CN103229194B - 便携式设备以及馈电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种便携式设备以及馈电系统，当对低频下的非接触馈电与高频下的通信共享线圈位置时能够提供适当的磁性屏蔽部件。便携式设备的特征在于，包括：框体；位于框体外表面侧的线圈；被设置于框体内部，借助线圈基于第一频率来接受电力并且基于第二频率来进行通信的电路；以及配置于线圈与框体的内部区域之间的磁性屏蔽部件，第一频率低于第二频率，在磁性屏蔽部件中内部区域侧的第一部分的磁导率在所述第一频率下高于线圈侧的第二部分的磁导率。

Description

便携式设备以及馈电系统
技术领域
本申请的公开内容通常涉及电子设备，详细涉及通过磁来进行馈电的便携式设备以及馈电系统。
背景技术
在用于FeliCa等非接触型IC卡的通信技术中，通过读卡器/写卡器来生成交流磁场并且通过IC卡侧的天线线圈来将磁场的变化转换为感应电流，由此在供给电力的同时收发信号。在将IC卡贴到读卡器/写卡器的瞬间，向IC卡侧传输在内部未持有电源的IC卡进行动作所需的电力，并通过该电力进行数据通信。该FeliCa的通信技术已搭载在一部分便携式电话机上，能够用于费用支付等手续。便携式电话机等便携式设备在内部具备电池，因此通信时不会从读卡器/写卡器接受电力供给。
在便携式电话机等便携式设备中，目前为了对内部的电池进行充电而使用接触型馈电方式。但是，可以预料到不久的将来在便携式设备中也使用电磁感应或磁场共振等使用了磁场的非接触馈电方式。特别是，不仅能够实现极近距离下的电力传输，而且若能够实现借助磁场共振等的隔着某种程度的距离的电力传输，则还能够仅仅将便携式设备简单放置在桌上等来轻易地进行充电，提高了方便性。基本上，非接触馈电的原理与FeliCa的电力传送的原理相同，通过电力接收侧的线圈将在电力发送侧产生的磁场的变化转换成感应电流，由此进行电力传输。
在搭载了FeliCa的便携式电话机中，在天线线圈与便携式本体之间配置有磁性屏蔽部件。虽然在便携式电话机的外侧壳体的外表面附近配置有天线线圈，但是壳体内部的构成便携式电话机的电路则由电路基板或电池等含金属的材料构成。假设未设置磁性屏蔽部件，则由发送侧生成并且穿过接收用天线线圈的磁通量在内部的金属材料中产生涡电流。因该涡电流而产生反磁场，同时发生由涡电流损耗引起的电力损耗。从而引发通信故障或馈电效率的降低等问题。
因此，在配置于表面附近的天线线圈的后方、即天线线圈与内部电路之间配置磁性屏蔽部件。该磁性屏蔽部件由磁导率(磁导率实部)大且磁损耗(磁导率虚部)小的材料构成，因此磁场沿着磁性屏蔽部件进行回流而返回至发送侧。从而，磁场不会到达便携式电话机内部的金属材料，由此不会发生由涡电流引起的退磁或电力损耗。
为了使磁场不泄漏地反流，需要磁性屏蔽部件的体积与磁导率的乘积在一定的值以上。此外，为了减小磁性屏蔽部件内的磁场的损耗，需要低磁损耗。通常，磁性材料的磁特性存在频率依赖性，因此，需要在FeliCa的使用频率、即13.56MHz中具备高磁导率与低磁损耗。
如上所述，通过非接触馈电来向便携式设备传输电力时使用与FeliCa的使用频率一致的频率，因此存在互相干扰的问题，同时存在FeliCa用的电路遭破坏的可能性。相对于在FeliCa中传输电力的大小为μ瓦左右，充电用的电力传输则需要数瓦左右的电力的大小，并且存在数位的量级的不同。能够使新制造的设备具有切换电力传输系统与FeliCa系统的功能，但是现有的FeliCa的设备中没有任何保护功能。从而，使用了与FeliCa的使用频率一致的频率并不妥当。此外，难以制作用于在高频中产生交流磁场的放大器，通常优选为在非接触馈电用中使用比FeliCa的使用频率、即13.56MHz低的频率。
由于在便携式电话机等便携式设备中，在有限的空间内搭载多种功能，因此节省空间显得非常重要。从而，当搭载FeliCa功能和非接触馈电功能时，并不是将FeliCa用天线线圈和非接触馈电用线圈分别配置于不同的部位，而是优选在同一部位重叠配置。或者优选将FeliCa用天线线圈和非接触馈电用线圈作为1个共享线圈来配置。但是，在这种情况下，磁性屏蔽部件的频率特性成为问题。
