としてもよいし、同一材料を厚み方向に複数枚積層した構成でもよいし、異なる磁性シートを厚み方向に複数枚積層してもよい。少なくとも、透磁率が２５０以上、飽和磁束密度が３５０ｍＴ以上のものであると好ましい。
【００５１】
また、アモルファス金属も磁性シート５１として用いることができる。磁性シート５１としてフェライトシートを使用する場合は１次側コイル２１ａの交流抵抗を低下させる点で有利となり、磁性シートとしてアモルファス金属を使用する場合は１次側コイル２１ａを薄型化することができる。
【００５２】
１次側非接触充電モジュール４１に用いる磁性シート５１は、約５０×５０ｍｍ以内の大きさに収まる程度のサイズであり、厚みは約３ｍｍ以下である。本実施の形態において磁性シート５１は略正方形の約３３ｍｍ×３３ｍｍである。磁性シート５１が１次側コイル２１ａの外周端よりも同程度または大きく形成されることが望ましい。また、磁性シート５１の形状は、円形、矩形、多角形、四隅に大きな曲線を備える矩形及び多角形でもよい。
【００５３】
直線凹部３３ａまたはスリット３４ａは、コイルの巻始め部分（コイルの最内側部分）から端子までの導線を収納する。これにより、コイルの巻始め部分から端子までの導線が１次側コイル２１ａの厚み方向に重なることを防ぎ、１次側非接触充電モジュール４１の厚みを抑えることができる。また、直線凹部３３ａまたはスリット３４ａの大きさをコイルの巻始め部分から端子までの導線を収納する最小限の大きさにすることで、漏れ磁束の発生を抑えることができる。また、直線凹部３３ａの断面形状は、矩形状に限定されず、円弧状や、丸みを帯びてもよい。
【００５４】
直線凹部３３ａまたはスリット３４ａはその一端が交わる磁性シート５１の端部とほぼ垂直であり、中心部３２ａの外形（円形コイルでいえば接線上、矩形コイルでいえば辺上）と重なるように形成される。このように直線凹部３３ａまたはスリット３４ａを形成することによって、導線の巻始めを折り曲げることなく端子２２ａ、２３ａを形成することができる。直線凹部３３ａまたはスリット３４ａの長さはコイル２１の内径に依存し、本実施の形態の場合、約１５ｍｍ〜２０ｍｍとしている。
【００５５】
また、直線凹部３３ａまたはスリット３４ａは、磁性シート５１の端部と中心部３２ａの外周が最も近づく部分に形成してもよい。これによって、直線凹部３３ａまたはスリッ
ト３４ａの形成面積を最低限に抑えることができ、非接触電力伝送機器の伝送効率を向上させることができる。なお、この場合、直線凹部３３ａまたはスリット３４ａの長さは約５ｍｍ〜１０ｍｍである。どちらの配置であっても、直線凹部３３ａまたはスリット３４ａの内側端部は中心部３２ａに接続している。
【００５６】
また、直線凹部３３ａまたはスリット３４ａは、他の配置にしてもよい。すなわち、１次側コイル２１ａはなるべく１段構造であることが望ましく、その場合、１次側コイル２１ａの半径方向のすべてのターンを１段構造とするか、１部を１段構造として他の部分を２段構造とすることが考えられる。従って、端子２２ａ、２３ａのうち１方は１次側コイル２１ａ外周から引き出すことができるが、他方は内側から引き出さなくてはならない。１次側コイル２１ａが巻回されている部分と、１次側コイル２１ａの巻き終わりから端子２２ａまたは２３ａまでの部分とが、必ず厚さ方向において重なる場合、その重なる部分に直線凹部３３ａまたはスリット３４ａを設ければよい。
【００５７】
直線凹部３３ａを用いる場合であれば、磁性シート５１に貫通孔やスリットを設けないので磁束が漏れることを防ぎ、１次側非接触充電モジュール４１の電力伝送効率を向上させることができる。対して、スリット３４ａの場合は、磁性シート５１の形成が容易となる。直線凹部３３ａである場合、断面形状が方形状となるような直線凹部３３ａに限定されず、円弧状や、丸みを帯びてもよい。
【００５８】
