JP2014225683A - コイルモジュール及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】磁性体21とシールド部24との間に、磁性体21よりも形状が大きく、またシールド部より導電率が大きく、さらに、厚みを動作周波数の略表皮深さ以上とした導電部材22を設ける。導電部材22を設けることで、ループコイル20に電流が流れたときにシールド部24で発生する渦電流損が低減し、ループコイル20の交流抵抗値の低抵抗化が図れる。これにより、無接点充電時において、ループコイル20で消費される電力を抑えることが可能となり、またこれによってループコイル20の発熱を抑えることができる。また、このことから更に、従来よりも多くの電流を供給することが可能となり、急速充電を実現できる。
【選択図】図2
Description
携帯端末に使用されている電池パックは、携帯端末の多機能化や画面の大型化等により容量が増しているが、この容量の増加に反し、満充電までに要する時間が長くなるため、今後、携帯端末の更なる普及の鍵となるのは満充電までに要する時間の短縮化と考えられる。そのためには、従来以上の急速充電への対応が必要となる。
図1は、本発明の実施の形態1に係るコイルモジュールの概略構成を示す平面図である。また、図2は、図1のコイルモジュールのA−A’線断面図である。図1及び図2において、本実施の形態に係るコイルモジュール1は、携帯端末等の電子機器(図示略)の内部に配置可能であり、所定の電力の受電が可能なコイルモジュールである。コイルモジュール1は、ループコイル20と、ループコイル20に重ねて配置された面状の磁性体21と、磁性体21を基準にループコイル20と反対側の面に、ループコイル20に重ねて配置された面状の磁性体21に沿って配置され、所定の導電率を有する面状の導電部材(第1の導電部材)22と、電子部品30を実装した基板23と、基板23に実装された電子部品30を覆うシールド部(第2の導電部材)24と、を備える。
なお、本実施の形態に係るコイルモジュール1を携帯端末に設けて、その携帯端末を給電装置であるクレードル(図示略)に置くと、コイルモジュール1とクレードル内のコイルモジュール(図示略)とが電磁結合し、クレードル側のコイルモジュールからコイルモジュール1へ電力が送電される。コイルモジュール1がクレードル側のコイルモジュールからの電力を受電することで、コイルモジュール1に電流が流れる。
図3は、本発明の実施の形態2に係るコイルモジュールの概略構成を示す平面図である。また、図4は、図3のコイルモジュールのA−A’線断面図である。なお、図3及び図4において前述した図1及び図2と共通する部分には同一の符号を付けている。
図5は、本発明の実施の形態3に係るコイルモジュールの分解構成を示す斜視図である。また、図6は、図5のコイルモジュールの導電部材、磁性体及びシールド部の平面図及び導電部材、磁性体及びシールド部におけるB−B’線断面図である。なお、図5及び図6において前述した図1及び図2と共通する部分には同一の符号を付けている。
図7は、本発明の実施の形態4に係るコイルモジュールの概略構成を示す平面図である。また、図8は、図7のコイルモジュールのA−A’線断面図である。なお、図7及び図8において前述した図1及び図2と共通する部分には同一の符号を付けている。
図9は、本発明の実施の形態5に係るコイルモジュールの概略構成を示す平面図である。また、図10は、図9のコイルモジュールのA−A’線断面図である。なお、図9及び図10において前述した図1及び図2と共通する部分には同一の符号を付けている。
図11は、本発明の実施の形態6に係るコイルモジュールを用いた電池パックの内部の概略構成を示す平面図である。また、図12は、図11の電池パックのA−A’線断面図である。なお、図11及び図12において前述した図1及び図2と共通する部分には同一の符号を付けている。
図13は、本発明の実施の形態7に係るコイルモジュールを用いた電池パックの内部の概略構成を示す平面図である。また、図14は、図13の電池パックのA−A’線断面図である。なお、図13及び図14において前述した図1及び図2と共通する部分には同一の符号を付けている。
(シミュレーションNo.1)
図15は、第1の導電部材22の大きさと交流抵抗値の関係をシミュレーションする際の条件を示す図である。また、図16は、図15に示す条件でのシミュレーション結果を示す図である。
図17は、第1の導電部材22の導電率と交流抵抗値の関係をシミュレーションする際の条件を示す図である。また、図18は、図17に示す条件でのシミュレーション結果を示す図である。
図19は、第1の導電部材22の厚みと交流抵抗値の関係をシミュレーションする際の条件を示す図である。また、図20は、図19に示す条件でのシミュレーション結果を示す図である。
ここで、表皮深さδは、次式より求めることができる。
