JP2009267077A - コイルユニット及びそれを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 コイルのターン数や線径を一定範囲としてもコイルユニットの特性の自由度を高めることができ、もって、特性としての設計値が得られやすいコイルユニット及びそれを用いた電子機器を提供すること。
【解決手段】 コイル３０と、そのコイル３０の磁路を形成する磁性体６０とを有するコイルユニット１２は、磁性体６０が、透磁率の異なる第１，第２の磁性体６１，６２の積層体を含んでいる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、無接点電力伝送に好適なコイルユニット及びそれを用いた電子機器等に関する。

電磁誘導を利用し、金属部分の接点がなくても電力送信を可能にする無接点電力伝送が知られている。この無接点電力伝送の適用例として、携帯電話の充電や家庭用機器（たとえば電話機の子機）の充電などが提案されている。

無接点電力伝送の従来技術として特許文献１がある。この特許文献１では、送電ドライバの出力に接続された共振コンデンサと一次コイルとにより直列共振回路を構成して、送電装置（一次側）から受電装置（二次側）に電力を供給している。

近年、携帯電話においては小型化が益々求められている。それに伴い、電力伝送を行うコイルユニットのより小型化、特に薄型化が必要となっている。

ここで、コイルとそのコイルの磁路を形成する磁性体とを有するコイルユニットの特性は、コイルのＱ値、インダクタンス、または等価抵抗などで評価される。コイルのＱ値は、コイルのインダクタンス（Ｌ）と等価抵抗（Ｒ）との比（Ｌ／Ｒ）に比例する。コイルのＱ値は、インダクタンス（Ｌ）が大きいほど、あるいはコイルの等価抵抗（Ｒ）が小さいほど高くなる。
特開２００６−６０９０９号公報

コイルユニットの小型化、薄型化を維持する一方で、コイルユニットの特性を設計値に設定する必要がある。一般に、コイルのインダクタンスを高くするために磁性体が用いられる。コイルと磁性体とで定められるコイルユニットの特性は、磁性体が決まるとコイルの線径やターン数で変更するしかなく、ターン数やコイル線径の変更は、コイルユニットの小型化、薄型化への影響が大きい。

本発明の幾つかの態様は、コイルのターン数や線径を一定範囲としてもコイルユニットの特性の自由度を高めることができ、もって、特性としての設計値が得られやすいコイルユニット及びそれを用いた電子機器を提供することにある。

本発明の一態様は、コイルと、前記コイルの磁路を形成する磁性体と、を有し、前記磁性体は、透磁率の異なる第１，第２の磁性体の積層体を含むことを特徴とする。

磁性体の固有の特性は透磁率（または比透磁率）である。異なる透磁率の磁性体を組み合わせて、コイルの磁路として用いると、コイルのインダクタンス、等価抵抗が変化し、もってコイルのＱ値を変更できる。一枚の磁性体の厚さは例えば十数ミクロンオーダと薄くできるので、磁性体を重ねて使用してもコイルユニットの薄型化を維持できる。従って、コイル線のターン数や線径を、コイルユニットの小型化・薄型化を維持できる範囲に設定しながら、コイルユニットの特性の自由度を広げることができる。もちろん、磁性体として透磁率の異なる３枚以上の磁性体を組み合わせても良い。

本発明の一態様では、前記第２の磁性体の透磁率が前記第１の磁性体の透磁率よりも高く、前記第１，第２の磁性体は、前記第１の磁性体を単体で前記磁路として用いた時の第１の使用態様での前記コイルの等価抵抗が、前記第２の磁性体を単体で前記磁路として用いた時の第２の使用態様での前記コイルの等価抵抗より小さく、かつ、前記第１の使用態様での前記コイルのインダクタンスが、前記第２の使用態様での前記コイルのインダクタンスより小さくなる特性を有することができる。

このような特性を有する第１，第２の磁性体を組み合わせることで、以下の通りの特性を有することができる。

まず、本発明の一態様に係るコイルユニットを、第１の磁性体を単体で使用した第１の使用態様と、第２の磁性体を単体で使用した第２の使用態様と比較する。前記コイルユニットの前記コイルのＱ値は、前記第１の使用態様及び前記第２の使用態様での前記コイルの各Ｑ値よりも大きくすることができる。つまり、第１，第２の磁性体を組み合わせることで、コイルのインダクタンス（Ｌ）と等価抵抗（Ｒ）との比（Ｌ／Ｒ）に比例するＱ値を、第１，第２の磁性体をそれぞれ単体として使用したコイルユニットのＱ値よりも大きくすることができる。