作为在FeliCa用和非接触馈电用线圈的后方配置的磁性屏蔽部件，要求在FeliCa的使用频率和非接触馈电的使用频率两者中具备高磁导率和低磁损耗。但是，通常不存在如在全频范围内磁导率高且磁损耗低的频率特性的磁性屏蔽部件。成为磁性源的是由电子的旋转运动所引起的磁矩，当向磁性体施加低频的交流磁场的情况下，磁矩的活动追随磁场的变化，从而能够得到高磁导率(实部)。若提高向磁性体施加的交流磁场的频率，则磁矩的活动难以追随磁场的变化，磁导率(实部)降低，并且磁损耗(磁导率虚部)升高。若达到更高的频率，则磁矩完全不能追随高频而不活动，并且磁导率和磁损耗均减小。从而，在高频区表示高磁导率的磁性体很难存在，开发出在从低区到高区实现高磁导率的理想的磁性屏蔽部件成为难题。
此外在磁性材料中，在磁共振频率以上的频率中磁导率降低，但是该磁共振频率与磁导率之间存在磁导率越低则磁共振频率越高这样的关系(斯诺克极限规则)。从而，在是磁导率比较高的磁性屏蔽部件的情况下，磁共振频率低，磁导率自比较低的频率降低，从而磁损耗增大。此外，在是磁导率比较低的磁性屏蔽部件的情况下，磁共振频率高，磁导率自比较高的频率降低，从而磁损耗增大。
作为相对于低频率下的非接触馈电功能的磁性屏蔽部件，为了将用于非接触馈电的强磁场全部回流，要求磁导率非常高的部件。但是，这样在高磁导率的磁性屏蔽部件中，磁共振频率降低，用于FeliCa等的高频率下的磁导率大幅降低。此外，相反，如果要在一定程度上保证用于FeliCa等的高频率下的磁导率，则使用磁共振频率高的磁性屏蔽部件，从而不能得到将用于非接触馈电的强磁场全部回流的程度的磁导率大小。
另外，在专利文献1中公开了将电力用线圈部和信号用线圈部并排配置并且在这些电力用线圈部与信号用线圈部之间设置2个磁屏蔽板的构成。在该构成中，存在来自电力用线圈部的漏磁场叠加在由信号用线圈部产生的磁信号而妨碍正确信号的传输的可能性，因此在电力用线圈部与信号用线圈部之间设置2张磁屏蔽板来消除或者缓解泄漏磁通量的影响。一方磁屏蔽板由涡电流损耗大、即电阻率小的导电性材料来构成，另一方磁屏蔽板采用例如Mn-Zn铁氧体等软磁体等易吸收磁通量的高磁导率材料来形成。这些2张磁屏蔽板是用于减少噪声自电力用线圈部向信号用线圈部的影响的部件，而不是用于提供适合于在电力用和信号用的分别不同的频率下的屏蔽部件的部件。此外，导电性材料的磁屏蔽板在如目前的非接触馈电技术中能够想到的高频率下涡电流损耗过大，其并不是值得实用的部件。
专利文献1：日本特开平8-241386号公报
发明内容
鉴于以上各个方面，期望当对低频下的非接触馈电与高频率下的通信共享线圈位置时能够提供适当的磁性屏蔽部件的便携式设备以及馈电系统。
便携式设备的特征在于，包括：框体；位于所述框体的外表面侧的线圈；被设置于所述框体的内部，借助所述线圈基于第一频率来接受电力并且基于第二频率来进行通信的电路；以及被配置于所述线圈与所述框体的内部区域之间的磁性屏蔽部件，所述第一频率低于所述第二频率，在所述磁性屏蔽部件中，所述内部区域侧的第一部分的磁导率在所述第一频率下高于所述线圈侧的第二部分的磁导率。
馈电系统的特征在于，包括电力发送装置以及借助磁被从所述电力发送装置传输电力的便携式设备，所述便携式设备包括：框体；位于所述框体的外表面侧的线圈；被设置于所述框体的内部，借助所述线圈基于第一频率来从所述电力发送装置接受电力并且借助所述线圈基于第二频率来进行通信的电路；以及被配置于所述线圈与所述框体的内部区域之间的磁性屏蔽部件，所述第一频率低于所述第二频率，所述磁性屏蔽部件的所述内部区域侧的第一部分的磁导率高于所述线圈侧的第二部分的磁导率。
根据本申请公开的至少1个实施例，提供当对低频率下的非接触馈电与高频率下的通信共享线圈位置时能够提供适当的磁性屏蔽部件的便携式设备及馈电系统。
附图说明
图1是图示向便携式设备馈电的系统概要的图。
图2是图示借助电磁感应与便携式设备进行通信的系统的图。
图3是图示图2的通信系统的功能构成的框图。
图4是图示图1的馈电系统的功能构成的框图。
图5是图示便携式设备内部的通信用线圈、控制系统以及电力传输用线圈和控制系统的构成的一个实例的图。
图6是图示便携式设备内部的通信用线圈、控制系统以及电力传输用线圈和控制系统的构成的另一个实例的图。
图7是图示电力传输用线圈和通信用线圈的具体配置的一个实例的图。
图8是图示电力传输用线圈和通信用线圈的具体配置的另一个实例的图。
图9是示意性地图示便携式设备的线圈和磁性屏蔽部件的配置的图。
图10是图示线圈和磁性屏蔽部件的配置的便携式设备的剖视图。
图11是图示第一磁性屏蔽部件与第二磁性屏蔽部件的磁特性的图。
图12是图示由第一磁性屏蔽部件和第二磁性屏蔽部件的特有的配置所带来的屏蔽效果的图。
图13是图示作为比较对象而将第一磁性屏蔽部件与第二磁性屏蔽部件的配置顺序颠倒的情况下的屏蔽效果的图。
