JP2009123943A - 非接触授受装置および授受側コア - Google Patents

Abstract

【課題】薄型化および軽量化するとともに、非接触伝送装置からの充電電力または情報の伝送効率を降下させない。
【解決手段】充電装置５００から充電電力または情報を非接触で授受する電子時計１００において、中央付近に凸部１２１を有し、充電装置５００から充電電力または情報を授受される際、１次側コア５２０と略同軸上に対向して配置される２次側コア１２０と、凸部１２１に巻装された２次側コイル１１０とを備え、２次側コア１２０は、貫通孔１５０を有し、貫通孔１５０は、１次側コア５２０の対向面側の開口部１５０ａと、１次側コア５２０と対向しない面側の開口部１５０ｂとの開口面積または開口幅が異なっており、２次側コイル１１０は、１次側コイル５１０と１次側コア５２０とにより発生された磁束から誘導起電力を発生することで、充電装置５００から充電電力または情報を授受する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コイルを巻装したコアを有する非接触伝送装置から非接触で充電電力または情報を授受する非接触授受装置および授受側コアに関するものである。

近年、電磁誘導などの非接触による方法で、電子機器（非接触授受装置）に対して充電電力または情報を伝送する非接触伝送装置が開示されている。例えば、電子機器には電源として２次電池等の充電式電池が搭載され、充電装置（非接触伝送装置）から該電子機器の２次電池等への充電方法としては、電磁誘導などの非接触による方法が一般的となってきている。

また、薄型化され、かつ充電電力を効率よく伝送する１次コア（伝送側コア）を備えた充電装置（電源装置）、および該充電装置から充電電力を授受する２次コア（授受側コア）を備えた電子機器が開示されている（例えば、特許文献１参照）。図１４は、特許文献１における電源装置５５０の１次コア５３０と電子機器６００の２次コア６２０を説明する断面図である。図１４に示すように、特許文献１の技術では、１次コイル５１０が巻装された１次コア５３０の形状をＩ型とし、２次コイル６１０が巻装された２次コア６２０の形状をＴ型として構成することで、１次側の電源装置５５０（非接触伝送装置）で発生した磁束（Ｍ３、Ｍ４）を全面で受けることができる薄型の２次コイル６１０が実現でき、２次コイル６１０に効率よく非接触エネルギー（充電電力）を伝送できるようになっている。

また、携帯電話機等の電子機器の軽量化に寄与する無接点電磁誘導式充電機構（図１５における充電装置５００および電子機器７００）が開示されている（例えば、特許文献２参照）。図１５は、特許文献２における無接点電磁誘導式充電機構の１次コイル５１０と２次コイル７１０を説明する断面図である。特許文献２の技術では、２次コイル７１０のコア７２０において、１次コイル５１０のコア５２０の電磁誘導に殆ど寄与しない磁束密度の低い部分を削っても、１次・２次コイル間の非接触エネルギー（充電電力）の伝送効率が、殆ど落ちないことを利用しており、図１５に示すように、２次コイル７１０のコア７２０における磁束密度の低い部分に貫通孔７５０（または凹部でも可）を設けて、２次コイル７１０のコア７２０の軽量化、すなわち無接点電磁誘導式充電機構の軽量化を図っている。

ここで、２次側（電子機器）を非接触式の電子時計とした場合、電子時計の薄型化を可能にすることは、電子時計のビジュアルやデザインの自由度を向上させる。また、電子時計の軽量化を可能にすることは、利用者にとって携帯し易くなる等の利便性が向上する。従って、近年では、非接触式による充電方法を利用する場合だけでなくとも、薄型で軽量な電子時計の設計を可能とすることが望まれている。

特開平９−１３０９９８号公報 特開平１１−１９５５４５号公報

しかしながら、非接触式の電子時計において、その内部で使用する２次電池には、薄型という視点から主にコイン型の電池が用いられるのが一般的であるが、上記従来技術である特許文献１、２の技術では、２次電池を２次側コア（電子時計側のコア）の下部もしくは上部に配置することしかできない。その結果、２次側コアの厚さに加えて２次電池の厚さが必要となるため、電子時計（電子機器）の薄型化が困難となっていた。また、２次電池だけでなく、他の電子部品を電子時計の内部に配置する場合にも同様となり、電子時計の薄型化が困難となっていた。

ここで、例えば、電子時計を薄型化するために２次側コアを取り除き、２次側コアを取り除いたことにより形成された空間である２次側コイルの空芯部分に、２次電池等を配置するという方法が考えられるが、この方法では、２次側コアが取り除かれたことにより充電装置による非接触によるエネルギー（充電電力）の伝送効率を降下させてしまうため好ましくない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、２次電池等を配置可能な貫通孔を形成することで薄型化および軽量化するとともに、該貫通孔を設けても非接触伝送装置からの充電電力または情報の伝送効率を降下させない非接触授受装置および授受側コアを提供することを目的とするものである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、伝送側コイルを巻装した伝送側コアを有する非接触伝送装置から充電電力または情報を非接触で授受する非接触授受装置において、中央付近に凸部を有し、前記非接触伝送装置から前記充電電力または情報を授受される際、前記伝送側コアと略同軸上に対向して配置される授受側コアと、前記凸部に巻装された授受側コイルとを備え、前記授受側コアは、貫通孔を有し、前記貫通孔は、前記伝送側コアの対向面側の第１開口部と、前記伝送側コアと対向しない面側の第２開口部との開口面積または開口幅が異なっており、前記授受側コイルは、前記伝送側コイルと前記伝送側コアとにより発生された磁束を検出して誘導起電力を発生することで、前記非接触伝送装置から前記充電電力または情報を授受することを特徴とする。