このような特性は、前記磁性体が前記コイルの一面側に配置され、かつ、前記コイルと前記第２の磁性体との間に前記第１の磁性体を配置することで得られる。第１，第２の磁性体の配置を逆にすると、Ｑ値は低くなる傾向にあるが、インダクタンスを向上させることができる。この場合には、等価抵抗が比較的大きくなる。

上述したコイルユニットのインダクタンスと等価抵抗とを測定すると、次の通りとなる。前記コイルユニットのコイルのインダクタンスは、前記第１の使用態様でのコイルのインダクタンスよりも大きく、前記第２の使用態様でのコイルのインダクタンスよりも小さい特性を有することができる。また、このコイルユニットのコイルの等価抵抗は、前記第１の使用態様でのコイルの等価抵抗よりも大きく、前記第２の使用態様でのコイルの等価抵抗よりも小さい特性を有することができる。つまり、本発明の一態様に係るコイルユニットは、第１，第２の磁性体をそれぞれ単体で使用した時のインダクタンス・等価抵抗の各中間値であるが、Ｑ値は高くすることができる。第１の使用態様は、等価抵抗は小さい利点がある一方で、インダクタンスが小さい欠点がある。一方、第２の使用態様は、インダクタンスが大きい利点がある一方で、等価抵抗が大きい欠点がある。本発明の一態様に係るコイルユニットは、第１，第２の使用態様の双方の利点を生かすことができる。

次に、本発明の一態様に係るコイルユニットを、第１の磁性体を２枚重ねて使用した時の第３の使用態様と、第２の磁性体を２枚重ねて使用した時の第４の使用態様と比較する。前記コイルユニットの前記コイルのＱ値は、前記第３の使用態様での前記コイルのＱ値よりも小さく、前記第４の使用態様での前記コイルのＱ値よりも大きい特性を有することができる。この場合、前記コイルユニットの前記コイルのインダクタンスは、前記第３の使用態様での前記コイルのインダクタンスよりも大きく、前記第４の使用態様での前記コイルのインダクタンスよりも小さい。また、前記コイルユニットの前記コイルの等価抵抗は、前記第３の使用態様での前記コイルの等価抵抗よりも大きく、前記第４の使用態様での前記コイルの等価抵抗よりも小さい。よって、本発明の一態様に係るコイルユニットは、第１の磁性体を２枚重ねて使用した時の第３の使用態様と、第２の磁性体を２枚重ねて使用した時の第４の使用態様とも異なる特性を有することができる。ここで、第３の使用態様は、等価抵抗は小さい利点がある一方で、インダクタンスが小さい欠点がある。一方、第４の使用態様は、インダクタンスが大きい利点がある一方で、等価抵抗が大きい欠点がある。本発明の一態様に係るコイルユニットは、第３，第４の使用態様の双方の利点を生かすことができる。

本発明の他の態様は、上述したコイルユニットを含む電子機器を定義している。コイルユニットの小型化・薄型化を達成できるので、電子機器の小型化・薄型化に寄与できる。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

１．充電システム
図１は、電子機器の一例でもある充電器１０と、この充電器１０で充電される他の電子機器例えば携帯電話機２０とを模式的に示す図である。図１は、充電器１０に横置きされる携帯電話機２０を示している。充電器１０から携帯電話機２０への充電は、充電器１０のコイルユニット１２のコイルと携帯電話機２０のコイルユニット２２のコイルとの間に生じる電磁誘導作用を利用し、無接点電力伝送により行われる。

充電器１０と携帯電話機２０とは、それぞれ位置決め構造を有することができる。例えば、充電器１０には、その筐体の外表面より外方に突出する位置決め突部を設け、一方、携帯電話機２０には、その筐体の外表面に形成された位置決め凹部を設けることができる。この位置決めにより、携帯電話機２０のコイルユニット２２は、充電器１０のコイルユニット１２と対向する位置に少なくとも配置される。