次に、マグネットが１次側非接触充電モジュール４１及び後述する２次側非接触充電モジュール４２に対して与える影響について説明する。１次側非接触充電モジュール４１によって発生した磁界を２次側非接触充電モジュール４２内の２次側コイル２１ｂが受信して電力伝送を行う。ここで、１次側コイル２１ａ及び２次側コイル２１ｂの周辺にマグネットを配置すると、磁界がマグネットを避けるように発生するか、マグネットを通過しようとする磁界はなくなってしまうこともある。また、磁性シート５１のうちマグネットに近い部分の透磁率が低下してしまう。すなわち、マグネットによって、磁界が弱められるのである。従って、マグネットによって弱められる磁界を最小限にするためには、１次側コイル２１ａ及び２次側コイル２１ｂとマグネットの距離を離す、マグネットの影響を受けにくい磁性シート５１を備える、などの対策を講じる必要がある。
【００５９】
ここで、１次側非接触充電モジュール４１は、電力供給の送信側として固定端末に用いられるため、１次側非接触充電モジュール４１の固定端末内における占有スペースに余裕がある。また、１次側非接触充電モジュール４１の１次側コイル２１ａに流れる電流は大きいため、磁性シート５１の絶縁性が重要となる。これは、磁性シート５１が導電性であると、１次側コイル２１ａを流れる大きな電流が磁性シート５１を介してその他の部品に伝わる可能性があるからである。
【００６０】
以上の点を考慮して、１次側非接触充電モジュール４１に搭載する磁性シート５１は、その厚みが４００μｍ以上（好ましくは６００μｍ〜１ｍｍ）で、磁気特性として透磁率２５０以上、磁束飽和密度３５０ｍＴ以上を有するＮｉ−Ｚｎ系のフェライトシート（絶縁性）が好ましい。ただし、十分な絶縁処理を行うことで、Ｎｉ−Ｚｎ系のフェライトシートの代わりにＭｎ−Ｚｎ系のフェライトシート（導電性）を使用することもできる。
【００６１】
また、１次側非接触充電モジュール４１は、マグネット３０ａを位置合わせとして使用する場合と使用しない場合とで１次側非接触充電モジュール４１の１次側コイル２１ａのＬ値が大幅に変化する。すなわち、１次側非接触充電モジュール４１にマグネット３０ａまたは２次側非接触充電モジュール４２に同様のマグネットが存在することで１次側、２次側非接触充電モジュール間の磁束を妨げてしまい、マグネットがある場合では１次側非接触充電モジュール４１の１次側コイル２１ａのＬ値が大幅に減少する。このマグネット
３０ａによる影響を抑えるために、磁性シート５１は高飽和磁束密度材（飽和磁束密度が３５０ｍＴ以上）であることが好ましい。高飽和磁束密度材は磁場が強くなっても磁束が飽和しにくいため、マグネット３０ａの影響を受けにくく、マグネット３０ａが使用されている際のコイル２１のＬ値を向上させることができる。従って、磁性シート５１を薄型化させることができる。
【００６２】
しかしながら、磁性シート５１の透磁率が低くなりすぎると１次側コイル２１ａのＬ値が非常に低下してしまう。その結果、１次側非接触充電モジュール４１の効率を低下させてしまうことがある。従って、磁性シート５１の透磁率は少なくとも２５０以上、好ましくは１５００以上が好ましい。また、Ｌ値は磁性シート５１の厚みにも依存するが、フェライトシート３の厚み４００μｍ以上であればよい。なお、フェライトシートは、アモルファス金属の磁性シートに比較してコイル２１の交流抵抗を低下させることができるが、アモルファス金属であってもよい。このような磁性シート５１とすることで、１次側非接触充電モジュール４１及び２次側非接触充電モジュール４２の少なくとも一方がマグネットを備えていたとしても、１次側非接触充電モジュール４１はマグネットの影響を低下させることができる。
【００６３】
また、フェライトシートがＭｎ−Ｚｎ系であることによって、更なる薄型化が可能となる。すなわち、規格（ＷＰＣ）によって、電磁誘導の周波数は１００ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程度（例えば１２０ｋＨｚ）と決まっている。このような低周波数帯において、Ｍｎ−Ｚｎ系のフェライトシートは高効率となる。なお、Ｎｉ−Ｚｎ系のフェライトシートは高周波において高効率である。
〔携帯端末及び２次側非接触充電モジュールについて〕
次に、２次側非接触充電モジュール４２を携帯端末機器に搭載する場合について、説明する。
【００６４】