また、請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の非接触授受装置において、前記貫通孔は、断面形状が凸型であり、前記第１開口部の開口面積が前記第２開口部の開口面積より小さいことを特徴とする。

また、請求項３にかかる発明は、請求項１または２に記載の非接触授受装置において、前記貫通孔は、前記第２開口部の開口幅が、前記第１開口部の開口幅より拡幅していることを特徴とする。

また、請求項４にかかる発明は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の非接触授受装置において、前記貫通孔は、前記第１開口部の開口幅が、前記伝送側コイルが巻装された前記伝送側コアの中央付近の凸部の外形幅または前記伝送側コイルの中空部の幅のいずれか一方より大きく、かつ前記伝送側コイルの外形幅より小さいことを特徴とする。

また、請求項５にかかる発明は、請求項４に記載の非接触授受装置において、前記貫通孔は、前記第１開口部の開口幅が、前記伝送側コイルで発生し前記非接触授受装置の筐体を通過する際の磁束の面積が、前記授受側コアを通過する磁束を極端に小さくしない範囲となる最大幅で拡幅していることを特徴とする。

また、請求項６にかかる発明は、請求項１〜５のいずれか一つに記載の非接触授受装置において、前記充電電力または情報を蓄積する電力蓄積部をさらに備え、前記貫通孔は、前記第２開口部の開口幅が、前記電力蓄積部の外形幅と略同一長さであることを特徴とする。

また、請求項７にかかる発明は、請求項６に記載の非接触授受装置において、前記貫通孔は、その厚さが、前記電力蓄積部の厚さと略同一厚さであることを特徴とする。

また、請求項８にかかる発明は、非接触伝送装置における伝送側コイルと伝送側コアとにより発生された磁束を検出して誘導起電力を発生することで、前記非接触伝送装置から前記充電電力または情報を授受する授受側コアにおいて、前記授受側コアは、中央付近に凸部および貫通孔を有し、前記非接触伝送装置から充電電力または情報を授受される際、前記伝送側コアと略同軸上に対向して配置され、前記貫通孔は、前記伝送側コアの対向面側の第１開口部と、前記伝送側コアと対向しない面側の第２開口部との開口面積または開口幅が異なっていることを特徴とする。

本発明によれば、２次電池等を配置可能な貫通孔を形成することで薄型化および軽量化するとともに、該貫通孔を設けても非接触伝送装置からの充電電力または情報の伝送効率を降下させないという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる非接触授受装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。以下では、本発明の非接触授受装置を電子時計に適用した例を示すが、これに限定されることなく、例えば、携帯電話などの携帯機器や、電気シェーバーや電動歯ブラシ等の電子機器など、２次電池を備えており、非接触伝送装置である充電装置によって充電されることが可能な機器であれば非接触授受装置として適用可能である。

（実施の形態１）
実施の形態１にかかる電子時計は、１次側コイル（伝送側コイル）を巻装した１次側コア（伝送側コア）を有する充電装置から充電電力を非接触で授受するものである。図１は、実施の形態１にかかる電子時計１００および充電装置５００の構成を示す説明図である。なお、図１では、充電装置５００における送電部分および電子時計１００における受電部分に関する構成を示しており、他の構成については省略している。

まず、電子時計１００について説明する。図１に示すように、電子時計１００の受電部分は、中央付近に凸部１２１を有する２次側コア１２０と、２次側コイル１１０とを主に備えている。

２次側コア１２０は、磁気特性を有する主成分がマンガン系の金属で形成されたフェライトコアなどであり、充電装置５００から充電電力を充電される際に、充電装置の１次側コア５２０と略同軸上に対向して配置されている。

凸部１２１は、２次側コア１２０の中央付近に設けられた円柱状の凸部であり、さらに中央内部に貫通孔１５０を有している。

貫通孔１５０は、図１に示すように、垂直方向の断面形状が凸形状で、水平方向の断面は円形状となっており、充電装置５００の１次側コア５２０に対向する対向面側の開口部１５０ａと、１次側コアと対向しない面側の開口部１５０ｂとの開口面積または開口幅が異なっている。すなわち、貫通孔１５０は、開口部１５０ａの開口面積が開口部１５０ｂの開口面積より小さくなっており、開口部１５０ａの開口径（開口幅）をｈ１、開口部１５０ｂの開口径（開口幅）をｈ２とし、ｈ１＜ｈ２の関係を満たしている。また、貫通孔１５０の断面形状が凸型となっていることにより、２次側コア１２０における充電装置５００と対向する側に鍔部１２１ａが形成されている。また、貫通孔１５０は、開口部１５０ｂの開口径が、２次側コア１２０が磁束飽和しない範囲まで開口部１５０ａの開口径より拡幅している。