図２に模式的に示すように、充電器１０から携帯電話機２０への電力伝送は、充電器１０側に設けられた１次コイルＬ１（送電コイル）と、携帯電話機２０側に設けられた２次コイルＬ２（受電コイル）を電磁的に結合させて電力伝送トランスを形成することで実現される。これにより非接触での電力伝送が可能になる。なお、図２は一次・二次コイルＬ１，Ｌ２の電磁的結合の一例を示したものであり、磁力線の形成を図２とは異ならせた他の電磁的結合方式であっても良い。

２．携帯電話機２０のコイルユニット
図３は、携帯電話機２０のコイルユニット２２を模式的に示す図である。図４は、携帯電話機２０のコイルユニット２２を模式的に示す分解斜視図である。なお、図３および図４は、図１においてコイルユニット２２が充電器１０のコイルユニット１２と対向する伝送面とは逆側の非伝送面側から、コイルユニット２２を見た図である。ここで、伝送面とは、図１に示すように２つのコイルユニット１２、２２同士が対向したときの対向面側を意味する。非伝送面とは、コイルユニット１２、２２の伝送面とは逆側の面を意味する。図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿った断面を模式的に示す図である。図６はコイル線の断面図である。図６は、コイルユニット２２と制御ユニット１００とを電気的に接続した形態を示している。

コイルユニット２２は、最小構成要素として、コイル３０と磁性体６０とを有する。本実施形態では、コイルユニット２２の保形性を確保するために配線基板４０をさらに設けることができる。配線基板４０の裏面にコイル３０の伝送面を位置させるため、配線基板４０にはコイル収容部４０ａを形成することができる。このコイル収容部４０ａは、配線基板４０の厚さ方向で貫通された穴で構成される。また、本実施形態では、コイル３０の伝送面を保護するために、図４に示す配線基板４０の裏面側に、保護シート５０を含むことができる。

配線基板４０には、コイル３０の両端が接続される接続端子４０ｂと、外部接続端子４１、４２と、配線パターン４１ａ、４２ａとを有する。外部接続端子４１，４２は、コイルユニット２２を外部装置例えば図示しない制御ユニット１００と接続するための端子である。配線パターン４１ａ、４２ａは、コイル３０の接続端子４０ｂと外部接続端子４１、４２とを接続する。本実施形態では、配線パターン４１ａ，４２ａは例えば図４に示す配線基板４０の裏面側（端子４０ｂ，４１ａ，４２ａが形成されていない面）に形成され、スルーホールを介して各端子４０ｂ，４１ａ，４２ａと接続されている。配線パターン４１ａ，４１ｂを配線基板４０の表面に設けても良い。

コイル３０は平面状コイルであり、磁性体６０はシート状または板状である。なお、シート状の磁性体を、以下、磁性シートともいう。磁性シート６０は、平面状コイル３０の非伝送面側に設けられている。本実施形態では、磁性シート６０は、スペーサ（例えば両面テープ）７０を介して平面状コイル３０の非伝送面側と配線基板４０とに貼り付けられている。

平面状コイル３０は、平面的なコイルであれば特に限定されないが、たとえば、単芯または多芯の被覆コイル線を平面上で巻回した空芯コイルを適用することができる。この実施の形態では、図６に示すように、断面形状が幅Ｗ及び高さＨの矩形の単芯のコイル線３１を平面上で巻回したコイルを用いる。以下では、空芯部３０ａ（図４、図５参照）を有する平面状コイル３０を例にとり、実施の形態に係るコイルユニット２２を説明する。

平面状コイル３０は、上述したように、配線基板４０に設けられたコイル収容部４０ａに収容されている。このようにコイル収容部４０ａに平面状コイル３０を収容することで、コイル収容部４０ａに収容された平面状コイル分の厚み（Ｈ（図６参照））だけコイルユニット２２を薄くすることができる。また、平面状コイル３０をコイル収容部４０ａに収容することで、平面状コイル３０の伝送面とその周囲の面とを面一にし易い。事実、本実施形態では保護シート５０には凹凸は生じない。また、コイル収容部４０ａは、平面状コイル３０の外形に対応した形状を有する。これにより、平面状コイル３０をコイル収容部４０ａに収容しさえすれば、平面状コイル３０を配線基板４０に位置決めすることができるため、位置決めが容易となる。
なお、図４に示すように、配線基板４０には複数の位置決め孔４０ｅが、保護シート５０にも複数の位置決め孔５０ａ（図４では一つのみ図示）が設けられている。

