JP2013093989A - 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及び携帯端末 - Google Patents

Abstract

【課題】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の位置合わせに際して、電力伝送の相手側である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使用する場合、または使用しない場合のいずれの場合であっても、非接触充電モジュールに設けられたコイルのＬ値の変化を抑え、マグネットを使用する場合とマグネットを使用しない場合のいずれの場合でも好適に使用でき、小型化を達成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及び携帯端末を提供することを目的とする。
【解決手段】導線が略長方形に巻回された平面コイル部２ｃと、平面コイル部２ｃを載置する面を備えた磁性シート５２と、を備え、平面コイル部２ｃの略楕円形の中空部は、短幅が円形のマグネット３０ａの直径よりも短く、長幅が円形のマグネット３０ａの直径よりも長いことを特徴とする。
【選択図】図１０

Description

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及び携帯端末に関する。

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、充電器側に非接触充電モジュール、本体機器側に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等を適用することも提案されている。

この携帯端末機器等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。

特開２００６−４２５１９号公報

この種の非接触充電モジュールは、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）の位置と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）の位置を正確に合わせる必要がある。これは、電力伝送のための電磁誘導を効率的に行うためである。

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）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）を正確に位置合わせする方法の１つとして、マグネットを利用する方法がある。この一例として図１２に示す方法がある。図１２は、他方の非接触充電モジュール（例えば１次側非接触充電モジュール）に備えられたマグネットにより非接触充電モジュール（例えば２次側非接触充電モジュール）が位置合わせされる様子を示す図である。これは、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少なくとも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である。

また、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を正確に位置合わせする他の方法として、マグネットを利用しないで位置合わせをする方法がある。

例えば、１次側非接触充電モジュールを搭載した充電器の充電面に凸部、２次側非接触充電モジュールを搭載した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である。また、１次側非接触充電モジュールが２次側非接触充電モジュールのコイルの位置を検出することで、１次側非接触充電モジュールのコイルを自動的に２次側非接触充電モジュールのコイルの位置まで移動させる方法である。また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である。

しかしながら、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の位置合わせにマグネットを使用する場合と、使用しない場合とでは、それぞれの非接触充電モジュールに設けられたコイルのＬ値が大きく変化する。電力伝送のための電磁誘導は、それぞれの非接触充電モジュールに設けられたコイルのＬ値を利用して、その共振周波数が決定される。

そのため、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の位置合わせにマグネットを使用する場合と使用しない場合とでは、非接触充電モジュールを共用しにくいという問題があった。

そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、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であって、前記他方の非接触充電モジュールとの位置合わせに際し、前記他方の非接触充電モジュールの第１の平面コイル部の中空部に備えられた円形のマグネットを利用して位置合わせを行う場合と、前記円形のマグネットを利用しないで位置合わせを行う場合と、がある非接触充電モジュールにおいて、導線が略楕円形状に巻回された第２の平面コイル部と、前記第２の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、前記第２の平面コイル部の略楕円形状である中空部は、短幅が前記円形のマグネットの直径よりも短く、長幅が前記円形のマグネットの直径よりも長い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及び携帯端末を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、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であって、前記他方の非接触充電モジュールとの位置合わせに際し、前記他方の非接触充電モジュールの第１の平面コイル部の中空部に備えられた円形のマグネットを利用して位置合わせを行う場合と、前記円形のマグネットを利用しないで位置合わせを行う場合と、がある非接触充電モジュールにおいて、導線が略楕円形状に巻回された第２の平面コイル部と、前記第２の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、前記第２の平面コイル部の略楕円形状である中空部は、短幅が前記円形のマグネットの直径よりも短く、長幅が前記円形のマグネットの直径よりも長いことを特徴とする非接触充電モジュールとした。

本発明によれば、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の位置合わせに際して、電力伝送の相手側である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使用する場合、または使用しない場合のいずれの場合であっても、非接触充電モジュールに設けられたコイルのＬ値の変化を抑え、マグネットを使用する場合とマグネットを使用しない場合のいずれの場合でも好適に使用できる。また、位置合わせを容易とし、小型化が達成され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及び携帯端末を提供することができる。