２次側コイル１１０は、２次側コア１２０における凸部１２１に巻装された電線であり、２次側コア１２０とともに磁束を発生させるものである。

次に、充電装置５００について説明する。図１に示すように、充電装置５００の送電部分は、中央付近に凸部５２１を有する１次側コア５２０と、１次側コイル５１０とを主に備えている。

１次側コア５２０は、磁気特性を有する主成分がマンガン系の金属で形成されたフェライトコアなどであり、上述したように中央付近に凸部５２１を有する。

凸部５２１は、１次側コア１２０の中央付近に設けられた円柱状の凸部である。

１次側コイル５１０は、１次側コア５２０における凸部５２１に巻装された電線であり、１次側コア５２０とともに磁束を発生させるものである。

ここで、充電装置５００から電子時計１００への充電方法について説明する。充電装置側では、ＡＣ電源等から供給された電力を交流電流から直流電流に整流し、整流された電力を交流電流に変換した後に、１次側コア５２０に巻装された１次側コイル５１０に供給し、１次側コア５２０と１次側コイル５１０とにより磁束を発生する。そして、電子時計１００の２次側コイル１１０に交流電磁界（誘導起電力）を発生させることで、電子時計１００に非接触で電力を送電する。

一方、電子時計１００側では、１次側コイル１１０に発生した交流電磁界を検出し、当該交流電磁界に応じた誘導起電力を発生することで、充電装置５００から非接触で電力を受電する。そして、受電した電力を直流電流に整流し、充電電力として２次電池に蓄積する。

次に、従来技術を用いた電子時計の構成について説明する。図２は、充電装置５００および従来技術の電子時計７００の構成を示す説明図である。なお、図２では、図１と同様に、充電装置５００における送電部分および電子時計７００における受電部分（特許文献２参照）に関する構成を示しており、他の構成については省略している。ここで、充電装置５００の送電部分の構成および機能については、図１と同様であるため説明を省略する。

図２に示すように、電子時計７００の受電部分は、中央付近に凸部７２１を有する２次側コア７２０と、２次側コイル７１０とを主に備えている。ここで、２次側コイル７１０の構成および機能は、本実施の形態の電子時計１００における２次側コイル１１０と同様であるため説明を省略する。

２次側コア７２０は、磁気特性を有する主成分がマンガン系の金属で形成されたフェライトコアなどである。

凸部７２１は、２次側コア７２０の中央付近に設けられた円柱状の凸部であり、さらに中央内部に貫通孔７５０を有している。

貫通孔７５０は、２次側コア７２０の磁束密度が低い部分に設けられており、開口径（開口幅）がｈ１の円柱状となっている。なお、図２における磁束Ｍ１、Ｍ２は、１次側コア５２０と１次側コイル５１０とから発生した磁束の流れを示しており、図２を参照すると、貫通孔７５０が２次側コア７２０における磁束密度の低い部分に設けられていることがわかる。

ここで、従来技術の電子時計７００における２次側コイル７１０に流れる電流について説明する。図３は、２次側コイル７１０に流れる電流の電流値と２次側コア７２０の貫通孔７５０の開口径（開口幅）との関係を示すグラフである。図３の点ａは、図２における従来技術の電子時計７００（貫通孔７５０の開口径（開口幅）がｈ１）において、２次側コイル７１０に流れる電流の電流値をプロットしたものである。

次に、従来技術の電子時計７００（図２参照）における貫通孔７５０の開口径をｈ１からｈ３、ｈ２へと徐々に拡幅していった場合の電流について説明する。図４は、貫通孔７５０の開口径をｈ３に拡幅した場合の従来技術の電子時計７００の構成を示す図である。図５は、貫通孔７５０の開口径をｈ２に拡幅した場合の従来技術の電子時計７００の構成を示す図である。ここで、貫通孔７５０の開口径は、ｈ１＜ｈ３＜ｈ２の関係を満たしている。図４に示すように、ｈ３は、１次側コイル５１０の外径（外形幅）と略同一径である。また、図５に示すように、ｈ２は、１次側コイル５１０の外径（外形幅）より大きい径である。

図３の折れ線ｂは、従来技術の電子時計７００における貫通孔７５０の開口径をｈ１からｈ３、ｈ２へと徐々に拡幅していった場合、２次側コイル７１０に流れる電流の電流値を数点プロットして繋げたものである。図３を参照すると、貫通孔７５０の開口径をｈ１から徐々に広げてｈ３まで達した場合が点ｂ１である。さらに貫通孔７５０の開口径をｈ３から徐々に広げてｈ２まで達した場合が点ｂ２である。

このように、従来技術の電子時計７００は、貫通孔７５０の開口径がｈ３を越えた地点から、２次側コイル７１０に流れる電流が少なくなっていく。これは、１次側コイル５１０により誘起された磁束が、１次側コア５２０に収束されて２次側コア７２０に向かう際、図５のように貫通孔７５０の開口径が広がり過ぎていると、磁束が２次側コア７２０と２次側コイル７１０に届きにくいためである。