δ=√(2/ωμσ) (m)
ここで、透磁率μを4π×10−7(H/m)、σに銅の導電率58×106(S/m)とすると、動作周波数100kHzにおける表皮深さδは約0.2mmとなる。なお、ωは電流の角周波数である。
図21は、実測条件を示す図である。また、図22は、図21に示す実測条件での実測結果を示す図である。
図21に示すように、実測条件は、基板である第2の導電部材24Aの長辺の寸法aが54mm、短辺の寸法bが62mm、磁性体21の長辺の寸法cが44mm、短辺の寸法dが32mmである。また、ループコイル20の外側の短辺と磁性体21の短辺との差eが4mm、磁性体21の各辺と第1の導電部材22の各辺との間の差(距離)xが4mm、磁性体21の長辺と第2の導電部材24Aの長辺との差mが26mm、第2の導電部材24Aの厚みkが0.8mm、磁性体21の厚みiが0.4mm、ループコイル20の厚みjが0.1mm、第1の導電部材22の第2の導電部材24Aの上面からの高さhが1.5mm、シールド部24の厚みfが0.1mmである。
20 ループコイル
20a 導線
21,28 磁性体
22,22A,22B,27 導電部材
23 基板
24,31 シールド部
24A 第2の導電部材
25A,25B 端子
26 両面テープ
27a 孔
28a 切り欠き
30 電子部品
34 電池パック
35,37 電池セルケース
36 電池セル
39 第1の導電部材
Claims (11)
- 電子機器の内部に配置可能であり、所定の電力の受電が可能なコイルモジュールであって、
ループコイルと、
前記ループコイルに重ねて配置された面状の磁性体と、
前記磁性体を基準に前記ループコイルと反対側の面に、前記面状の磁性体に沿って配置され、所定の導電率を有する導電部材と、
を備え、
前記導電部材は、前記磁性体より小さい所定形状の孔を備えるとともに、前記磁性体の周部の少なくとも一部において、外側に向かって前記磁性体より突出する、
コイルモジュール。 - 請求項1に記載のコイルモジュールであって、
前記導電部材は、前記磁性体の周部の少なくとも一部において、前記ループコイルの中心部より外側に向かって、前記磁性体より突出する、
コイルモジュール。 - 請求項1又は請求項2に記載のコイルモジュールであって、
前記導電部材が前記磁性体より突出する部分は、前記磁性体の周部の少なくとも半分に渡っている、
コイルモジュール。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のコイルモジュールであって、
前記ループコイルは、少なくとも1本の導線がループ状に巻かれたものであって、
前記導線がループから引き出された部分において、前記面状の磁性体は、切り欠かれており、
前記導電部材は、少なくとも前記磁性体が切り欠かれた部分に配置された、
コイルモジュール。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のコイルモジュールであって、
前記所定の導電率は、洋白の導電率より大きい、
コイルモジュール。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のコイルモジュールであって、
前記導電部材は、前記ループコイルの動作周波数の略表皮深さ以上の厚みを有する、
コイルモジュール。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のコイルモジュールを、前記ループコイルを外側、前記磁性体を内側として配置された電子機器であって、
基板と、
前記基板に実装された電子部品と、
前記電子部品を覆うシールド部と、を備え、
前記導電部材は、前記シールド部の一部である、
電子機器。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のコイルモジュールを、前記ループコイルを外側、前記磁性体を内側として配置された電子機器であって、
前記導電部材は第1の導電部材とし、
前記所定の導電率を第1の導電率とし、
前記第1の導電率より小さい第2の導電率を有する第2の導電部材を、前記面状の磁性体に沿って配置された、
電子機器。 - 請求項8に記載の電子機器であって、
前記第1の導電部材は、
面状であるとともに、
前記面状の磁性体と前記第2の導電部材の間に配置された、
電子機器。 - 請求項8又は請求項9に記載の電子機器であって、
基板と、
前記基板に実装された電子部品と、
前記電子部品を覆うシールド部と、を備え、
前記第2の導電部材は、前記シールド部の一部である、
電子機器。 - 請求項8又は請求項9に記載の電子機器であって、
電池セルを有し、
前記第2の導電部材は、前記電池セルを包囲する電池セルケースの一部である、
電子機器。
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