このコイルユニット２２は、例えば冶具を用いて組み立てることができる。まず、冶具のピンに保護シート５０の位置決め孔５０ａと配線基板４０の位置決め孔４０ｅを通して、片面テープを有する保護シート５０と配線基板４０とを積層する。次に、コイル３０を配線基板４０のコイル収容部４０ａ内に配置して、コイル３０を保護シート５０に接着する。さらに、コイル３０を覆ってスペーサ７０を介して配線基板４０上に磁性シート６０を接着する。最後に、コイル３０の両端を、配線基板４０の接続端子４０ｂに半田付けして、コイルユニット２２が完成する。なお、保護シート５０は、少なくとも平面状コイル３０を保護するためのシートであるが、本実施形態では配線基板４０及び平面状コイル３０の伝送面側全体を覆っている。なお、保護シート５０は、空芯部３０ａと対応する位置に穴を有していても良い。

平面状コイル３０は、コイル内端を引き出すコイル内端引き出し線３０ｂと、コイル外端を引き出すコイル外端引き出し線３０ｃとを有する。コイル内端引き出し線３０ｂは、図４で示すように、平面状コイル３０の非伝送面側から引き出されることが好ましい。非伝送面側からコイル内端引き出し線３０ｂを引き出すことで、伝送面に、コイル内端引き出し線３０ｂによって凸部が生じるのを防ぐことができる。このため、伝送面を面一にすることができると共に、図２の一次・二次コイルＬ１，Ｌ２間の伝送間距離を短縮して、伝送効率を向上させることができる。

配線基板４０には、コイル収容部４０ａと連続して引き出し線収容部４０ｈが設けられている（図３−図５参照）。引き出し線収容部４０ｈは、平面状コイル３０のコイル内端引き出し線３０ｂおよびコイル外端引き出し線３０ｃを収容するためのものである。図５では、コイル外端引き出し線３０ｃのみ示してあるが、コイル内端引き出し線３０ｂについても同様である。引き出し線収容部４０ｈがあることで、引き出し線３０ｂ、３０ｃがそこに収容されているため、その領域において引き出し線３０ｂ、３０ｃの厚み分だけ薄型化をすることができる。また、図４に示すように、引き出し線３０ｂ、３０ｃ（図４では引き出し線３０ｃのみを図示）は、引き出し線収容部４０ｈにて比較的緩やかに屈曲されて配線回路基板４０に乗り上げるため、断線が少なくなる。

コイル内端引き出し線３０ｂおよびコイル外端引き出し線３０ｃは、コイル３０の接続端子であるコンタクト電極４０ｂまで引き出され、図３および図５に示すように、半田付け４０ｇにより配線基板４０上のパターンと電気的に接続されている。コンタクト電極４０ｂは、配線基板４０の非伝送面側（図３および図４では手前側）に設けられている。コイル内端引き出し線３０ｂおよびコイル外端引き出し線３０ｃは、図５に示すように、配線基板４０の引き出し線収容部４０ｈに収容されているが、配線基板４０に乗り上げられるように屈曲部３０ｄが設けられている。

非伝送面側に配置される電池は、電力伝送システムを用いる場合、通常２次電池を使用する。近年携帯電話やＭＰ３プレーヤー等で多用されているリチウムイオン２次電池やリチウムポリマー２次電池では、物性の特徴から充電時の温度を約４５℃以下に規定されている。これ以上の温度で充電を行う場合、電池内部にガスが発生し、電池の劣化や最悪の場合破裂を起こす危険性がある。そのため、充電時の発熱を押さえる必要があり、保護シート５０を放熱経路として利用する場合には、非伝送面側の温度上昇を抑えることができる。

また、平面状コイル３０の内側端子は、非伝送面側から引き出されたたことで、伝送面が面一になることによって、平面状コイル３０と保護シート（放熱シート）５０の密着性が高まり、接触熱抵抗が低減されて放熱しやすくなるという効果を奏することができる。

なお、本実施形態では、保護シート５０は配線基板４０に一致した外形であるが、これに限定されない。保護シート５０の形状（面積）は、コイルユニットの伝送面側が接触する外装ケースの内部形状（面積）と接触面積が最大になるように形成することができる。こうすると、放熱効果はより高まる。