次に、本実施の形態の電子時計１００における貫通孔１５０の開口部１５０ｂの開口径をｈ１からｈ３、ｈ２へと徐々に拡幅していった場合の電流について説明する。ｈ１、ｈ３、およびｈ２の長さは上述した従来技術の電子時計７００の場合と同様である。

図３の折れ線ｃは、電子時計１００における貫通孔１５０の開口部１５０ｂの開口径をｈ１からｈ３、ｈ２へと徐々に拡幅していった場合、２次側コイル１１０に流れる電流の電流値を数点プロットして繋げたものである。なお、貫通孔１５０の開口部１５０ａの開口径は保持した状態であるためｈ１のままである。図３を参照すると、貫通孔１５０の開口部１５０ｂの開口径をｈ１から徐々に広げてｈ３まで達した場合が点ｃ１である。さらに貫通孔１５０の開口部１５０ｂの開口径をｈ３から徐々に広げてｈ２まで達した場合が点ｃ２である。

このように、本実施の形態の電子時計１００は、貫通孔１５０の開口部１５０ｂの開口径（開口幅）がｈ１からｈ３、ｈ２と変化しても、２次側コイル１１０に流れる電流はほぼ一定であり、従来技術の電子時計７００における貫通孔７５０の開口径がｈ１〜ｈ３の場合とほぼ同等の電流が流れていることになる。

このように、実施の形態１の電子時計１００では、２次側コア１２０に断面形状が凸型の貫通孔１５０を設けた場合でも、２次側コイル１１０に流れる電流を従来技術の電子時計７００の２次側コイル７１０に流れる電流とほぼ同程度に保つことができ、伝送効果を降下させない。また、貫通孔１５０の開口部１５０ｂの開口径をｈ１〜ｈ２の範囲内に設定すれば、２次側コイル１１０に流れる電流をほぼ一定に保つことができるため、開口径をｈ１〜ｈ２の範囲で自由に変更することが可能である（図１ではｈ２となっている）。従って、開口部１５０ｂの開口径がｈ１〜ｈ２の範囲である貫通孔１５０に形成される空間に、基板や２次電池などの電子部品を配置することができるため、電子時計１００を薄型化および軽量化することができる。

なお、貫通孔１５０の開口部１５０ｂをさらに拡幅させて開口径がｈ２を越えた場合、２次側コア１２０の開口部１５０ｂの周りの厚さｈ´が極端に狭くなるため、２次側コア１２０の製造が困難となるだけでなく、２次側コア１２０の磁束飽和を招くことがある。このような場合は、２次側コイル１１０の内径（中空部の幅）を大きくしたり、２次側コア１２０のＢ−Ｈ特性の優れている材質を使用することで２次側コア１２０の製造困難の問題を回避することができる。

（実施の形態２）
実施の形態１の電子時計１００は、貫通孔１５０における充電装置と対向しない面側の開口部１５０ｂの開口径をｈ１〜ｈ２の範囲で変更可能に構成されていたが、本実施の形態の電子時計は、貫通孔における充電装置と対向する対向面の開口部の開口径を変更する場合について説明する。

まず、実施の形態１の電子時計１００における貫通孔１５０の開口部１５０ａの開口径をｈ１からｈ３、ｈ２へと徐々に拡幅していった場合の実験について説明する。なお、貫通孔１５０の開口部１５０ｂの開口径はｈ２に保持した状態である。ｈ１、ｈ３、およびｈ２の長さは実施の形態１の場合と同様である。

図６は、貫通孔１５０の開口部１５０ａの開口径をｈ３に拡幅した場合の実施の形態１の電子時計１００の構成を示す図である。図７は、貫通孔１５０の開口部１５０ａの開口径をｈ２に拡幅した場合の実施の形態１の電子時計１００の構成を示す図である。また、図８は、電子時計１００に流れる電流の電流値と２次側コア１２０の貫通孔１５０の開口部１５０ａの開口径との関係を示すグラフである。

図８の折れ線ｄは、実施の形態１の電子時計１００における貫通孔１５０の開口部１５０ａの開口径をｈ１〜ｈ２に拡幅した場合に、２次側コイル１１０に流れる電流の電流値を数点プロットして繋げたものである。また、折れ線ｅは、実施の形態１の電子時計１００における貫通孔１５０の開口部１５０ａの開口径をｈ１〜ｈ２に拡幅した場合に、図示しない２次側コイル１１０および２次側コア１２０の直下にある筐体部分に発生している渦電流損の値を数点プロットして繋げたものである。また、折れ線ｆは、実施の形態１の電子時計１００における貫通孔１５０の開口部１５０ａの開口径をｈ１〜ｈ２に拡幅した場合に、２次側コイル１１０に流れる電流の電流値と、該筐体部分を含めたモデル全体に発生している渦電流損の値と、１次側コイル５１０の銅損の値とにより算出した伝送効率の値を数点プロットして繋げたものである。

ここで、上記の伝送効率の算出方法を説明する。２次側コイル１１０に流れる電流の電流値と、該筐体部分を含めたモデル全体に発生している渦電流損の値と、１次側コイル５１０の銅損の値とにより伝送効率を算出する場合は、以下の数式により算出できる。