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備えた非接触電力伝送機器を示すブロック図 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備えた非接触充電器の構成を示す図 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 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 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備える携帯端末機器の構成を示す図 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 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 マグネットを備える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関係を示す図 コイルの内径とコイルのＬ値との関係を示す図 略楕円形に巻回した２次側コイル及び円形に巻回した２次側コイルと１次側非接触充電モジュールに備えられたマグネットとの位置関係を示す図 本発明の実施の形態における円形コイルの内径及び略楕円コイルの短幅を比較した場合におけるＬ値減少率を示す図 他方の非接触充電モジュール（例えば１次側非接触充電モジュール）に備えられたマグネットにより非接触充電モジュール（例えば２次側非接触充電モジュール）が位置合わせされる様子を示す図

請求項１に記載の発明は、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であって、前記他方の非接触充電モジュールとの位置合わせに際し、前記他方の非接触充電モジュールの第１の平面コイル部の中空部に備えられた円形のマグネットを利用して位置合わせを行う場合と、前記円形のマグネットを利用しないで位置合わせを行う場合と、がある非接触充電モジュールにおいて、導線が略楕円形状に巻回された第２の平面コイル部と、前記第２の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、前記第２の平面コイル部の略楕円形状である中空部は、短幅が前記円形のマグネットの直径よりも短く、長幅が前記円形のマグネットの直径よりも長い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、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の位置合わせに際して、電力伝送の相手側である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使用する場合、または使用しない場合のいずれの場合であっても、非接触充電モジュールに設けられたコイルのＬ値の変化を抑え、マグネットを使用する場合とマグネットを使用しない場合のいずれの場合でも好適に使用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ができる。さらに、また、位置合わせを容易とし、小型化を達成することができる。

請求項２に記載の発明は、前記平面コイル部の略楕円形状の外形は、短幅及び長幅のいずれも前記円形のマグネットの直径よりも長い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、平面コイル部の外周全てがマグネットから距離を開けて離れているため、効率的に電力伝送を行うことができ、伝送効率の良い非接触充電モジュールとすることができる。

請求項３に記載の発明は、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であって、前記他方の非接触充電モジュールとの位置合わせに際し、前記他方の非接触充電モジュールの第１の平面コイル部の中空部に備えられた直径が最大１５．５ｍｍである円形のマグネットを利用して位置合わせを行う場合と、前記円形のマグネットを利用しないで位置合わせを行う場合と、がある非接触充電モジュールにおいて、導線が略楕円形状に巻回された第２の平面コイル部と、前記第２の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、前記第２の平面コイル部の略楕円形状である中空部は、短幅が１５．５ｍｍよりも短く、長幅が１５．５ｍｍよりも長い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、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の位置合わせに際して、電力伝送の相手側である他方の非接触充電モジュールに備えられた円形マグネットを使用する場合、または使用しない場合のいずれの場合であっても、非接触充電モジュールに設けられたコイルのＬ値の変化を抑え、マグネットを使用する場合とマグネットを使用しない場合のいずれの場合でも好適に使用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ができる。さらに、小型化を達成することができる。なお、円形マグネットは最大でも１５．５ｍｍであり、その大きさがあれば十分に位置合わせが可能となる。またそれよりも大きくなると、位置合わせの効果よりも電磁誘導に対する悪影響の方が大きくなってしまう。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３に記載の非接触充電モジュールのいずれか一つ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、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の位置合わせに際して、２次側非接触充電モジュールに備えられたマグネットを使用する場合、または使用しない場合のいずれの場合であっても、１次側非接触充電モジュールに設けられたコイルのＬ値の変化を抑え、マグネットを使用する場合とマグネットを使用しない場合のいずれの場合でも好適に使用できる非接触充電機器を提供することができる。さらに、小型化を達成することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜３に記載の非接触充電モジュールのいずれか一つを備えたことを特徴とする携帯端末である。これにより、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の位置合わせに際して、１次側非接触充電モジュールに備えられたマグネットを使用する場合、または使用しない場合のいずれの場合であっても、２次側非接触充電モジュールに設けられたコイルのＬ値の変化を抑え、マグネットを使用する場合とマグネットを使用しない場合のいずれの場合でも好適に使用できる携帯端末を提供することができる。さらに、小型化を達成することができる。