スペーサ７０は、平面状コイル３０の空芯部３０ａに対応する穴７１と、この穴７１に連なっていて、上記配線基板４０の引き出し線収容部４０ｈに対応する切り欠き部７２と、上記配線基板４０の位置決め孔４０ｅに対応する切り欠き部７３とを有している。引き出し線収容部４０ｈに対応した切り欠き部７２を設けることで、平面状コイル３０の引き出し線３０ｂ、３０ｃの厚みによる凹凸の影響が磁性シート６０に及ぶのを防止する（少なくとも抑制する）ことができる。また、上記配線基板４０の位置決め孔４０ｅに対応する切り欠き部７３を設けることで、上記位置決め孔４０ｅ、５０ａを用いた配線基板４０と保護シート５０との間で位置決めが行いやすくなる。

磁性シート６０は、平面状コイル３０からの磁束を受ける働きをし、平面状コイル３０のインダクタンスを上げるという機能を有するから、磁性シートの材質としては、軟磁性材、フェライト軟磁性材、金属軟磁性材、等々種々の磁性材料を用いることができる。しかし、仮に、コイル３０に対して１枚の磁性シート（磁性体）のみを設けたとすると、この無接点電力伝送に係るコイル特性は、１枚の磁性シートの特性によって大きく支配されてしまう。

そこで本実施形態では、１枚の磁性シートだけでは得られないコイル特性の選択の自由度を高めるべく、図５に示すように、コイル３０に対して特性特に透磁率の異なる２枚の磁性シート６１、６２を積層して設ける（磁性シート６１と６２との積層体で磁性シート６０を構成する）こととした。このようにすれば、コイル３０に隣接して設けられる２枚の磁性シート６１、６２は特性が異なっているので、１枚の磁性シートを単体で用いた場合や、同一特性の磁性シートを２枚用いた場合に比べて、コイルユニット２２として得られる特性を変更できる。なお、第１，第２の磁性体６１，６２は例えば両面テープ等で接着されて積層される。

３．一次側コイルユニットに関する実験例
実験に用いたコイル３０は、図６に示したような幅Ｗ＝０．４６ｍｍ、高さ（厚さ）Ｈ＝０．２３ｍｍの断面形状を有するコイル線３１を巻き回して形成した。周波数１００ｋＨｚで１ｍＡの交流電流をコイル３０に流した時、単体でのインダクタンスが６．３６６μＨ、抵抗が０．２３４Ωであった。この平面状コイル３０に、特性の異なる磁性シート６１、６２の少なくとも一方を後述の組み合わせで貼り付けた６種のコイルユニット（１）〜（６）を用意した。

特性特に透磁率の異なる磁性シートとして、シートＡとシートＢを用いた。シートＡは交流周波数１００ＫＨｚでの比透磁率がシートＢよりも小さい。シートＡ，Ｂは例えばアモルファス磁性体からなるシートである。

実験に用いたコイルユニット（１）〜（６）は次の通りである。
（１）コイル３０の非伝送面側にシートＡ単体のみを貼付したコイルユニット
（２）コイル３０の非伝送面側にシートＡを２枚重ねて貼付したコイルユニット、つまりシート６１、６２の両方をシートＡとしたコイルユニット
（３）コイル３０の非伝送面側にシートＢ単体のみを貼付したコイルユニット
（４）コイル３０の非伝送面側にシートＢを２枚重ねて貼付したコイルユニット、つまりシート６１、６２の両方をシートＢとしたユニット
（５）コイル３０の非伝送面側に、順にシートＡ、シートＢを貼付したコイルユニット、つまりシート６１としてシートＡを用い、シート６２としてシートＢを用いたユニット
（６）コイル３０の非伝送面側に、順にシートＢ、シートＡを貼付したコイルユニット、つまりシート６１としてシートＢを用い、シート６２としてシートＡを用いたユニット。

なお、コイルユニット（５）（６）が本実施形態に対応するユニットであり、特にコイルユニット（５）が本装置で採用されたコイルユニットである。比較例として、コイルユニット（１）が第１の使用態様であり、コイルユニット（３）が第２の使用態様であり、コイルユニット（２）が第３の使用態様であり、コイルユニット（４）が第４の使用態様である。