なお、上記式の分母には、本来、ヒステリシス損なども挙げられるが、渦電流損や銅損と比較すると、相対的にヒステリシス損の値が少ないため、本実施の形態における伝送効率の算出方法では、ヒステリシス損などを省略し、上記の式を採用している。

図８を参照すると、貫通孔１５０の開口部１５０ａの開口径がｈ１〜ｈ３の範囲においては、２次側コイル１１０に流れる電流はほぼ一定である（折れ線ｄ参照）のに対して、筐体に流れる渦電流が減少している（折れ線ｅ参照）ことから、伝送効率が向上している（折れ線ｆ参照）。

また、貫通孔１５０の開口部１５０ａの開口径がｈ３〜ｈ２の範囲においては、２次側コイル１１０に流れる電流と、筐体に流れる渦電流が共に減少している（折れ線ｄ、e参照）。この場合、筐体に流れる渦電流が減少しているが、２次側コイル１１０に流れる電流が筐体に流れる渦電流と比較して急激に減少しているため、結果的に伝送効率は低下している。ただし、筐体の渦電流と筐体以外の部分の渦電流とを比較した場合、筐体の渦電流は顕著に変化するが、筐体以外の部分の渦電流の変化は微小であるので、筐体の渦電流の変化分が伝送効率に直接影響して、上記のような伝送効率となる。

このような実験を繰り返した結果、次に記載する効果が得られた。まず第１に、貫通孔１５０の開口部１５０ａの開口径を拡幅していくと、筐体に流れる渦電流が減少していくこと。第２に、貫通孔１５０の開口部１５０ａの開口径を、１次側コイル５１０の外径（外形幅）より小さい範囲内において決定すれば、２次側コイル１１０に流れる電流はほぼ一定に保たれること。これを踏まえて、本実施の形態の電子時計２００の貫通孔２５０の開口部２５０ａの開口径を設定した場合を図９に示す。

図９は、実施の形態２にかかる電子時計２００および充電装置５００の構成を示す説明図である。ここで、充電装置５００の構成および機能は、実施の形態１における充電装置と同様であるため説明を省略する。図９に示すように、電子時計２００の受電部分は、中央付近に凸部２２１を有する２次側コア２２０と、２次側コイル２１０とを主に備えている。ここで、２次側コイル２１０の構成および機能は、実施の形態１の２次側コイルと同様であるため説明を省略する。

２次側コア２２０は、磁気特性を有する主成分がマンガン系の金属で形成されたフェライトコアなどであり、充電装置５００から充電電力を充電される際に、充電装置の１次側コア５２０と略同軸上に対向して配置されている。

凸部２２１は、２次側コア２２０の中央付近に設けられた円柱状の凸部であり、さらに中央内部に貫通孔２５０を有している。

貫通孔２５０は、図９に示すように、垂直方向の断面形状が凸形状で、水平方向の断面は円形状となっており、充電装置５００の１次側コア５２０に対向する対向面側の開口部２５０ａと、１次側コアと対向しない面側の開口部２５０ｂとの開口面積が異なっている。すなわち、貫通孔２５０は、開口部２５０ａの開口面積が開口部２５０ｂの開口面積より小さくなっており、開口部２５０ａの開口径をｈ３、開口部２５０ｂの開口径をｈ２となっている。

また、貫通孔２５０は、より良い伝送効率を得られる電子時計２００として構成するには、図９に示すように、２次側コア２２０の貫通孔２５０の開口部２５０ａを、１次側コイル５１０が巻装された１次側コア５２０の中央付近の凸部５２１の直径（外形幅）Ｌ１または１次側コイル５１０の内径（中空部の幅）より大きく、かつ１次側コイル５１０の外径（外形幅）Ｌ２より小さい範囲にすることが望ましい。

なお、１次側コア５２０や１次側コイル５１０の形状、２次側コア２２０や２次側コイル２１０の形状は、本実施の形態に限定されるものではない。ただし、これらの形状が本実施の形態で示した形状と異なる場合、または充電装置５００（１次側）と電子時計２００（２次側）の縦方向の距離が本実施の形態と異なる場合は、それぞれ異なる形状、距離に基づいて上述した実験を行って最適な開口径２５０ａの長さにする必要がある。

このように、実施の形態２の電子時計２００では、実施の形態１の効果に加えて、２次側コア２２０の貫通孔２５０の開口部２５０ａを、１次側コア５２０の中央付近の凸部５２１の直径Ｌ１または１次側コイル５１０の内径より大きく、かつ１次側コイル５１０の外径Ｌ２より小さい範囲に設定することで、充電装置５００から電子時計２００への充電電力の伝送を効率よく行うことができる。また、図示しない２次側コイル２１０および２次側コア２２０の直下にある筐体部分に発生する渦電流を抑制して、該渦電流による筐体の発熱を防止することができる。