图14是图示作为比较对象而仅配置第二磁性屏蔽部件的情况下的屏蔽效果的图。
图15是图示作为比较对象而仅配置第一磁性屏蔽部件的情况下的屏蔽效果的图。
图16是图示通过模拟来求出仅配置第一磁性屏蔽部件或第二磁性屏蔽部件中的一方的情况下的磁损耗的结果的图。
具体实施方式
下面，使用附图来详细说明本发明的实施例。
图1是图示向便携式设备馈电的系统概要的图。便携式设备10例如可以为便携式电话机，或者还可以为个人信息终端(Personal DigitalAssistance，简称为PDA)或便携式音乐播放设备等。便携式设备10借助规定频率的交流磁场被从电力发送装置11供给电力。如图1的示意性的图示，电力发送装置11包括电力发送用线圈12，便携式设备10包括电力接收用线圈13。线圈12与线圈13分别可以与共振用电容器连接。已知若在电力发送装置11侧与便携式设备10侧将电力传输用的共振频率设定得相同，则发送侧与接收侧被共振耦合，从而即使分开了一定程度的距离，也能够高效地进行电力输送。另外，在图1所示的馈电系统中，还可以不利用共振耦合。在不利用共振耦合的情况下，便携式设备10与电力发送装置11被配置于物理上接触的程度的近距离，从而进行电力传输。从电力发送装置11接收到的电力被充电给便携式设备10内部的电池。该电池起到便携式设备10驱动的电源的功能。
图2是图示借助电磁感应与便携式设备进行通信的系统的图。便携式设备10借助规定频率的交流磁场(或者电磁波)来与读卡器/写卡器15进行通信。作为一个实例，可以按照FeliCa的标准进行通信。如图2的示意性的图示，便携式设备10包含起到作为通信用天线发挥功能的线圈16。在电力发送装置11侧的天线与便携式设备10的线圈16之间通过电磁感应来收发信号，并且进行信息的交换。此时，便携式设备10的动作所需的电力可以从前述的内部电池供给。另外，图1所示的馈电系统(充电系统)与图2所示的通信系统基本上不会同时被使用。
图3是图示图2的通信系统的功能构成的框图。通信系统包含：初级侧控制系统(控制板)21、初级侧天线22、次级侧天线23以及通信控制系统24。初级侧控制系统21和初级侧天线22被设置于读卡器/写卡器15侧，次级侧天线23和通信控制系统24被设置于便携式设备10侧。次级侧天线23相当于图2的线圈16。初级侧控制系统21调制向便携式设备10发送的数据或命令，并且从初级侧天线22发送所得到的调制信号。通信控制系统24解调借助次级侧天线23接受到的调制信号，并且进行基于通过该解调所得到的数据或命令的动作。此外，通信控制系统24调制发送对象的数据，并且从次级侧天线23发送调制信号。
图4是图示图1的馈电系统的功能构成的框图。馈电系统包含：初级侧控制系统(振荡器及放大器)25、初级侧线圈26、次级侧线圈27以及电源控制系统28。初级侧控制系统25和初级侧线圈26被设置于电力发送装置11侧，初级侧线圈26和次级侧线圈27被设置于便携式设备10侧。初级侧线圈26相当于图1的线圈12，次级侧线圈27相当于图1的线圈13。初级侧控制系统25通过振荡器生成规定频率的振荡信号并通过放大器进行放大，然后将放大后的振荡信号供给初级侧线圈26。初级侧线圈26构成包含感应器和电容器的共振系统，此外，次级侧线圈27也构成包含感应器和电容器的共振系统。初级侧线圈26的共振系统的共振频率与次级侧线圈27的共振系统的共振频率相同，由此能够进行分开距离的高效电力传输。电源控制系统28对在次级侧线圈27产生的感应电流进行整流并进一步进行DC-DC转换以生成一定的直流电压，通过该直流电压对内部电源(电池)进行充电。
当图1和图4所示的系统中通过非接触馈电进行电力传输的情况下，若使用与图2和图3所示的FeliCa等通信系统的使用频率一致的频率时，如上所述那样存在干扰或电路破坏等危险性。从而，在电力传输中使用与通信系统的使用频率一致的频率并不妥当。此外，难以制作用于在高频中产生交流磁场的放大器。从而，优选在用于非接触馈电中使用比通信系统的使用频率(例如，FeliCa的情况下为13.56MHz)低的低频(例如2MHz以下程度)。
图5是图示便携式设备10内部的通信用线圈、控制系统以及电力传输用线圈和控制系统的构成的一个实例的图。图5所示的电力控制系统和通信控制系统的电路包含：切换控制电路30、整流电路31、DC-DC电路32、逻辑电路34以及数据控制电路35。另外，在图5以及以后的相同的附图中，以各个块(箱体)图示的各个电路与其他电路之间的边界基本上是表示功能性边界的部分，并不限于对应于物理位置的分离、电信号的分离、控制逻辑的分离等。各个块可以是在物理上与其他块分离一定程度的1个电路或硬件模块，或者还可以是对在物理上与其他块成为一体的电路或硬件模块中的1个功能予以表示的部件。另外在图5中，为了图示方便而示出了线圈13与线圈16分别设置于不同的配置部位，但是实际上被配置为如下所述那样至少一部分互相重叠。