実験は、上記のコイルユニット（１）〜（６）に、それぞれ１ｍＡの交流電流を、周波数を変えて通電し、各周波数における等価電気抵抗値（Ω）と自己インダクタンス（μＨ）を測定した。周波数は、５０ｋＨｚから１０ｋＨｚおきに１５０ｋＨｚまで変化させた。

図７は上記の実験で得られた周波数−等価抵抗特性を示すグラフ、図８は周波数−インダクタンス特性を示すグラフ、図９はそれら各グラフにおける１００ｋＨｚでの値を抽出してまとめた表である。なお、図７、図８において、「×」はコイルユニット（１）の測定結果を、「＊」はコイルユニット（２）の測定結果を、「黒塗りの□」はコイルユニット（３）の測定結果を、「△」はコイルユニット（４）の測定結果を、「黒塗りの○」はコイルユニット（５）の測定結果を、「○」はコイルユニット（６）の測定結果 を、それぞれ示している。図９におけるＱ値は測定周波数での（インダクタンス）／抵抗値（Ω・Ｌ／Ｒ）として得た値である。

以上の実験結果、次のことが明かである。

（ａ）シートＡ，Ｂを単体として比較した時、次のことが言える。シートＡを単体でコイルの磁路として用いた時の第１の使用態様に係るコイルユニット（１）でのコイルの等価抵抗(0.318Ω)が、シートＢを単体で磁路として用いた時の第２の使用態様でのコイルユニット（３）でのコイルの等価抵抗（0.382Ω）より小さい。コイルユニット（１）でのコイルのインダクタンス（10.131μＨ）が、コイルユニット（３）でのコイルのインダクタンス（11.392μＨ）より小さい。

（ｂ）本実施形態に係るコイルユニット（５）（６）のうち、コイルユニット（５）では、コイルのＱ値（20.4579）は、第１の使用態様に係るコイルユニット（１）のコイルのＱ値（20.01728）及び第２の使用態様でのコイルユニット（３）のコイルのＱ値（18.73771）よりも大きい。このことは、シートＡ，Ｂを組み合わせた効果であり、インダンスＬと等価抵抗Ｒとの比（Ｌ／Ｒ）に比例するコイルのＱ値が大きいことは、インダクタンスを大きく確保しかつ等価抵抗Ｒを小さくできるもので、コイルの特性が向上することが分かる。

（ｃ）上記（ｂ）の効果は、コイルに対するシートＡ，Ｂの積層順序に依存しており、コイルとシートＢとの間にシートＡが位置するコイルユニット（５）に特有の効果である。これとは異なり、コイルとシートＡとの間にシートＢを配置したコイルユニット（６）のＱ値（18.3703）は、第１の使用態様に係るコイルユニット（１）のコイルのＱ値（20.01728）及び第２の使用態様でのコイルユニット（３）のコイルのＱ値（18.73771）よりも、逆に小さくなる。ただし、コイルユニット（６）は、インダクタンス（11.461）が最大値を示すので、インダクタンス重視の時に採用できる。なお、コイルユニット（６）は等価抵抗（0.392）も最大となる。

（ｄ）コイルユニット（５）のコイルのインダクタンス（11.168）は、第１の使用態様に係るコイルユニット（１）でのコイルのインダクタンス（10.131）よりも大きく、第２の使用態様でのコイルユニット（３）のコイルのインダクタンス（11.392）よりも小さい。

（ｅ）コイルユニット（５）のコイルの等価抵抗（0.343）は、第１の使用態様に係るコイルユニット（１）でのコイルの等価抵抗（0.318）よりも大きく、第２の使用態様に係るコイルユニット（３）でのコイルの等価抵抗（0.382）よりも小さい。上記（ｄ）（ｅ）から言えることは、本実施形態に係るコイルユニット（５）は、シートＡ，Ｂをそれぞれ単体で用いたコイルユニット（１）（３）と比較して、インダクタンス及び等価抵抗が共に中間の値となり、インダクタンスの値を比較的高く確保しながら、等価抵抗の増大を抑えられることが分かる。