（実施の形態２の変形例）
次に、実施の形態２の電子時計２００に対する電磁界シミュレーション解析を示す。図１０および図１１は、電子時計２００に対する電磁界シミュレーション解析の結果を示す図である。図１０では、２次側コア２２０に備えた貫通孔２５０の開口部２５０ａの開口径（開口幅）が、１次側コア５２０の中央付近の凸部５２１の直径（外形幅）Ｌ１より大きく、かつ１次側コイル５１０の外径（外形幅）Ｌ２より小さく構成されたモデル（１／２モデル）である（開口径＝ｈ３の場合）。また、図１１は、２次側コア２２０に備えた貫通孔２５０の開口部２５０ａの開口径が、１次側コア５２０の凸部５２１の直径Ｌ１より小さく構成されたモデル（１／２モデル）である（開口径＝ｈ１の場合）。

図１０に示すように、電子時計２００の筐体を通過している磁束は、主に１次側コイル５１０の凸部５２１の直上に集中しており、通過している面積は当該箇所付近に限定されている。一方、図１１に示すように、電子時計２００の筐体を通過する磁束は、１次側コア５２０と１次側コイル５１０の直上に集中しており、図１０と比較すると、電子時計２００の筐体を通過する磁束の面積が大きくなっている。

このような電磁界シミュレーション解析では、図１０、１１のいずれの電子時計２００においても２次側コイル２１０を鎖交する磁束の量（２次側コイル２１０に流れる電流）はほぼ一定としているが、電子時計２００の筐体で発生する渦電流は図１０の方が小さい。従って、両者を比較すると、図１１の充電装置５００より図１０の充電装置５００の方が電子時計２００への充電電力の伝送効率がよくなるという結果となっている。つまり、シミュレーション解析の結果により推奨されるのは、図１０の電子時計２００となる。

このような構成において、充電装置５００の１次側コア５２０および１次側コイル５１０とから発生する磁束の量は、充電装置５００の構成が同じことにより、図１０と図１１とでは、ほぼ同等となっている。また、２次側コイル２１０に鎖交する磁束もほぼ一定となっているため、両者の違いとしては電子時計２００の筐体に流れる渦電流のみとなる。従って、貫通孔２５０は、開口部２５０ａの開口径は、１次側コイル５１０に発生し電子時計２００の筐体を通過する際の磁束の面積が、２次側コア２２０を通過する磁束を極端に小さくしない範囲となる最大幅まで拡幅して構成するのが望ましい。

例えば、図８を参照して説明すると、図１０における開口部２５０ａの開口径は、図８のｈ３（横軸）であり、図１１における開口部２５０ａの開口径は、図８のｈ１（横軸）である。そして、開口径がｈ１からｈ３までの範囲では、２次側コイル２１０に得られる電流はほぼ一定であるのに対して、２次側コア２２０に流れる渦電流は、開口径がｈ１からｈ３になるに従い減少している。つまり、開口径がｈ１からｈ３になるに従って、２次側への伝送効率は向上することになる。また、図示していないが、開口部２５０ａの開口径をｈ１より小さくした場合や開口部２５０ａを有さない場合は、筐体に流れる渦電流（電流の損失）は直線的に大きくなるが、２次側コイル２１０に流れる電流はほぼ一定であるため、伝送効率は開口部２５０ａの開口径がｈ１の場合より悪くなる。すなわち、開口径がｈ３の場合が、２次側コイル２１０に流れる電流が極端に小さくならない範囲となる開口径の最大幅であるため、開口部２５０ａの開口径がｈ３であることが望ましい。

また、図１０と図１１の電子時計２００の筐体における渦電流の差分に関して、図１０の電子時計２００における該差分に対応する磁束は空気中に放出されていることになる。すなわち、図１０の電子時計２００においては、その渦電流の差分に対応する磁束が空気中に放出されることにより、その分だけ電子時計２００の筐体に発生する渦電流を抑制することができ、渦電流による筐体の発熱を防止することができる。

（実施の形態３）
本実施の形態の電子時計では、２次側コアに設けられた貫通孔における充電装置と対向しない側の開口部の開口径（開口幅）を、電子時計の内部に備えられる２次電池の外径（外形幅）と略同一長さとしたものである。

図１２は、実施の形態３にかかる電子時計３００および充電装置５００の構成を示す説明図である。ここで、充電装置５００の構成および機能は、実施の形態１における充電装置と同様であるため説明を省略する。図１２に示すように、電子時計３００の受電部分は、中央付近に凸部３２１を有する２次側コア３２０と、２次側コイル３１０と、２次電池１０を主に備えている。ここで、２次側コイル３１０の構成および機能は、実施の形態１の２次側コイルと同様であるため説明を省略する。

２次電池１０は、充電装置５００から受電した充電電力を蓄積するものである。

２次側コア３２０は、磁気特性を有する主成分がマンガン系の金属で形成されたフェライトコアなどであり、充電装置５００から充電電力を充電される際に、充電装置の１次側コア５２０と略同軸上に対向して配置されている。