（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１次側非接触充電モジュールを備えた非接触電力伝送機器を示すブロック図である。

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等に搭載される。

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。

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。

なお、図１に示すように、１次側非接触充電モジュール４１の１次側コイル２１ａ及び２次側非接触充電モジュール４２の２次側コイル２１ｂの双方ともが略楕円形に巻回された平面コイルである必要はない。すなわち、後で詳しく説明するが、相手側（１次側非接触充電モジュール４１にとっては２次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４２にとっては１次側非接触充電モジュール４１）にマグネットが備えられていても備えられていなくても、伝送効率を安定させることを目的としているため、どちらか一方にのみ略楕円形コイルを用いても良い。
〔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。

図２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備えた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。

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。

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。

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。

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。

次に、１次側非接触充電モジュール４１について説明する。

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次側コイルが略楕円形コイルである。

１次側非接触充電モジュール４１は、導線が略楕円形に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。

図３に示すとおり、１次側非接触充電モジュール４１の平面コイル部は、面上で略楕円形に渦を描くように外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。

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３１ａ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、位置合わせのためのマグネットの影響を抑えることができる。すなわち、物理的に２次側非接触充電モジュール４２に設けられたマグネット３０ｂと磁性シート５１との距離を離すことができる。それによって、磁性シート５１がマグネット３０ｂによって飽和し、透磁率が減少することを防ぐ。従って、マグネット３０ｂの有無によって１次側コイル２１ａのＬ値が変化するのを防ぐことができる。また、凹部や凸部、貫通孔は、中空部と同形状、同じサイズに形成してもよいし、異なる形状で、中空部よりも小さなものに形成しても良い。また、磁性シート５１は長方形であるが、正方形、多角形、円形、楕円形であってもよいし、多角形の角部が丸みをおびていてよい。

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は約１２ｍｍ（短幅）×１８ｍｍ（長幅）の略楕円形の中空部から外に向かって巻回され、外端が形成する略楕円形は約１８ｍｍ（短幅）×２３ｍｍ（長幅）となっている。すなわち、１次側コイル２１ａは略楕円形のドーナツ形状に巻回されている。本実施例でいう短幅は、１次側コイル２１ａの中空部の端部のある一点から略楕円形状の中心を通って、略楕円形状の中心を挟んで反対側の中空部の端部まで伸びる直線の長さが最も短くなる幅である。長幅は、１次側コイル２１ａの中空部の端部のある一点から略楕円形状の中心を通って、略楕円形状の中心を挟んで反対側の中空部の端部まで伸びる直線の長さが最も長くなる幅である。