整流电路31和DC-DC电路32为电力控制系统，对借助包含线圈13和电容器13a的共振系统的线圈13而接受到的电力进行控制。具体而言，通过该接受到的电力，向电池33供给直流电压来进行充电。切换控制电路30、逻辑电路34以及数据控制电路35等各个电路将该电池33作为电源而进行动作。另外在图5中，考虑到附图的观察容易度，用箭头仅图示了从电池33向逻辑电路34供给的电力。逻辑电路34与数据控制电路35为通信控制系统，基于借助线圈16接收到的信号来执行通信控制。
此外，切换控制电路30通过接通(ON)开关37和38中的一方来仅将通信控制系统或者电力控制系统中的任意一方连接至对应的线圈。例如，通常可以断开开关37且导通开关38来仅将通信控制系统连接至线圈16，以设定能够进行通信动作的状态。进行充电时，可以导通开关37且断开开关38来仅将电力控制系统连接至线圈13，从而设定能够接收电力的状态。由于在电力传输系统和通信系统中使用的频率不同，因此当不存在干扰或电路损坏等危险时，还可以不设置切换控制电路30以及开关37和38，而是构成为保持将线圈13和16连接至电力控制系统和通信系统的状态。
线圈13接收的电力作为交流电压而被供给至整流电路31。整流电路31对从线圈13供给的交流电压进行整流，从而生成直流电压。整流电路31生成的直流电压借助DC-DC电路32而作为充电电压来供给至电池33。另外，DC-DC电路32包含平滑用电容器或电压调整用电路，具有稳定并供给规定电压的直流电压的功能。
逻辑电路34控制通信动作。数据控制电路35对从借助天线线圈16来供给的调制信号解调出数据信号。被解调的数据信号被供给至逻辑电路34。数据控制电路35还对来自逻辑电路34的数据信号进行调制，并将调制信号供给至天线线圈13。由此进行对于图2的读卡器/写卡器15的数据通信。
图6是图示便携式设备10内部的通信用线圈、控制系统以及电力传输用线圈和控制系统的构成的另一个实例的图。以相同的附图标记编号参照与图5相同的构成要素，并且省略其说明。在图6中将共享线圈18用于通信与电力传输，以此替代图5所示的电力传输用线圈13与通信用线圈16。此外，结合共享线圈18的设置而设置切换控制电路30A，以此替代图5的切换控制电路30。切换控制电路30A通过控制容量切换电路18a来切换与共享线圈18连接的共振用电容器(或者使电容器的容量发生变化)。进行通信时，切换控制电路30A假设不存在共振用电容器(或者将电容器的容量设为0)，将共享线圈18作为通信用天线线圈来使用。此外，进行电力传输时，切换控制电路30A连接如成为与传输侧相同的共振频率的电容器(或者设定电容器的容量值)，并将共享线圈18作为电力传输用线圈来使用。另外，与图5的情况相同地，切换控制电路30A通常可以断开开关37且导通开关38来仅将通信控制系统连接至线圈18，从而设定能够进行通信动作的状态。进行充电时，导通开关37且断开开关38来仅将电力控制系统连接至线圈13，从而设定能够接收电力的状态。
图7是图示电力传输用线圈和通信用线圈的具体配置的一个实例的图。在图7中，以相同的编号参照与图5相同的构成要素。如图7所示，电力传输用线圈13与通信用线圈16能够以互相重叠的方式配置于便携式设备10的规定的线圈配置部位。在图7所示的实例中，电力传输用线圈13与通信用线圈16重叠成具有相同中心的同心圆状。通过这样配置能够在相当于1个线圈的配置空间的空间中组装电力传输用线圈13与通信用线圈16，从而实现节省空间。由于便携式电话机等便携式设备在有限的空间内搭载多种功能，因此优选为实现这种节省空间的配置。另外，还可以配置成如下，即：不是如图7所示那样将线圈中心设成相同以完全重叠，而是以线圈各自的中心偏离的形状使线圈的至少一部分互相重叠。在这种情况下，针对重叠的部分也实现节省空间。
图8是图示电力传输用线圈和通信用线圈的具体配置的另一个实例的图。在图8所示的实例中，不是将电力传输用线圈与通信用线圈作为不同的线圈来进行配置，而是配置单线圈18，并将该单线圈18兼用于电力传输与通信。这样，在仅设置一个共享线圈18的情况下，仅使用了相当于1个线圈的配置空间的空间，从而不仅能够实现节省空间，还能够期望降低成本和降低重量的效果。