図５は、本発明の実施の形態における携帯端末機器の構成を示す図であり、携帯端末機器を分解した場合の斜視図である。
【００６５】
携帯端末５２０は、液晶パネル５２１、操作ボタン５２２、基板５２３、電池パック５２４などで構成されている。電磁誘導作用を利用して電力を受信する携帯端末５２０は、その外装を形成する筐体５２５と筐体５２６の内部に２次側非接触充電モジュール４２を有する携帯端末機器である。
【００６６】
液晶パネル５２１、操作ボタン５２２が設けられた筐体５２５の裏面には、操作ボタン５２２から入力された情報を受信するともに必要な情報を液晶パネル５２１に表示して携帯端末５２０全体を制御する制御部を備える基板５２３が設けられている。また、基板５２３の裏面には電池パック５２４が設けられている。電池パック５２４は、基板５２３と接続されて基板５２３に電力供給を行う。
【００６７】
さらに、電池パック５２４の裏面、すなわち筐体５２６側には２次側非接触充電モジュール４２が設けられている。２次側非接触充電モジュール４２は、電磁誘導作用により１次側非接触充電モジュール４１から電力供給を受け、その電力を利用して電池パック５２４を充電する。
【００６８】
２次側非接触充電モジュール４２は、２次側コイル２１ｂ、磁性シート５２などから構成される。電力供給を受ける方向を筐体５２６側とする場合、筐体５２６側から順に２次側コイル２１ｂ、磁性シート５２を配置すると、基板５２３と電池パック５２４の影響を軽減して電力供給を受けることができる。
【００６９】
また、２次側非接触充電モジュール４２は、１次側非接触充電モジュール４１との位置合わせに用いるマグネット３０ｂを有する場合がある。この場合、２次側コイル２１ｂの中央領域に位置する中空部に配置される。これは、規格（ＷＰＣ）によって、円形であること、直径が１５．５ｍｍ以下であることなどが定められている。マグネット３０ａはコイン形状をしており、その中心が１次側コイル２１ａの巻回中心軸と一致するように配置されなければならない。これは、１次側コイル２１ａに対するマグネット３０ａの影響を軽減させるためである。２次側非接触充電モジュール４２に備えられたマグネット３０ｂは、１次側コイル２１ａ及び２次側コイル２１ｂ双方のＬ値を低下させてしまう。
【００７０】
２次側非接触充電モジュール４２がマグネット３０ｂを有する場合、マグネット３０ｂを配置する１番目の方法として、マグネット３０ｂを磁性シート５２の中心部３２ｂの上面に配置する方法がある。また、マグネット３０ｂを配置する２番目の方法として、マグネット３０ｂを磁性シート５２の中心部３２ｂの代わりに配置する方法がある。２番目の方法では、マグネット３０ｂが２次側コイル２１ｂの中空領域に配置されるため、２次側非接触充電モジュール４２を小型化できる。
【００７１】
なお、１次側非接触充電モジュール４１と２次側非接触充電モジュール４２の位置合わせにマグネットを利用しない場合は、マグネット３０ｂは必要ない。
【００７２】
次に、２次側非接触充電モジュール４２について説明する。
【００７３】
図６は、本発明の実施の形態における２次側非接触充電モジュールを示す図であり、２次側コイルが円形コイルの場合を示す。
【００７４】
図７は、本発明の実施の形態における２次側非接触充電モジュールを示す詳細図である。図７（ａ）は２次側非接触充電モジュールの上面図、図７（ｂ）は図７（ａ）における２次側非接触充電モジュールのＣ−Ｃ断面図である。図７（ｃ）は、直線凹部を設けた場合の図７（ａ）における２次側非接触充電モジュールのＤ−Ｄ断面図である。図７（ｄ）は、スリットを設けた場合の図７（ａ）における２次側非接触充電モジュールのＤ−Ｄ断面図である。なお、図７（ａ），図７（ｂ）は、マグネット３０ｂを備えない場合を示している。なお、備える場合には、点線で示したマグネット３０ｂを備える。
【００７５】
２次側非接触充電モジュール４２を説明する図６〜図７は、１次側非接触充電モジュール４１を説明する図３〜図４にそれぞれ対応する。２次側非接触充電モジュール４２の構成は、１次側非接触充電モジュール４１と略同一である。
【００７６】