凸部３２１は、２次側コア３２０の中央付近に設けられた円柱状の凸部であり、さらに中央内部に貫通孔３５０を有している。

貫通孔３５０は、図１２に示すように、垂直方向の断面形状が凸形状で、水平方向の断面は円形状となっており、充電装置５００の１次側コア５２０に対向する対向面側の開口部３５０ａと、１次側コアと対向しない面側の開口部３５０ｂとの開口面積が異なっている。すなわち、貫通孔３５０は、開口部３５０ａの開口面積が開口部３５０ｂの開口面積より小さくなっており、開口部３５０ｂの開口径はｈ３、開口部３５０ｂの開口径はＷ１となっている。また、貫通孔３５０は、開口部３５０ｂの開口径Ｗ１が、２次電池１０の外径Ｗ２と略同一長さ、もしくはやや大きい長さに形成されており、２次側コア３２０の貫通孔内に形成された空間に２次電池１０が配置可能となる。

このように、実施の形態３にかかる電子時計３００では、貫通孔３５０の開口部３５０ｂの開口径Ｗ１を２次電池１０の外径Ｗ２と略同一長さ、もしくはやや大きい長さに形成することで、２次側コア３２０の貫通孔内に形成された空間に２次電池１０が配置可能となる。従って、電子時計３００の内部において、２次側コア３２０と２次電池１０とを配置する空間を別個に設ける必要がなくなり、電子時計３００を薄型化することができる。さらに、２次側コア３２０の内部に２次電池１０を納めることができるため、２次側コア３２０は、２次電池１０等の部品を保護することが可能となるため、２次電池１０などの重要な部品の保護部としての役割を果たすことができる。

なお、本実施の形態にかかる電子時計３００では、２次側コア３２０の貫通孔３５０の開口部１５０ｂの開口径を２次電池１０の外径と略同一長さもしくはやや大きくする構成としているが、２次側コア３２０の内部に納める部品が２次電池ではなく、他の電子部品または基板を備えた場合は、貫通孔３５０の開口部１５０ｂの開口径をそれらの電子部品等の外径もしくは直径に合わせることで、同様に薄型化および保護部としての役割を果たすことができる。

（実施の形態４）
本実施の形態の電子時計では、２次側コアに設けられた貫通孔における充電装置と対向しない側の厚さを、電子時計の内部に備えられている２次電池の厚さと略同一厚さとしたものである。

図１３は、実施の形態４にかかる電子時計４００および充電装置５００の構成を示す説明図である。ここで、充電装置５００の構成および機能は、実施の形態１における充電装置と同様であるため説明を省略する。図１３に示すように、電子時計４００の受電部分は、中央付近に凸部４２１を有する２次側コア４２０と、２次側コイル４１０と、２次電池１０を主に備えている。ここで、２次側コイル４１０の構成および機能は、実施の形態１の２次側コイルと同様であるため説明を省略する。

２次電池１０は、充電装置５００から受電した充電電力を蓄積するものである。

２次側コア４２０は、磁気特性を有する主成分がマンガン系の金属で形成されたフェライトコアなどであり、充電装置５００から充電電力を充電される際に、充電装置５００の１次側コア５２０と略同軸上に対向して配置されている。

凸部４２１は、２次側コア４２０の中央付近に設けられた円柱状の凸部であり、さらに中央内部に貫通孔４５０を有している。

貫通孔４５０は、図１３に示すように、垂直方向の断面形状が凸形状で、水平方向の断面は円形状となっており、充電装置５００の１次側コア５２０に対向する対向面側の開口部４５０ａと、１次側コアと対向しない面側の開口部４５０ｂとの開口面積が異なっている。すなわち、貫通孔４５０は、開口部４５０ａの開口面積が開口部４５０ｂの開口面積より小さくなっており、開口部４５０ａの開口径（開口幅）はｈ３となっている。また、貫通孔４５０は、開口部４５０ｂ側の厚さＴ１が、２次電池１０の厚さＴ２と略同一厚さに形成されており、２次側コア４２０の貫通孔４５０の内部に設けられた空間に２次電池１０が配置可能となる。

このように、実施の形態４にかかる電子時計４００では、貫通孔４５０の開口部４５０ｂ側の厚さＴ１を、２次電池１０の厚さＴ２と略同一厚さに形成することで、貫通孔４５０の開口部４５０ｂ側に形成された空間に２次電池等をほぼ隙間なく配置することができる。従って、２次側コア４２０の上方などに配置される２次電池等（基板や電子回路、モジュールなどの電子部品）の配置がし易く、かつ電子時計４００内部の部品の平行性を保ち易くする。

本実施の形態における２次側コアの凸部は、２次側コアの中央付近に円柱状に設けられているが、これに限定されることはない。すなわち、コイルを巻装可能な形状であればいずれの形状で設けられていてもよく、例えば、角柱形状や、水平方向の断面が四角形や半円などの形状で形成してもよく、さらに左右対称に形成されていなくてもよい。また、本実施の形態における２次側コアは、マンガン系のフェライトコアなどで形成されているが、他の材料により形成された部材を任意に組み合わせて２次側コアを形成して、その周りにコイルを巻装してもよい。

また、本実施の形態における貫通孔は、水平方向の断面が円形状となっているが、これに限定されることはない。すなわち、貫通している孔であれば他の形状でもよく、例えば、水平方向の断面が四角形や半円などの形状で形成してもよく、さらに左右対称に形成されていなくてもよい。