如图7和图8所示，在规定的线圈配置部位重叠配置或者共享配置电力传输用和通信用线圈的情况下，在该线圈配置部位需要设置对电力传输用和通信用这双方的频率适当的磁性屏蔽部件。下面，针对该磁性屏蔽部件的构成进行说明。
图9是示意性地图示便携式设备的线圈和磁性屏蔽部件的配置的图。图10是图示线圈和磁性屏蔽部件的配置的便携式设备的剖视图。在图10中，在便携式设备10的框体40内，第一磁性屏蔽部件41、第二磁性屏蔽部件42以及线圈43按照该顺序自框体40的内部区域侧向外表面侧配置。此外，在框体40内收纳有内部电路44。内部电路44可包含电路基板、基板上的电路元件，还可以包含电池等。此外，内部电路44还可以包含液晶显示面板等显示装置，等等。如图9所示，当从下表面侧观看便携式设备10时，线圈43仅配置于框体40的下面整体中的一部分配置区域。从而，框体40的下表面的其他部位能够用于设置例如红外线通信、CCD相机、小型液晶显示窗等其他功能。
线圈43可以为重叠配置的电力传输用线圈和通信用线圈，或者还可以为1个共享线圈。相对于便携式设备10的框体40，线圈43位于该框体40的外表面侧(在图10的实例中为框体40的下面侧)。其中，线圈43位于框体40的外表面侧是指，相对于框体40的内部的电路或磁性屏蔽部件41和42，线圈43位于更加靠近框体40的外表面的一侧，而并不是指线圈43被设置于框体40的外表面上。当然，为了与图1所示的读卡器/写卡器15等进行通信而在靠近框体40的外表面的位置设置线圈43。但是，由框体40或者与框体40不同的材料覆盖线圈43的表面，使得线圈43不处于露出状态。
如上所述，优选电力传输用第一频率是相比通信用第二频率(例如在FeliCa的情况下为13.56MHz)低的频率(例如2MHz以下的程度)。但是若考虑到共振电路的效率(Q值)，则在一定程度的高频率的情况下效率良好，作为电力传输用第一频率，具有实用性的是1～2MHz左右的频率。设置于框体40内部的内部电路44包括借助线圈43基于上述第一频率来接受电力并且基于上述第二频率来进行通信的电路。该电路具体为例如图5和图6所示的整流电路31、DC-DC电路32、逻辑电路34以及数据控制电路35等。
磁性屏蔽部件被配置于线圈43与框体40的内部区域之间。该磁性屏蔽部件在内部区域侧的第一部分(例如第一磁性屏蔽部件41)的磁导率高于线圈侧的第二部分(例如第二磁性屏蔽部件42)的磁导率。另外，磁性屏蔽部件可以为如第一磁性屏蔽部件41和第二磁性屏蔽部件42那样特性(磁导率)不同的2张片材(sheet)，或者还可以为特性(磁导率)不同的片材互相紧贴从而成为边界不分明的1张片材状的部件。或者，还可以为如特性(磁导率)自1张片材的一侧面起向着另一侧面而连续地或者阶段性地变化的磁性屏蔽部件。或者，可以为3张或者3张以上的特性(磁导率)不同的片材按顺序配置的部件，还可以为这些片材互相紧贴从而成为边界不分明的1张片材状的部件。这样，配置于线圈43与框体40的内部区域之间的磁性屏蔽部件无论其结构如何，只要内部区域侧的第一部分的磁导率高于线圈侧的第二部分的磁导率即可。
图11是图示第一磁性屏蔽部件41与第二磁性屏蔽部件42的磁特性的图。在图11中，横轴表示频率，纵轴表示磁导率(磁导率实部)和磁损耗(磁导率虚部)。如上所述，当向磁性体施加低频的交流磁场的情况下，磁矩的活动追随磁场的变化而能够得到高磁导率(实部)。若提高向磁性体施加的交流磁场的频率，则磁矩的活动难以追随磁场的变化，磁导率(实部)降低，并且磁损耗(磁导率虚部)变高。若达到更高的频率，则磁矩完全不能追随高频而不活动，磁导率和磁损耗均减小。此外，磁性材料中，在磁共振频率以上的频率中磁导率降低，但是该磁共振频率与磁导率之间存在磁导率越低则磁共振频率越高的关系(斯诺克极限规则)。从而，在是磁导率比较高的磁性屏蔽部件的情况下，磁共振频率低，磁导率自比较低的频率降低，磁损耗增大。此外，在是磁导率比较低的磁性屏蔽部件的情况下，磁共振频率高，磁导率自比较高的频率降低，磁损耗增大。