（ｆ）次に、本実施形態に係るコイルユニット（６）を、シートＡを２枚重ねしたコイルユニット（２）及びシートＢを２枚重ねしたコイルユニット（４）と比較する。コイルユニット（５）でのコイルのＱ値（20.4579）は、シートＡを２枚重ねた第３の使用態様に係るコイルユニット（２）でのコイルのＱ値（21.83864）よりも小さく、シートＢを２枚重ねた第４の使用態様でのコイルのＱ値（18.80811）よりも大きい。ただし、コイルユニット（５）でのコイルのＱ値は、最大値を示すコイルユニット（２）でのコイルのＱ値の方により近いことが分かる。コイルのＱ値は、インダンスＬと等価抵抗Ｒとの比（Ｌ／Ｒ）に比例する。よって、以上のことは、インダクタンス及び等価抵抗を比較した以下の考察（ｇ）（ｈ）から裏付けられる。

（ｇ）コイルユニット（５）のコイルのインダクタンス（11.168）は、第３の使用態様に係るコイルユニット（２）でのコイルのインダクタンス（10.740）よりも大きく、第４の使用態様に係るコイルユニット（４）でのコイルのインダクタンス（11.345）よりも小さい。ただし、コイルユニット（５）でのコイルのインダクタンスは、コイルユニット（４）での大きなインダクタンスの方により近いことが分かる。

（ｈ）コイルユニット（５）のコイルの等価抵抗（0.343）は、第３の使用態様に係るコイルユニット（２）でのコイルの等価抵抗（0.309）よりも大きく、第４の使用態様に係るコイルユニット（４）でのコイルの等価抵抗（0.379）よりも小さい。コイルユニット（５）のコイルの等価抵抗は、コイルユニット（２）（４）の各等価抵抗のほぼ中間値である。

（ｉ）まとめとして、特性、特に透磁率の異なる２枚の磁性シート６１、６２を設けたコイルユニット（５）（６）は、磁性体単体のコイルユニット（１）（３）や同種の磁性体を重ねたコイルユニット（２）（４）と比較して、異なる特性が得られ、特性の自由度を高めることが分かる。よって、コイルのターン数や線径を変更せずに、等価抵抗値やインダクタンスを設計値に近づけることができる。特に、コイルユニット（５）は、コイルのＱ値が比較的高く、等価抵抗を小さくし、インダクタンスの低下を抑えることで送電効率を改善することができる。なお、上述した傾向は、１００ｋＨｚの特性だけでなく、図８及び図９から、測定周波数のほぼ全域で同様の傾向であることが分かる。

他の効果として、シートＢは透磁率が高いために磁気シールド性にも優れている。従って、コイルユニット（５）では、コイル３０側に近い第１の磁性体（シートＡ）から漏れた磁束を第２の磁性体６２（シートＢ）にて受け止めて、第２の磁性体６２よりもさらに非伝送面側に磁束を漏らすことがない。このため、第２の磁性体６２に重ねて磁気シールド板を必ずしも配置する必要がない。

４．変形例
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。

上述した実施形態では、図１に示す電子機器のうち、特に小型・軽量化が求められる携帯電話機１０側のコイルユニット１２に適用した例であったが、充電器２０のコイルユニット２２に適用しても良い。

また、本実施の形態は、電力伝送や信号伝送を行うすべての電子機器に適用可能であり、たとえば、腕時計、電動歯ブラシ、電動ひげ剃り、コードレス電話、パーソナルハンディフォン、モバイルパソコン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、電動自転車などの二次電池を備える被充電機器と充電機器とに適用可能である。

さらに、本発明が適用されるコイルユニットは、スパイラル状に巻回した空芯の平面状コイルに限らず、他の種々のコイルを使用しても良い。

図１０は、上述した実施形態とは異なるタイプのコイルユニット２００を示している。このコイルユニット２００は、例えば平板状の磁性体コア２６の周囲にコイル線２３１を巻回したコイル２３０を有する。このコイルユニット２００のコイル線２３１に交流電流を流すと、磁性体コア２６０に磁路が形成されると共に、この磁性体コア２６０と平行に磁束線が形成される。このコイル装置２００を一次コイルＬ１として用いても、二次コイルＬ２との磁気結合により無接点電力伝送が可能である。磁性体コア２６０が、第１，第２の磁性体２６１，２６２にて形成される。この磁性体コア２６０も、上述した実施形態の磁性体６０と同じくコイルの磁路を形成するものであるから、第１，第２の磁性体２６１，２６２を、上述した特性を有する第１，第２の磁性体６１，６２にて形成することができる。