２次側非接触充電モジュール４２が１次側非接触充電モジュール４１と異なる点として、磁性シート５２の大きさと材料が挙げられる。２次側非接触充電モジュール４２に用いる磁性シート５２は、約４０×４０ｍｍ以内の大きさに収まる程度のサイズであり、厚みは約２ｍｍ以下である。
【００７７】
１次側非接触充電モジュール４１に用いる磁性シート５１と、２次側非接触充電モジュール４２に用いる磁性シート５２のサイズは異なる。これは、２次側非接触充電モジュール４２が一般的にポータブル電子機器に搭載されるためであり、小型化が要求されるからである。本実施の形態において磁性シート５２は略正方形の約３３ｍｍ×３３ｍｍである。磁性シート５２が２次側コイル２１ｂの外周端よりも同程度または大きく形成されることが望ましい。また、磁性シート５１の形状は、円形、矩形、多角形、四隅に大きな曲線を備える矩形及び多角形でもよい。
【００７８】
また、２次側非接触充電モジュール４２は、電力供給の受信側として携帯端末に用いら
れるため、２次側非接触充電モジュール４２の携帯端末内における占有スペースに余裕がない。また、２次側非接触充電モジュール４２の２次側コイル２１ｂに流れる電流は小さいため、磁性シート５２の絶縁性はあまり要求されない。なお、本実施の形態では、約０．１８〜０．３５ｍｍの導線により２次側コイル２１ｂを構成しており、その中でも２次側非接触充電モジュール４２の２次側コイル２１ｂには０．１８〜０．３０ｍｍ程度の導線が好適である。
【００７９】
搭載される電子機器が携帯電話の場合、携帯電話の外装を構成するケースとその内部に位置する電池パックとの間に配置されることが多い。一般的に、電池パックはアルミニウムの筐体であるため、電力伝送に悪影響を与える。これは、コイルが発生させる磁束を弱める方向にアルミニウムに渦電流が発生するため、コイルの磁束が弱められることに起因する。そのため、電池パックの外装であるアルミニウムとその外装の上に配置される２次側コイル２１ｂとの間に磁性シート５２を設け、アルミニウムに対する影響を軽減する必要がある。
【００８０】
以上の点を考慮して、２次側非接触充電モジュール４２に用いる磁性シート５２は、透磁率、飽和磁束密度の高いものが使用され、２次側コイル２１ｂのＬ値をなるべく大きくすることが重要である。基本的には磁性シート５１と同様に透磁率２５０以上、飽和磁束密度３５０ｍＴ以上を備えるものであればよい。本実施の形態においては、Ｍｎ−Ｚｎ系のフェライトの焼結体であって、透磁率１５００以上、飽和磁束密度４００以上、厚みは約４００μｍ以上であることが好ましい。ただし、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトでもよく、透磁率２５０以上、飽和磁束密度３５０以上あれば、１次側非接触充電モジュール４１と電力伝送が可能である。また、２次側コイル２１ｂも１次側コイル２１ａと同様で略円形や略矩形に巻回される。１次側非接触充電モジュール４１内にマグネット３０ａを備えて位置合わせを行う場合と、マグネット３０ａを備えずに位置合わせを行う場合とがある。
【００８１】
次に、マグネット３０ａのサイズと１次側コイル２１ａの内径のサイズとの関係について説明する。ここでは、１次側非接触充電モジュール４１にマグネット３０ａを配置した場合について説明するが、２次側非接触充電モジュール４２にマグネット３０ｂを配置した場合も同様の関係が成り立つ。その場合は、マグネット３０ｂはマグネット３０ａに相当する。
【００８２】
次に、図４、７などに示した１次側非接触充電モジュール４１の磁性シート５１及び２次側非接触充電モジュール４２の磁性シート５２について説明する。
【００８３】
図８は、本発明の実施の形態における磁性シートを示す概念図である。図８（ａ）は磁性シートの上面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。また、分かりやすくするため、凹部を拡大して図示している。また、例として１次側非接触充電モジュール４１の磁性シート５１について説明するが、下記の磁性シート５１に関する説明は２次側非接触充電モジュール４２の磁性シート５２についても適用される。なお、磁性シート５１のサイズは、焼結後で３０ｍｍ×３０ｍｍ×０．４ｍｍである。