なお、略楕円形とは、厳密な楕円形である必要がない。すなわち、例えば中空部の形状はトラック形状でも良く、その場合短幅を構成する対向する部分はそれぞれ直線であり、長幅を構成する対向する部分は略半円状である。短幅は長幅よりも短い。もちろん、短幅を構成する対向する部分はそれぞれ直線であり、長幅を構成する対向する部分は略半円状以外の曲線であってもよい。また、短幅を構成する対向する部分はゆるやかな曲線であっても良い。また、長幅を構成する対向する部分それぞれが、１次側コイル２１ａの外側に曲線を持つ曲線であればよい。また、本実施の形態における１次側コイル２１ａは角部を有しない。すなわち、直線または曲線によってのみ緩やかに巻回されて構成される。本願において重要である点は、中空部の略楕円形状の短幅を構成する部分の曲線具合が、中空部の略楕円形状の長幅を構成する部分の曲線具合よりも緩やかである点である。ここで言う曲線具合が緩やかとは、直線であれば曲線具合はゼロであり、角に近づく程に曲線具合は高くなる。曲線具合が緩やかであるので、より直線に近いような緩やかな曲線を意味し、中空部の略楕円形状の短幅を構成する対向する部分それぞれは、中空部の略楕円形状の長幅を構成する対向する部分よりも、より直線に近いもしくは直線そのものである。このようにすることで、例えば、２次側非接触充電モジュール４２に備えられるマグネット３０ｂを利用して位置合わせを行う際に、１次側コイル２１ａの中空部の端部（導線の最内端部）のうちマグネット３０ｂと積層方向に対向する部分（短幅を構成する部分）の曲線具合が緩やかとなる。また、短幅を構成する部分に比較して、１次側コイル２１ａの中空部の端部（導線の最内端部）のうちマグネット３０ｂとは積層方向に対向しない部分（長幅を構成する部分）の曲線具合が高い。その結果、電力伝送の際に短幅を構成する部分に比較して、長幅を構成する部分に磁界が集中しやすくなる。なぜならば、磁界は曲線具合の高い場所に集中しやすいためである。また、上記のことは、２次側コイル２１ｂの中空部の端部（導線の最内端部）のうち、１次側非接触充電モジュール４１に備えられるマグネット３０ａとの関係にも適用される。すなわち、電力伝送の相手である他方の非接触充電モジュールに備えられるマグネットを利用して位置合わせを行う場合に、非接触充電モジュールのうち磁界が集中しやすい部分が他方の非接触充電モジュールのマグネットと対向せず、非接触充電モジュールのうち磁界が集中しにくい部分が他方の非接触充電モジュールのマグネットと対向する。この結果、他方の非接触充電モジュールに備えられるマグネットを利用して位置合わせを行う場合でと、行わない場合とにおいて、非接触充電モジュールの平面コイル部のＬ値を近い値にすることができる。また、中空部が角部を有さす、曲線によって巻回方向が曲がる。また、直線部分から曲線部分の境目は、角部とは言わない。

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。

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以下であること等が定められている。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。マグネット３０ａを備える場合は、マグネット３０ａよりも大きな中空部を備えることが好ましい。

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。

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。

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１次側コイル２１ａまたは２次側コイル２１ｂの中空部の中に設けられる。これにより、送信側のマグネットと受信側のマグネットまたはどちらかの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るがどのような形状（矩形、多角形、楕円など）であっても良い。本実施の形態においてはマグネットの直径は最大１５．５ｍｍ（約５ｍｍ〜１５．５ｍｍ）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。

電力伝送のために１次側コイル２１ａと２次側コイル２１ｂ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。更に、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。

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。

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。

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。更に、導線を厚み方向に積層することによって、コイル２１ａは２次側非接触充電モジュール４２に近づくにも関わらず、磁性シート５１は２次側非接触充電モジュール４２から遠ざかるため、２次側非接触充電モジュール４２にマグネット３０ｂが備えられた場合のマグネット３０ｂの影響を抑えることができる。また、これは、１次側非接触充電モジュール４１のマグネット３０ａと、２次側コイル２１ｂ及び磁性シート５２との関係にも適用される、また、マグネット３０ａ、３０ｂの影響については、後述する。

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矩形や多角形の導線でもよい。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。

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本の導線が半田等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１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０．１８〜０．４ｍｍ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。

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。

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。

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。

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等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５１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。厚みは４００μｍ〜７００μｍが好ましい。

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。

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２０ｍｍ×２５ｍｍ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。

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、図３のように、直線凹部３３ａまたはスリット３４ａを１次側コイル２１ａの長手方向と平行に延ばすことに限定されず、短手方向に平行であってもよい。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。

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、中空部の外形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の中空部の大きさに依存し、本実施の形態の場合、約５ｍｍ〜１５ｍｍとしている。

また、直線凹部３３ａまたはスリット３４ａは、磁性シート５１の端部と中空部の端部にある１次側コイル２１ａの巻き始め部分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。

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。

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。

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、等の対策を講じる必要がある。

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。

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６００μｍｑ〜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。

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。

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３５０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、フェライトシートの厚み４００μｍ以上（このましくは４００〜７００μｍ）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。

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。

図５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備え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。

携帯端末機器５２０は、液晶パネル５２１、操作ボタン５２２、基板５２３、電池パック５２４等で構成されている。電磁誘導作用を利用して電力を受信する携帯端末機器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。