在图11中，磁导率特性50和磁损耗特性52为第一磁性屏蔽部件41的特性，磁导率特性51和磁损耗特性53为第二磁性屏蔽部件42的特性。第一磁性屏蔽部件41在低频率中具有磁导率200左右的高磁导率，例如在2MHz左右的电力传输用频率f1中维持该高磁导率。具有高磁导率的第一磁性屏蔽部件41的磁共振频率低，磁导率自比较低的频率降低，磁损耗增大。在图11所示的实例中，自超过2MHz的附近磁导率特性50下降，磁损耗特性52上升。在通信用频率f2(例如FeliCa的情况下为13.56MHz)中，第一磁性屏蔽部件41的磁导率低，还发生不能忽略的程度的磁损耗。从而，第一磁性屏蔽部件41在以无损耗的方式对电力传输用频率f1的磁场进行引导的这种功能中，作为电力传输用屏蔽部件是适当的，但是因对于通信用频率f2的磁场存在损耗，因此作为通信用屏蔽部件来说是不适当的。另外，通常磁性体的磁共振频率存在于与磁性屏蔽部件的磁导率开始下降的频率相比略低的频率位置(例如在磁导率特性50的情况下为2MHz附近)。
第二磁性屏蔽部件42在低频率中具有磁导率50左右的中等程度的磁导率，例如在2MHz左右的电力传输用频率f1中发挥该中等程度的磁导率。具有该中等程度的磁导率的第二磁性屏蔽部件42的磁共振频率并不那么低(高于第一磁性屏蔽部件41的磁共振频率)，并且直到一定程度的频率为止能够维持中等程度的磁导率。图11所示的实例中，在通信用频率f2(例如在FeliCa的情况下为13.56MHz)中原样保持中等程度的磁导率。然后，第二磁性屏蔽部件42的磁导率特性51下降，磁损耗特性53上升。第二磁性屏蔽部件42在以无损耗的方式对通信用频率f2的磁场进行引导的这种功能中，作为通信用屏蔽部件是适当的，但是在磁导率50左右时作为需要对用于频率f1下的电力传输的强磁场进行引导的电力传输用屏蔽部件是不适当的。
另外，磁性屏蔽部件的磁特性根据材料及其组成以及制造方法所决定。作为组成材料，例如可以将作为Ni系的铁氧体，如NiO、ZnO、Fe2O3等以多种比例组成的方式来制造。此外还能够使用通过将金属磁性材料做成表皮厚度以下的微小片并使其含在树脂中来制造的磁性屏蔽部件等。此外，作为制造方法的参数，能够通过控制材料的粒子直径(煅烧前的粉末粒子的细度或尺寸偏差)或控制煅烧时的温度或时间等来调整磁屏蔽部件的磁特性。
图12是图示由第一磁性屏蔽部件41和第二磁性屏蔽部件42的特有的配置所带来的屏蔽效果的图。如上所述，在图10所示的便携式设备10中，在框体40内部侧配置有磁导率比较高的第一磁性屏蔽部件41，在线圈43侧(靠近框体40的外面的一侧)配置有磁导率比较低的第二磁性屏蔽部件42。在图12(a)和(b)中，线圈60为位于框体40外部的读卡器/写卡器侧或者电力发送侧的线圈。第一磁性屏蔽部件41和第二磁性屏蔽部件42为具有在图11中说明了的磁导率特性和磁损耗特性的部件。
在图12(a)中示意性地图示了图11所示的通信用频率f2下的交流磁场的磁通量的流通。如上所述，第二磁性屏蔽部件42在以无损耗的方式对通信用频率f2的磁场进行引导的这种功能中，作为通信用屏蔽部件是适当的。从而，在图12(a)中用箭头表示的磁通量以无损耗的方式沿着第二磁性屏蔽部件42前进，并以无损耗的方式向着发送侧的线圈60回流。此时，从线圈43观察时，第一磁性屏蔽部件41位于第二磁性屏蔽部件42的后方，因此对磁场的流通不产生任何影响。
在图12(b)中示意性地图示了图11所示的电力传输用频率f1下的交流磁场的磁通量的流通。如上所述，第二磁性屏蔽部件42的磁导率并不十分高，不能将用于频率f1下的电力的传输的强磁场全部引导。另一方面，第一磁性屏蔽部件41在以无损耗的方式对电力传输用频率f1的磁场进行引导的这种功能中，作为电力传输用屏蔽部件来说是适当的。从而在图12(b)，以箭头表示的电力传输用磁通量之中的极少一部分借助第二磁性屏蔽部件42无损耗地回流，但是其大部分则以无损耗的方式沿着第一磁性屏蔽部件41前进，并且以无损耗的方式向发送侧的线圈60回流。这样，通过第一磁性屏蔽部件41和第二磁性屏蔽部件42来发挥对于电力传输用磁场的适当的屏蔽效果。换言之，第一磁性屏蔽部件41在发挥对于电力传输用磁场的适当的屏蔽效果，另一方面，第二磁性屏蔽部件42能够以不带来损耗的方式提供一定程度增加的屏蔽效果。
图13是图示作为比较对象而将第一磁性屏蔽部件41与第二磁性屏蔽部件42的配置顺序颠倒的情况下的屏蔽效果的图。如图13(a)和(b)所示，第一磁性屏蔽部件41被配置于线圈43侧，第二磁性屏蔽部件42被配置于框体的内部区域侧。另外，假设第一磁性屏蔽部件41和第二磁性屏蔽部件42为具有在图11中说明了的磁导率特性和磁损耗特性的部件。