【００８４】
磁性シート５１の少なくとも一方の面には、複数の直線上に凹部５３が複数形成される。凹部の形状は何でもよく、円、楕円、多角形、その他の形状でもよい。本実施の形態における凹部５３は、開口面が０．５ｍｍ×０．５ｍｍの円形状であり、深さは０．１ｍｍである。基本的に、開口面の面積が０．５ｍｍ×０．５ｍｍの円形状の面積から１ｍｍ×１ｍｍの円形状の面積に相当する面積であればよい。これより大きくなると、１次側コイル２１ａの導線が凹部５３内に入り込んでしまい、１次側コイル２１ａと凹部５３の底部との距離を確保できなくなってしまう。なお、導線の線径は一般的に０．２５ｍｍ〜０．４ｍｍ程度であり、凹部５３の開口面よりも小さいが、導線は平面コイル状に巻回されて
いるため、容易に凹部５３内に入らない。また、凹部５３の開口面の最大幅が、１次側コイル２１ａの線径よりも小さくなるように構成すると、確実に凹部５３の底部と１次側コイル２１ａの導線との距離を確保することができる。なお、凹部５３の開口面の最大幅とは、例えば開口面が１ｍｍ×０．５ｍｍの楕円形状であった場合１ｍｍであり、凹部５３はどのような形状でもいいため、任意の２点の幅の最大値のことをいう。
【００８５】
また、凹部５３の深さは、０．０６ｍｍ〜０．１５ｍｍ程度であればよい。もしくは、磁性シート５１の厚みの１０％〜２５％程度であればよい。なお、磁性シート５１の厚みとは、磁性シート５１の平坦部３１ａの厚みである。これによって、非接触充電モジュールの電力伝送効率を維持しつつ、本願発明の効果を最大限に得ることができる。すなわち、凹部５３が深すぎると、磁性シート５１の体積が減少し、１次側コイル２１ａのＬ値を向上させる効果が減少してしまう。しかしながら、浅すぎると本願発明の効果を十分に得ることが困難となる。さらに、凹部５３は複数設けられ、凹部間距離は約１ｍｍであり、０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度の距離であればよい。すなわち、磁性シート５１の面の面積に対して、凹部５３が占める面積が、本実施の形態においては約２５％であり、１０％〜３５％程度であればよい。１０％よりも小さければ、凹部５３を形成する効果を十分に得ることができず、３５％を越えると磁性シート５１の強度が低下する。すなわち、破損しやすくなり、磁性シート５１が破損すると磁性シート５１の特性が変化してしまう。従って、１０％〜３５％程度であることによって、強度を確保し、かつ本願発明の効果を最大限得ることができる。さらに、上述した以上に磁性シート５１と１次側コイル２１ａとが離れてしまうと、磁性シート５１が１次側コイル２１ａのＬ値を向上させる影響力が弱くなってしまう。また、凹部５３間の横方向の距離は、凹部５３の横方向の凹部の開口面の横方向の幅よりも大きいほうがよい。これは、縦方向でも任意のどの方向でもそうである。これにより、その方向における磁性シート５１の強度を維持することができる。
【００８６】
また、凹部５３の配置は、図８（ａ）のように直線状に並んでいるとよいが、どのようにランダムに並んでいてもよい。ただし、それぞれの凹部５３間の距離を一定とし、一部に凹部５３が集中させず均などに配置するとよい。また、格子状の縦横線上に配置するよりは、図８（ａ）のように横１列ごとを横方向に少しずつずらしたほうが磁性シート５１の強度を確保することができる。さらに、近接するどの他の凹部５３とも、ほとんど同じ距離とすることができるので、どの方向においても強度をほぼ一定にすることができる。
【００８７】
また、凹部５３は、１次側コイル２１ａが配置される部分、すなわち、１次側コイル２１ａと磁性シート５１が対向する部分に少なくとも設けるとよい。これにより、１次側コイル２１ａの発熱が磁性シート５１に伝熱することを防ぐことができる。
【００８８】