つまり、本発明は、コイルの一面に磁性体を有するものに限らず、磁性体をコアとして使用するものであっても良い。コイルとそのコイルの磁路を形成する磁性体との組み合わせは、上述したものに限らず、他の種々の形状のコイル及び磁性体を組み合わせても良く、必ずしも平面的な薄型コイルユニットでなくてもよい。

充電器と、この充電器に充電される電子機器例えば携帯電話機とを模式的に示す図である。 無接点電力伝送方式の一例を示す図である。 コイルユニットを模式的に示す図である。 コイルユニットを模式的に示す分解斜視図である。 図３のＶ−Ｖ線に沿った断面を模式的に示す図である。 コイル線の断面図である。 実験で得られた周波数−等価抵抗特性を示すグラフである。 実験で得られた周波数−インダクタンス特性を示すグラフである。 上記各グラフにおける１００ｋＨｚでの値を抽出してまとめた図である。 他のコイルユニットを示す図である。

符号の説明

１０ 充電器、１２ コイルユニット、２０ 電子機器（携帯電話機）、
２２ コイルユニット、３０ コイル、６０，２６０ 磁性体、
６１，２６１ 第１の磁性体、６２，２６２ 第２の磁性体、
２００ コイルユニット、２３０ コイル、２３１ コイル線

Claims (10)

1. コイルと、
   前記コイルの磁路を形成する磁性体と、
   を有し、
   前記磁性体は、透磁率の異なる第１，第２の磁性体の積層体を含むことを特徴とするコイルユニット。
2. 請求項１において、
   前記第２の磁性体の透磁率が前記第１の磁性体の透磁率よりも高く、
   前記第１，第２の磁性体は、前記第１の磁性体を単体で前記磁路として用いた時の第１の使用態様での前記コイルの等価抵抗が、前記第２の磁性体を単体で前記磁路として用いた時の第２の使用態様での前記コイルの等価抵抗より小さく、かつ、前記第１の使用態様での前記コイルのインダクタンスが、前記第２の使用態様での前記コイルのインダクタンスより小さくなる特性を有することを特徴とするコイルユニット。
3. 請求項２において、
   前記コイルユニットの前記コイルのＱ値は、前記第１の使用態様及び前記第２の使用態様での前記コイルの各Ｑ値よりも大きいことを特徴とするコイルユニット。
4. 請求項３において、
   前記磁性体は前記コイルの一面側に配置され、かつ、前記コイルと前記第２の磁性体との間に前記第１の磁性体が配置されていることを特徴とするコイルユニット。
5. 請求項４において、
   前記コイルユニットの前記コイルのインダクタンスは、前記第１の使用態様での前記コイルのインダクタンスよりも大きく、前記第２の使用態様での前記コイルのインダクタンスよりも小さいことを特徴とするコイルユニット。
6. 請求項２乃至５のいずれかにおいて、
   前記コイルユニットの前記コイルの等価抵抗は、前記第１の使用態様での前記コイルの等価抵抗よりも大きく、前記第２の使用態様での前記コイルの等価抵抗よりも小さいことを特徴とするコイルユニット。
7. 請求項２乃至６のいずれかにおいて、
   前記コイルユニットの前記コイルのＱ値は、前記第１の磁性体を２枚重ねて前記磁路として用いた時の第３の使用態様での前記コイルのＱ値よりも小さく、前記第２の磁性体を２枚重ねて前記磁路として用いた時の第４の使用態様での前記コイルのＱ値よりも大きいことを特徴とするコイルユニット。
8. 請求項７において、
   前記コイルユニットの前記コイルのインダクタンスは、前記第３の使用態様での前記コイルのインダクタンスよりも大きく、前記第４の使用態様での前記コイルのインダクタンスよりも小さいことを特徴とするコイルユニット。
9. 請求項７または８において、
   前記コイルユニットの前記コイルの等価抵抗は、前記第３の使用態様での前記コイルの等価抵抗よりも大きく、前記第４の使用態様での前記コイルの等価抵抗よりも小さいことを特徴とするコイルユニット。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載のコイルユニットを含む電子機器。

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