在图13(a)中示意性地图示了图11所示的通信用频率f2下的交流磁场的磁通量的流通。如上所述，第一磁性屏蔽部件41对于通信用频率f2的磁场有损耗，因此作为通信用屏蔽部件是不适当的。在图13(a)的配置中，该第一磁性屏蔽部件41被配置于线圈43侧。从而，在图13(a)中以箭头表示的磁通量因在第一磁性屏蔽部件41内的损耗而其较多部分损失，只有一部分向发送侧的线圈60回流。其结果，从发送侧的线圈60发送的信号电力之中的相当多的部分损失，成为信号强度极弱的通信，从而存在不能进行正常的通信的可能性。另外，在图13(a)中夸张了损耗的效果，图示了好像因在第一磁性屏蔽部件41内的损耗而磁通量完全损失的情况。
在图13(b)中示意性地图示了图11所示的电力传输用频率f1下的交流磁场的磁通量的流通。如上所述，第一磁性屏蔽部件41在以无损耗的方式对电力传输用频率f1的磁场进行引导的这种功能中，作为电力传输用屏蔽部件是适当的。从而，在图12(b)中以箭头表示的电力传输用磁通量以无损耗的方式沿着第一磁性屏蔽部件41前进，并以无损耗的方式向着发送侧的线圈60回流。
这样，在将第一磁性屏蔽部件41配置于线圈43侧、将第二磁性屏蔽部件42配置于框体的内部区域侧时，虽然进行电力传输时没有问题，但是进行通信时的损耗大，从而存在不能进行正常的通信的可能性。从而，如图12所示那样，优选为将第一磁性屏蔽部件41配置于框体的内部区域侧、将第二磁性屏蔽部件42配置于线圈43侧。
图14是图示作为比较对象而仅配置第二磁性屏蔽部件42的情况下的屏蔽效果的图。另外，假设第二磁性屏蔽部件42是具有在图11中说明的磁导率特性和磁损耗特性的部件。
在图14(a)中示意性地图示了图11所示的通信用频率f2下的交流磁场的磁通量的流通。如上所述，第二磁性屏蔽部件42在以无损耗的方式对通信用频率f2的磁场进行引导的这种功能中，作为通信用屏蔽部件是适当的。从而，在图14(a)中以箭头表示的磁通量以无损耗的方式沿着第二磁性屏蔽部件42前进，并且以无损耗的方式向着发送侧的线圈60回流。此时，从线圈43观看时，内部电路44位于第二磁性屏蔽部件42的后方，因此对磁场的流通不产生任何影响。
图14(b)中示意性地图示了图11所示的电力传输用频率f1下的交流磁场的磁通量的流通。如上所述，第二磁性屏蔽部件42的磁导率并不十分高，从而不能将用于频率f1下的电力传输的强磁场全部引导。从而，在图12(b)中以箭头表示的电力传输用磁通量的大部分穿过第二磁性屏蔽部件42而到达内部电路44。该穿过的磁通量在内部电路44的金属材料中产生涡电流。根据该涡电流，产生以朝下的箭头图示的半磁场，并且产生由涡电流损耗引发的电力损耗。其结果，发生通信故障或馈电效率的降低等问题。
这样，当仅配置第二磁性屏蔽部件42的情况下，当然对于通信用频率f2的交流磁场得到适当的屏蔽效果，而对于电力传输用频率f1下的交流磁场则不能得到适当的屏蔽效果。从而，优选为如图12所示那样将第一磁性屏蔽部件41配置于框体的内部区域侧并且将第二磁性屏蔽部件42配置于线圈43侧。
图15是图示作为比较对象而仅配置第一磁性屏蔽部件41的情况下的屏蔽效果的图。另外，假设第一磁性屏蔽部件41是具有在图11中说明的磁导率特性和磁损耗特性的部件。
图15(a)中示意性地图示了图11所示的通信用频率f2下的交流磁场的磁通量的流通。如上所述，第一磁性屏蔽部件41对于通信用频率f2的磁场中存在损耗，因此作为通信用屏蔽部件是不适当的。从而，在图15(a)中以箭头表示的磁通量因在第一磁性屏蔽部件41内的损耗而其较多部分损失，而只有一部分向发送侧的线圈60回流。其结果，从发送侧的线圈60发送的信号电力之中的相当多的部分损失，成为信号强度极弱的通信，从而存在不能进行正常的通信的可能性。另外，在图15(a)中夸张了损耗的效果，好像因在第一磁性屏蔽部件41内的损耗而磁通量完全损失的情况。
图15(b)中示意性地图示了图11所示的电力传输用频率f1下的交流磁场的磁通量的流通。如上所述，第一磁性屏蔽部件41在以无损耗的方式对电力传输用频率f1的磁场进行引导的这种功能中，作为电力传输用屏蔽部件是适当的。从而，在图15(b)中以箭头表示的电力传输用磁通量以无损耗的方式沿着第一磁性屏蔽部件41前进，并且以无损耗的方式向着发送侧的线圈60回流。
这样，在仅配置第一磁性屏蔽部件41的情况下，当然对于电力传输用频率f1下的交流磁场得到适当的屏蔽效果，而到对于通信用频率f2的交流磁场则不能得到适当的屏蔽效果。从而，优选为如图12所示那样将第一磁性屏蔽部件41配置于框体的内部区域侧并且将第二磁性屏蔽部件42配置于线圈43侧。