図９は、本発明の実施の形態における非接触充電モジュールの断面図と磁性シートに凹部を形成していない場合の非接触充電モジュールの断面図との比較を示す図である。図９（ａ）は、説明のため磁性シートに凹部を形成していない場合の非接触充電モジュールの断面図である。図９（ｂ）は、本実施の形態における非接触充電モジュールの断面図である。図１０は、本発明の実施の形態における磁性シートの温度特性を示す図であり、図１０（ａ）は温度と非接触充電モジュールのコイルのＬ値との関係、図１０（ｂ）は温度と非接触充電モジュールのコイルのＬ値減少率との関係を示す。ここでの温度変化による非接触充電モジュールの特性変化は、基本的に磁性シートの温度特性によるものである。
【００８９】
図９（ｂ）に示すように、１次側コイル２１ａは、磁性シート５１の凹部５３が形成された面側に配置される。ただし、凹部５３は磁性シート５１の両面に形成されてもよい。すなわち、磁性シート５１の１次側コイル２１ａが配置される面とは反対の面（裏面）側には、一般的に電子部品が配置されることがある。また、これが２次側非接触充電モジュール４２であれば、裏面側には電子部品だけでなく電池パック５２４が配置される可能性
がある。電池部品であっても電池パック５２４であっても発熱を伴いやすいので、その発熱が磁性シート５１、５２に伝熱する。従って、この伝熱を抑えるため、裏面にも凹部５３を形成してもよい。
【００９０】
上述したように、１次側コイル２１ａを、磁性シート５１の凹部５３が形成された面側に配置することによって、効果的に１次側コイル２１ａの発熱が磁性シート５１に伝熱するのを防ぐことができる。その結果、図１０に示す、磁性シート５１の温度特性により、磁性シート５１の特性が変化することを抑え、非接触充電モジュール間の電力伝送効率を維持することができる。図１０に示すように、１次側コイル２１ａの発熱により磁性シート５１が温められると、結果として、非接触充電モジュールの特性がＬ値及びＬ値減少率として現れる。なお、Ｌ値減少率とは、他方の非接触充電モジュールにマグネットを備えた場合における非接触充電モジュールのコイルのＬ値を、他方の非接触充電モジュールにマグネットを備えない場合における非接触充電モジュールのコイルのＬ値で割ったものであり、マグネットの影響が小さいほど値が小さくなる。なお、図１０は、恒温槽にて設定温度になってから最低２０分以上放置し測定したものである。
【００９１】
なお、磁性シート５１の両面には、磁性シート５１を保護する保護シートが貼られており、厚みは１０〜５０μｍである。従って、凹部５３の深さよりも薄い。すなわち、凹部５３の深さが保持シートの厚みよりも深いことによって、１次側コイル２１ａと凹部５３の底部との間に確実に距離を確保することができる。なお、保護シートは、柔軟性を有する材料で形成され、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などのプラスチックからなる。ＰＥＴ系のシート材は、取り扱いが容易で、環境負荷物質などが含まれておらず環境汚染防止として有効な素材である。また、シート１３ａ、１３ｂは、透明性もしくは遮光性のプラスチック、または、それらの組み合わせで構成することも可能である。こうすることで、紫外線などから磁性部材１１や、磁性部材１１上に形成した導電性部材（後述）を保護し、長期信頼性を向上させることができる。
【００９２】
次に、本実施の形態の磁性シート５１、５２の製造方法について、説明する。前述したとおり、磁性シート５１、５２は基本的に（特許文献２）のような製造方法で製造されるが、本実施の形態の磁性シート５１、５２は凹部５３を形成する。
【００９３】
磁性部材は、フェライトなどからなる。フェライトとしては、Ｎｉ−Ｚｎ（ニッケル−亜鉛）系フェライトや、Ｍｎ−Ｚｎ（マンガン−亜鉛）系フェライトなどがある。例えば、Ｆｅ２Ｏ３を４８．５ｍｏｌ％、ＺｎＯを２０．５５ｍｏｌ％、ＮｉＯを２０．５５ｍｏｌ％、ＣｕＯを１０．４０ｍｏｌ％の組成比率で配合し、７５０℃〜９００℃−４時間で焼成する。誘電体としては、例えば、Ｔｉ（チタン）酸化物が用いられる。
【００９４】