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機器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。

更に、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。

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等から構成される。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。また、電力供給を受ける方向が、液晶パネル５２１（表示部）側（筐体５２５側）とは反対の側（筐体５２６側）であることで、液晶パネル５２１を介さずに、効率的に電力供給を受けることができる。また、電力供給を受けている際も、表示部に表示されたものを見ることができる。

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以下であること等が定められている。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。

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。

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。

次に、２次側非接触充電モジュール４２について説明する。

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。

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。

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、基本的に１次側非接触充電モジュール４１と略同一である。

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。

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２０ｍｍ×２５ｍｍ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。

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。

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。

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。なお、小型化された非接触充電モジュールのためには、厚みは７００μｍ以下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と同様で略楕円形に巻回される。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。１次側非接触充電モジュール４１に設けられる場合は、円形であるマグネット３０ａの直径は１５．５ｍｍ以下であり、本実施の形態においては１５．５ｍｍである。

次に、マグネット３０ａのサイズと２次側コイル２１ｂの中空部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、下記の説明において、マグネット３０ｂはマグネット３０ａに相当し、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に相当する。

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との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等。

このように、１次側（充電側）非接触充電モジュール４１及び２次側（被充電側）非接
触充電モジュール４２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４１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４２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４２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。

位置合わせのために、２次側非接触充電モジュール４２の近くにマグネット３０ａが存在することで、磁性シート５２の透磁率が低下する。磁性シート５２の透磁率は、マグネット３０ａに近い部分（一般的に中心部３２ｂあたり）の透磁率が最も低下し、マグネット３０ａからの距離が離れるに従って、その低下の具合が減少する（低下しにくくなる）。磁性シート５２の透磁率が低下すると、２次側コイル２１ｂのＬ値が減少してしまう。従って、２次側コイル２１ｂとマグネット３０ａとの間の距離を大きくすることで、Ｌ値の減少を抑えることができる。一方で、非接触充電モジュールの小型化のためには、２次側コイル２１ｂとマグネット３０ａとの間の距離を大きくすることが難しい。以下に詳しく説明する。

図８は、マグネットを備える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関係を示す図である。図８（ａ）はコイルの内幅が小さいときに位置合わせのマグネットを用いた場合、図８（ｂ）はコイルの内幅が大きいときに位置合わせのマグネットを用いた場合、図８（ｃ）はコイルの内幅が小さいときに位置合わせのマグネットを用いない場合、図８（ｄ）はコイルの内幅が大きいときに位置合わせのマグネットを用いない場合である。図９は、コイルの内径とコイルのＬ値との関係を示す図である。なお、図８では、マグネット３０ａを備える１次側非接触充電モジュール４１と電力伝送を行う２次側非接触充電モジュール４２の２次側コイル２１ｂについて説明する。しかしながら、下記で説明する２次側非接触充電モジュール４２の関係の２次側コイル２１ｂについての説明は、マグネット３０ｂを備える２次側非接触充電モジュール４２と電力伝送を行う２次側非接触充電モジュール４２の２次側コイル２１ｂについても適用される。

１次側コイル２１ａと２次側コイル２１ｂは対向している。コイル２１ａ、２１ｂのうち、内側部分２１１、２１２においても磁界が発生し、電力伝送される。各内側部分２１１、２１２はそれぞれ対向している。また、内側部分２１１、２１２はマグネット３０ａに近い部分でもあり、マグネット３０ａからの悪影響を受けやすい。すなわち、電力伝送のために１次側コイル２１ａと２次側コイル２１ｂ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３０ａ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。更に、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の特に内側部分２１１、２１２の磁束を弱めてしまい、悪影響を及ぼす。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。従って、図８（ａ）の場合、マグネット３０ａの悪影響を受けやすい内側部分２１１、２１２が大きくなってしまう。それに対して、マグネットを用いない図８（ｃ）は２次側コイル２１ｂの巻き数が多いためＬ値は大きくなる。その結果、図８（ｃ）におけるＬ値から図８（ａ）におけるＬ値へは大幅に数値が減少するため、内幅が小さいコイルでは、マグネット３０ａが位置合わせのために備えられる場合と備えられる場合とで、Ｌ値減少率が非常に大きくなってしまう。また、図８（ａ）のように２次側コイル２１ｂの内幅がマグネット３０ａの直径よりも小さいと、マグネット３０ａと対向する面積だけ２次側コイル２１ｂはダイレクトにマグネット３０ａの悪影響を受けてしまう。従って、２次側コイル２１ｂの内幅はマグネット３０ａからなるべく離れることが好ましい。