图16是图示通过模拟来求出仅配置第一磁性屏蔽部件41或第二磁性屏蔽部件42中的一方的情况下的磁损耗的结果的图。为了简便，作为磁损耗，假设复磁导率的tanΔ＝0.01，一边改变磁导率和磁性屏蔽部件的厚度一边计算送电效率。横轴为磁导率，纵轴为送电效率。送电效率特性61、62、63以及64分别为磁性屏蔽部件的厚度为0.05mm、0.1mm、0.2mm以及0.5mm的特性。另外，送电效率的降低在通信中是与通信故障或损耗等价的。此外，要在对尺寸的限制大的便携式设备中内置非接触的模块(线圈+磁性屏蔽部件)时，为了节省空间而优选使用尽可能薄的磁性屏蔽部件。如送电效率特性61所示，当厚度为0.05mm的磁性屏蔽部件的情况下，在磁导率低的区域中送电效率的降低显著。
当仅配置图14所示的第二磁性屏蔽部件42的情况下，在电力传输用频率f1和通信用频率f2的任何一个中磁导率均为50，因此成为以箭头B表示的位置的送电效率。当磁性屏蔽部件的厚度为0.05mm的情况下送电效率为75％，相比最佳值的90％低15％左右。对于进行通信时的该程度的效率降低能够通过放大信号来进行应对，因此不成问题，但是进行电力传输时存在15％的效率的降低，因此可以说效率极差。
当仅配置图15所示的第一磁性屏蔽部件41的情况下，在电力传输用频率f1中的磁导率为200，因此成为以箭头C表示的位置的送电效率。此外，在通信用频率f2中磁导率为10，因此成为以箭头A表示的位置的送电效率。当磁性屏蔽部件的厚度为0.05mm的情况下，进行电力传输时送电效率90％没问题，但是进行通信时送电效率成为36％，效率降低显著。其结果，难以保持正常的通信。
相对于此，如图12所示那样将第一磁性屏蔽部件41配置于框体的内部区域侧并且将第二磁性屏蔽部件42配置于线圈43侧的情况下，在电力传输用频率f1中的磁导率为200+α、在通信用频率f2中的磁导率变为50％。即，进行电力传输时得到送电效率90％，在进行通信时也能够得到在图16中以箭头B表示的送电效率。从而，能够兼顾效率好的电力传输与良好的通信。
以上，基于实施例说明了本发明，但是本发明并不限于上述实施例，在权利要求所记载的范围内能够进行多种变形。
附图标记说明
10：便携式设备；11：电力发送装置；12、13：线圈；15：读卡器/写卡器；16：线圈；40：框体；41：第一磁性屏蔽部件；42：第二磁性屏蔽部件；43：线圈；44：内部电路。

Claims (8)

1.一种便携式设备，其特征在于，包括：
箱状的框体；
线圈，其位于所述框体的内侧；
电路，其被设置于所述框体的内部，借助所述线圈基于第一频率来接受电力并且基于比该第一频率高的第二频率来进行通信；以及
磁性屏蔽部件，其在所述线圈与所述框体的内部区域之间具有沿着与所述线圈垂直的方向层叠的第一部分和第二部分，
相对于所述第一频率，所述第一部分的磁导率高于所述线圈侧的第二部分的磁导率。
2.根据权利要求1所述的便携式设备，其特征在于，
所述线圈为单线圈或者双线圈，其中，该双线圈是由至少一部分重叠配置而成的双线圈。
3.根据权利要求1或2所述的便携式设备，其特征在于，
所述磁性屏蔽部件包括：
第一屏蔽部件，其被配置于所述内部区域侧，构成所述第一部分；以及
第二屏蔽部件，其被配置于所述线圈侧，构成所述第二部分，
所述第一屏蔽部件的磁导率在所述第一频率下高于所述第二屏蔽部件的磁导率。
4.根据权利要求1或2所述的便携式设备，其特征在于，
所述第一部分的磁共振频率低于所述第二部分的磁共振频率。
5.一种馈电系统，其特征在于，包括：
电力发送装置；以及
便携式设备，其借助磁被从所述电力发送装置传输电力，
所述便携式设备包括：
箱状的框体；
线圈，其位于所述框体的内侧；
电路，其被设置于所述框体的内部，借助所述线圈基于第一频率来接受电力并且基于比该第一频率高的第二频率来进行通信；以及
磁性屏蔽部件，其在所述线圈与所述框体的内部区域之间具有沿着与所述线圈垂直的方向层叠的第一部分和第二部分；
相对于所述第一频率，所述第一部分的磁导率高于所述线圈侧的第二部分的磁导率。
6.根据权利要求5所述的馈电系统，其特征在于，
所述线圈为单线圈或者双线圈，其中，该双线圈是由至少一部分重叠配置而成的双线圈。
7.根据权利要求5或6所述的馈电系统，其特征在于，
所述磁性屏蔽部件包括：
第一屏蔽部件，其被配置于所述内部区域侧，构成所述第一部分；以及
第二屏蔽部件，其被配置于所述线圈侧，构成所述第二部分，
所述第一屏蔽部件的磁导率在所述第一频率下高于所述第二屏蔽部件的磁导率。
8.根据权利要求5或6所述的馈电系统，其特征在于，
所述第一部分的磁共振频率低于所述第二部分的磁共振频率。
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