まず、上述した組成比率のセラミック系磁性仮焼粉体３０００ｇと、水溶性結合材としてメトローズ１３５ｇと、油性可塑材としてセラミゾール２７０ｇと、蒸留水３４０ｇとを、ミキサーにて２０分混合する。次いで、３本ロールを３回パスさせて、はい土を生成する。このはい土を、５℃−９６時間で保存することで、熟成した後、真空押し出し成型装置にてグリーンシートを作製する。
【００９５】
このグリーンシートの表面を、９５℃のドラム式乾燥機にパスさせることにより、乾燥させて、所定の寸法に切断してグリーンシートを作製する。作製したグリーンシートを、９００℃−３時間で焼成して焼成体を作製した。
【００９６】
凹部５３を形成するためには、グリーンシートの成型の際に凹部が形成されるようにグリーンシートを作製するか、グリーンシートをシート状に成型した後に凸状の型をグリーンシートに押し付けて凹部５３を形成してもよい。なお、焼結することによって、磁性シ
ート５１のサイズ、凹部５３のサイズは約８割に縮小する。従って、上述したサイズの凹部５３を形成するためには、グリーンシートに開口部の幅や深さが約１．２５倍の凹部を形成する必要がある。
【００９７】
前述したように、凹部５３の形成方法としては、焼成前の平面シートに、凹部５３を形成する凸部の型を押しつけて形成してもよい。これにより、凹部５３の周りは押し付けられただけ磁性材料の密度が向上し結晶性が向上する。すなわち、磁性材料の密度が向上した分だけ磁性シート５１の特性が向上するため、非接触充電モジュール間の電力伝送効率が向上する。または、焼成前の磁性材料を、凹部を備えたシート状に形成してもよい。この場合、上記の方法と異なり、磁性材料に偏りがないため、磁性シート５１の場所に関らず安定した特性を得ることができる。
【００９８】
また、（特許文献２）のように、磁性シート５１に柔軟性を与えるスリットを複数備えてもよい。柔軟性を備えるスリット間距離は、凹部５３間距離の１倍〜３倍程度となるようにするとよい。それにより、磁性シート３の柔軟性を確保しつつ、凹部５３をバランスよく配置することができる。さらに、スリットや凹部５３を備えても、十分な非接触充電モジュール間の電力伝送効率を得られる程度の磁性シート５１の特性を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明の非接触充電モジュール及びこれを用いた非接触充電機器によれば長時間の充電を行っても、電力伝送効率を高効率に安定した非接触充電モジュール及びこれを用いた非接触充電機器とすることができるので、携帯電話、ポータブルオーディオ、携帯用のコンピュータなどの携帯端末、デジタルカメラ、ビデオカメラなどの携帯機器を充電する際の送信側充電機器として有用である。
【符号の説明】
【０１００】
１ 非接触充電モジュール
２ 平面コイル部
２１ コイル
２１ａ １次側コイル
２１ｂ ２次側コイル
２１１、２１２ 内側部分
２２ａ、２３ａ 端子（１次側）
２２ｂ、２３ｂ 端子（２次側）
３０ａ マグネット（１次側）
３０ｂ マグネット（２次側）
３１ａ 平坦部（１次側）
３１ｂ 平坦部（２次側）
３２ａ 中心部（１次側）
３２ｂ 中心部（２次側）
３３ａ 直線凹部（１次側）
３３ｂ 直線凹部（２次側）
３４ａ スリット（１次側）
３４ｂ スリット（２次側）
４１ １次側非接触充電モジュール（送信側非接触充電モジュール）
４２ ２次側非接触充電モジュール（受信側非接触充電モジュール）
５１ 磁性シート（１次側）
５２ 磁性シート（２次側）
７１ 電力入力部
７２ 整流回路
８２ 電力出力部
２００ 電子機器
３００ 商用電源
３０１ コンセント
４００ 非接触充電器
４０１ プラグ
４０２ 面
５０１ 机上
５２０ 携帯端末
５２１ 液晶パネル
５２２ 操作ボタン
５２３ 基板
５２４ 電池パック（電力保持部）
５２５、５２６ 筐体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導線が巻回された平面コイル部と、
前記平面コイル部を載置する面を備えた磁性シートと、を備え、
前記磁性シートは、前記平面コイル部と対向する面に、複数の凹部を備え、前記複数の凹部はお互いに離間し、前記複数の凹部の底部と前記平面コイル部とが離れていることを特徴とする非接触充電モジュール。