対して、図８（ｂ）のようにコイルの内幅が大きいと、マグネット３０ａの悪影響を受けやすい内側部分２１１、２１２が非常に小さくなる。また、マグネットを用いない図８（ｄ）は２次側コイル２１ｂの巻き数が少なくなるためＬ値は図８（ｃ）に比べて小さくなる。その結果、図８（ｄ）におけるＬ値から図８（ｂ）におけるＬ値へは数値の減少が小さいため、内幅が大きいコイルではＬ値減少率を小さく抑えることができる。また、２次側コイル２１ｂの内幅が大きいほど、マグネット３０ａからコイル２１の中空部の端部が離れるため、マグネット３０ａの影響を抑えることができる。しかしながら、非接触充電モジュールは充電器もしくは電子機器等に搭載されるため、小型化が必要であると同時に、ある一定以上の大きさに形成することができない。従って、コイル２１ａ、２１ｂの内幅を大きくしてマグネット３０ａからの悪影響を小さくしようとすると、巻き数が減ってしまいマグネット有り無しに関係せずＬ値そのものが減少してしまう。

更に、図９に示すように、マグネット３０ａのサイズ及び２次側コイル２１ｂの外径を一定（３０ｍｍ）にした場合、２次側コイル２１ｂの巻き数を減らして２次側コイル２１ｂの内径を大きくしていくと、マグネット３０ａの２次側コイル２１ｂに対する影響が小さくなる。すなわち、マグネット３０ａを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との位置合わせに利用する場合と利用しない場合における２次側コイル２１ｂのＬ値が近い値となる。従って、マグネット３０ａを使用するときと使用しないときとの共振周波数が非常に近い値となる。図９の結果は、２次側非接触充電モジュール４２にマグネット３０ｂを備えた場合の１次側非接触充電モジュール４１の１次側コイル２１ａのＬ値としても、同様のことがいえる。

以上のことから、本願発明は、２次側コイル２１ｂの略楕円形の中空部を、短幅（短手方向の最小幅）が前記円形のマグネットの直径よりも短く、長幅（長手方向の最大幅）が円形のマグネットの直径よりも長く構成する。すなわち、マグネット３０ａの直径は最大１５．５ｍｍであるので、長幅が１５．５ｍｍ以上よりも長くなるようにすると良い。それにより、短幅を１５．５ｍｍ以下に短くしても、どのようなマグネットに対しても本願の効果を得ることができる。図１０を用いて詳細に説明する。なお、１次側非接触充電モジュール４１に備えられる円形マグネット３０ａの径を最大１５．５ｍｍとしているが、２次側非接触充電モジュール４２にマグネット３０ｂを備える場合は、マグネット３０ａよりも径の小さなマグネット３０ｂとなる。

図１０は、略楕円形に巻回した２次側コイル及び円形に巻回した２次側コイルと１次側非接触充電モジュールに備えられたマグネットとの位置関係を示す図である。図１０（ａ）は略楕円形の場合、図１０（ｂ）は円形の場合を示す。なお、図１０においては、図１０（ａ）の略楕円形コイルの外側長幅の長さと図１０（ｂ）の円形コイルとの外側径の直径が同一のｎとなり、略楕円形コイルの内側長幅ｙと円形コイルの内側円の直径ｘが同一（ｘ＝ｙ）となるようにしている。また、略楕円形コイルの内側短幅をｚ、外側短幅をｌとしている。もちろん、ｘ＞ｚ、ｙ＞ｚ、ｎ＞ｌとなる。なお、この場合は、コイルは２次側非接触充電モジュール４２に備えられる２次側コイル２１ｂである。円形コイル２ｄの内側円（中空部の外周）とマグネット３０ａとの距離を十分に確保しようとすると、ｘをｍよりも大きく形成しなくてはならない。その結果、円形コイルの縦幅、横幅、及びどの方向においても、幅がｎとなる。