実施の形態１にかかる電子時計１００および充電装置５００の構成を示す説明図である。 充電装置５００および従来技術の電子時計７００の構成を示す説明図である。 ２次側コイル７１０に流れる電流の電流値と２次側コア７２０の貫通孔７５０の開口径（開口幅）との関係を示すグラフである。 貫通孔７５０の開口径をｈ３に拡幅した場合の従来技術の電子時計７００の構成を示す図である。 貫通孔７５０の開口径をｈ２に拡幅した場合の従来技術の電子時計７００の構成を示す図である。 貫通孔１５０の開口部１５０ａの開口径をｈ３に拡幅した場合の実施の形態１の電子時計１００の構成を示す図である。 貫通孔１５０の開口部１５０ａの開口径をｈ２に拡幅した場合の実施の形態１の電子時計１００の構成を示す図である。 電子時計１００に流れる電流の電流値と２次側コア１２０の貫通孔１５０の開口部１５０ａの開口径との関係を示すグラフである。 実施の形態２にかかる電子時計２００および充電装置５００の構成を示す説明図である。 電子時計２００に対する電磁界シミュレーション解析の結果を示す図である。 電子時計２００に対する電磁界シミュレーション解析の結果を示す図である。 実施の形態３にかかる電子時計３００および充電装置５００の構成を示す説明図である。 実施の形態４にかかる電子時計４００および充電装置５００の構成を示す説明図である。 特許文献１における電源装置５５０の１次コイル５３０と電子機器６００の２次コイル６２０を説明する断面図である。 特許文献２における無接点電磁誘導式充電機構の１次コイル５１０と２次コイル７１０を説明する断面図である。

符号の説明

１０ ２次電池
１００，２００，３００，４００ 電子時計
１１０，２１０，３１０，４１０ ２次側コイル
１２０，２２０，３２０，４２０ ２次側コア
１２１，２２１，３２１，４２１ 凸部
１２１ａ 鍔部
１５０，２５０，３５０，４５０ 貫通孔
１５０ａ，２５０ａ，３５０ａ，４５０ａ，１５０ｂ，２５０ｂ，３５０ｂ，４５０ｂ 開口部
５００ 充電装置
５１０ １次側コイル
５２０ １次側コア

Claims (8)

1. 伝送側コイルを巻装した伝送側コアを有する非接触伝送装置から充電電力または情報を非接触で授受する非接触授受装置において、
   中央付近に凸部を有し、前記非接触伝送装置から前記充電電力または情報を授受される際、前記伝送側コアと略同軸上に対向して配置される授受側コアと、
   前記凸部に巻装された授受側コイルとを備え、
   前記授受側コアは、貫通孔を有し、
   前記貫通孔は、前記伝送側コアの対向面側の第１開口部と、前記伝送側コアと対向しない面側の第２開口部との開口面積または開口幅が異なっており、
   前記授受側コイルは、前記伝送側コイルと前記伝送側コアとにより発生された磁束を検出して誘導起電力を発生することで、前記非接触伝送装置から前記充電電力または情報を授受することを特徴とする非接触授受装置。
2. 前記貫通孔は、断面形状が凸型であり、前記第１開口部の開口面積が前記第２開口部の開口面積より小さいことを特徴とする請求項１に記載の非接触授受装置。
3. 前記貫通孔は、前記第２開口部の開口幅が、前記第１開口部の開口幅より拡幅していることを特徴とする請求項１または２に記載の非接触授受装置。
4. 前記貫通孔は、前記第１開口部の開口幅が、前記伝送側コイルが巻装された前記伝送側コアの中央付近の凸部の外形幅または前記伝送側コイルの中空部の幅のいずれか一方より大きく、かつ前記伝送側コイルの外形幅より小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の非接触授受装置。
5. 前記貫通孔は、前記第１開口部の開口幅が、前記伝送側コイルで発生し前記非接触授受装置の筐体を通過する際の磁束の面積が、前記授受側コアを通過する磁束を極端に小さくしない範囲となる最大幅で拡幅していることを特徴とする請求項４に記載の非接触授受装置。
6. 前記充電電力または情報を蓄積する電力蓄積部をさらに備え、
   前記貫通孔は、前記第２開口部の開口幅が、前記電力蓄積部の外形幅と略同一長さであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の非接触授受装置。
7. 前記貫通孔は、その厚さが、前記電力蓄積部の厚さと略同一厚さであることを特徴とする請求項６に記載の非接触授受装置。
8. 非接触伝送装置における伝送側コイルと伝送側コアとにより発生された磁束を検出して誘導起電力を発生することで、前記非接触伝送装置から前記充電電力または情報を授受する授受側コアにおいて、
   前記授受側コアは、中央付近に凸部および貫通孔を有し、前記非接触伝送装置から充電電力または情報を授受される際、前記伝送側コアと略同軸上に対向して配置され、
   前記貫通孔は、前記伝送側コアの対向面側の第１開口部と、前記伝送側コアと対向しない面側の第２開口部との開口面積または開口幅が異なっていることを特徴とする授受側コア。

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