【請求項２】
前記複数の凹部は、前記平面コイル部と対向する面において、前記平面コイル部が対向される部分に設けられることを特徴とする請求項１に記載の非接触充電モジュール。
【請求項３】
前記複数の凹部は、前記平面コイル部と対向する面の面積に対する前記複数の凹部の占有面積が、１０％〜３５％であることを特徴とする請求項１または２のいずれかひとつに記載の非接触充電モジュール。
【請求項４】
前記複数の凹部は、前記平面コイル部の厚みに対する前記複数の凹部の深さが、１０％〜２５％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかひとつに記載の非接触充電モジュール。
【請求項５】
前記複数の凹部の開口面の最大幅は、前記導線の線径よりも小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかひとつに記載の非接触充電モジュール。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の非接触充電モジュールを備えたことを特徴とする非接触充電機器。
【請求項１】
導線が巻回された平面コイル部と、
前記平面コイル部を載置する面を備えた磁性シートと、を備え、
前記磁性シートは、前記平面コイル部と対向する面に、複数の凹部を備え、前記複数の凹部はお互いに離間し、前記複数の凹部の底部と前記平面コイル部とが離れていることを特徴とする非接触充電モジュール。
【請求項２】
前記複数の凹部は、前記平面コイル部と対向する面において、前記平面コイル部が対向される部分に設けられることを特徴とする請求項１に記載の非接触充電モジュール。
【請求項３】
前記複数の凹部は、前記平面コイル部と対向する面の面積に対する前記複数の凹部の占有面積が、１０％〜３５％であることを特徴とする請求項１または２のいずれかひとつに記載の非接触充電モジュール。
【請求項４】
前記複数の凹部は、前記平面コイル部の厚みに対する前記複数の凹部の深さが、１０％〜２５％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかひとつに記載の非接触充電モジュール。
【請求項５】
前記複数の凹部の開口面の最大幅は、前記導線の線径よりも小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかひとつに記載の非接触充電モジュール。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の非接触充電モジュールを備えたことを特徴とする非接触充電機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−５８７１９（Ｐ２０１３−５８７１９Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１２６９８（Ｐ２０１２−１２６９８）
【出願日】平成２４年１月２５日（２０１２．１．２５）
【分割の表示】特願２０１１−１９６８３４（Ｐ２０１１−１９６８３４）の分割
【原出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【特許番号】特許第５０７７４９３号（Ｐ５０７７４９３）
【特許公報発行日】平成２４年１１月２１日（２０１２．１１．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月２５日（２０１２．１．２５）
【分割の表示】特願２０１１−１９６８３４（Ｐ２０１１−１９６８３４）の分割
【原出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【特許番号】特許第５０７７４９３号（Ｐ５０７７４９３）
【特許公報発行日】平成２４年１１月２１日（２０１２．１１．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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