対して、図１０（ａ）の略楕円形コイル２ｃは、短幅を構成する部分がマグネット３０ａと重なっている。すなわち、ｚ＜ｍである。しかしながら、略楕円形コイル２ｃのコーナー部分（四隅）及び短辺部分は重なっていない（ｙ＞ｍ）。

もし２次側コイル２１ｂの中空部の端部が角部を備えると、電力伝送の際の電磁誘導現象を起こす磁束が角部に集中する。すなわち、角部という非常に狭い領域に磁束が非常に密集する。従って、例えば中空部の形状が長方形である場合、１次側コイル２１ａ及び２次側コイル２１ｂそれぞれの四隅の角が位置合わせされないと電力伝送効率が激減してしまう。

対して、曲線部を形成すると、角部を形成した場合に比較して、曲線部を形成するより広い範囲に磁束が緩やかに集中しやすい。すなわち、他方の非接触充電モジュールに備えられるマグネットから離れた位置全体的に、広い範囲で磁束が集中する。従って、角部の位置合わせを精度よく行わなければならない多角形に比較して、曲線部の位置合わせは容易となる。すなわち、コイルの中空部が多角形（例えば矩形）である場合、局地的に磁界が集中し位置合わせが困難であるが、コイルの中空部を略楕円形とすることで、磁界を集中させたい領域全体的に磁界を集中させることができる。その結果、位置合わせが非常に容易となり、位置合わせのバラツキを考慮した場合に全体として電力伝送効率が向上する。また、多角形コイルであれば角部に磁束が集中するため、角部に発熱も集中する。その結果、角部に面する部分の磁性シート３が温められ、磁性シート３の温度特性により磁性シート３の特性が変化する可能性がある。対して、本願発明の略楕円形コイル２ｃはマグネットから離れている部分全体に磁束が集中するため、磁性シート３の温度特性により特性が変化することを抑えることができる。もちろん、マグネットを位置合わせに使用しない場合も、良好な電力伝送が可能である。

図１１は本発明の実施の形態における円形コイルの内径及び略楕円コイルの短幅を比較した場合におけるＬ値減少率を示す図である。なお、この実験において、略楕円コイルの長幅ｙと短幅ｚは、長幅ｙ：短幅ｚ＝１．３〜１．４：１となるようにしている。略楕円コイルは、長幅ｙ：短幅ｚ＝１．２〜１．６：１程度の割合になるように設計することで、小型化を達成しつつ、マグネットからコイルへの距離を十分に確保することができる。円形マグネット３０ａの径は１５．５ｍｍとしており、略楕円コイル２ｃの短幅ｚが１５．５ｍｍよりも短いときであってもＬ値減少率が悪化するのを抑えることができることが分かる。すなわち、略楕円コイル２ｃの短幅ｚが１５．５ｍｍよりも短い（約１３〜１５ｍｍ）ときのＬ値減少率は約６１％である。このとき、長幅ｙは１９ｍｍと同程度である。対して、円形コイル２ｄにおいてＬ値減少率が約６１％となるのは、円形の中空部の径が約１９ｍｍであって、マグネット３０ａの径である１５．５ｍｍに対してかなり大きくなる。

このように、コイルを略楕円形とすることによって、正方形や円形に巻回されたコイルと異なり相手側の非接触モジュールに備えられるマグネットと一部積層しても良好な効果を得ることができるため、小型化を達成しつつ、電力伝送の相手である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位置合わせに使用する場合と、使用しない場合と、がある非接触充電モジュールであっても、どちらであっても良好な電力伝送をすることができる。

なお、Ｌ値減少率とは、位置合せのために電力伝送相手の非接触充電モジュールにマグネットを用いた場合のＬ値が、マグネットを用いない場合のＬ値に対してどの程度の割合かを示す。すなわち、Ｌ値減少率が小さいほど、マグネットの影響を受けにくく、どちらの場合においても近いＬ値とすることができる。また、非接触充電機器とは、非接触充電モジュールを備えた電子機器のことをいい、１次側非接触充電モジュールを備える充電器などや、２次側非接触充電モジュールを備える携帯端末、電子機器など様々である。

なお、コイルの形状を略楕円形状とすることによって、多角形コイルに比較して、長幅を構成する部分が曲線であるため、長辺を構成する曲線の真ん中に端子を出しやすい。もちろん、中心でなくても端子は出しやすいため、端子を出す場所の設計の自由度が向上する。すなわち、多角形コイルの各辺の中央から端子を引き出そうとすると、各辺が直線状であるため、端子を出す位置が安定しない。なぜならば、多角形の角部のみで導線が曲がるため、導線がコイルの巻回される形状にとどまっておこうとする力が弱い。対して略楕円形コイルの場合、曲線形状の真ん中から端子を引き出すため、曲線全体で導線がコイルの巻回される形状にとどまっておこうとする力を働かせる。その結果、導線がコイルの巻回される形状にとどまるため、曲線部分の中心から容易に端子を引き出すことができる。

また、楕円形状コイルよりもトラック形状コイルのほうが電力伝送効率を向上させることができる。これは、曲線部分がよりマグネットから離れることができるためである。なお、トラック形状コイルの短幅を構成する部分である直線部分がマグネットの径よりも長いと、曲線部分がマグネットからより離れることができ、電力伝送効率が非常に向上する。なお、ここで言うマグネットとは、上記のコイルを備える非接触充電モジュールと電力伝送する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言う。すなわち、上記コイルを備える非接触充電モジュールにマグネットが備えられるかどうかは考慮されない。なぜならば、どちらであってもコイルのＬ値は一定するからである。しかしながら、電力伝送の相手である他方の非接触充電モジュールは、いつも同じ相手ではないため、マグネットを備える場合とマグネットを備えない場合とがある。従って、どちらの場合であっても良好な電力伝送ができるように、本願発明は上記のコイルを略楕円形状に巻回し、中空部の形状を略楕円形状としている。

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及び携帯端末によれば小型化を達成しつつ、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等の携帯端末、デジタルカメラ、ビデオカメラ等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。

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 携帯端末機器
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

Claims (5)

1. 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であって、
   前記他方の非接触充電モジュールとの位置合わせに際し、前記他方の非接触充電モジュールの第１の平面コイル部の中空部に備えられた円形のマグネットを利用して位置合わせを行う場合と、前記円形のマグネットを利用しないで位置合わせを行う場合と、がある非接触充電モジュールにおいて、
   導線が略楕円形状に巻回された第２の平面コイル部と、
   前記第２の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、
   前記第２の平面コイル部の略楕円形状である中空部は、短幅が前記円形のマグネットの直径よりも短く、長幅が前記円形のマグネットの直径よりも長いことを特徴とする非接触充電モジュール。
2. 前記平面コイル部の略楕円形状の外形は、短幅及び長幅のいずれも前記円形のマグネットの直径よりも長い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。
3. 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であって、
   前記他方の非接触充電モジュールとの位置合わせに際し、前記他方の非接触充電モジュールの第１の平面コイル部の中空部に備えられた直径が最大１５．５ｍｍである円形のマグネットを利用して位置合わせを行う場合と、前記円形のマグネットを利用しないで位置合わせを行う場合と、がある非接触充電モジュールにおいて、
   導線が略楕円形状に巻回された第２の平面コイル部と、
   前記第２の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、
   前記第２の平面コイル部の略楕円形状である中空部は、短幅が１５．５ｍｍよりも短く、長幅が１５．５ｍｍよりも長いことを特徴とする非接触充電モジュール。
4. 請求項１〜３に記載の非接触充電モジュールのいずれか一つを備えたことを特徴とする非接触充電機器。
5. 請求項１〜３に記載の非接触充電モジュールのいずれか一つを備えたことを特徴とする携帯端末。