JP2017163670A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】受電効率を改善した電子機器を提供する。【解決手段】電子機器は、平面視で矩形状の壁部と、前記壁部に配設される開口部とを有する導体製の筐体であって、内部に電子部品が配置される筐体と、平面視で、前記開口部と重複する部分を有するように、前記筐体の内部に配設され、一次側のコイルから磁界共鳴又は電界共鳴によって電力を受電する二次側の共振コイルとを含む。【選択図】図１０

Description

本発明は、電子機器に関する。

従来より、コイルと、前記コイルの巻回軸方向に対置された磁性シートを備えるコイル部品であって、前記磁性シートは、その主面内に第１のスリットを備え、前記第１のスリットは、前記コイルの巻回軸方向から見て、前記コイルと一箇所のみで重なるとともに、前記第１のスリットと前記コイルとが重なる部分において、前記第１のスリットの長手方向が前記コイルの巻回方向と直交する方向であることを特徴とするコイル部品がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１６４７２８号公報

ところで、従来のコイル部品は、磁性シートにおける渦電流の電流路の分断が可能なコイル部品を提供することを目的としたものであり、受電効率の改善を図ったものではない。

例えば、スマートフォン端末機又はタブレットコンピュータ等のような携帯型の電子機器であって、金属製の筐体を有する電子機器に二次側共振コイルを内蔵させてワイヤレス給電を行う場合には、金属製の筐体によって磁界が遮断される。しかしながら、従来のコイル部品は、金属製の筐体の内部に配設された場合に、受電効率を改善することはできない。

そこで、受電効率を改善した電子機器を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態の電子機器は、平面視で矩形状の壁部と、前記壁部に配設される開口部とを有する導体製の筐体であって、内部に電子部品が配置される筐体と、平面視で、前記開口部と重複する部分を有するように、前記筐体の内部に配設され、一次側のコイルから磁界共鳴又は電界共鳴によって電力を受電する二次側の共振コイルとを含む。

受電効率を改善した電子機器を提供することができる。

電力伝送システム５０を示す図である。 実施の形態１の受電器６０と送電装置８０を示す図である。 実施の形態の電子機器１００を示す斜視図である。 実施の形態の電子機器１００を示す平面図である。 図４に示す電子機器１００のＡ−Ａ矢視断面を示す図である。 電子機器１００の二次側共振コイル１４０が一次側共振コイル１２から受電する様子を示す図である。 シミュレーション結果を示す図である。 電子機器１００の二次側共振コイル１４０が一次側共振コイル１２から受電する様子を示す図である。 シミュレーション結果を示す図である。 電子機器１００の筐体１１０と二次側共振コイル１４０を示す図である。 図１０におけるＡ−Ａ矢視断面を示す図である。 図１０及び図１１に示す、４つの開口部１１１Ａ７を有する筐体１１０を用いた場合の二次側共振コイル１４０の受電効率を示す図である。 電子機器１００の筐体１１０と二次側共振コイル１４０を示す図である。 図１３におけるＢ−Ｂ矢視断面を示す図である。 図１３及び図１４に示す４つの開口部１１１Ａ８を有する筐体１１０を用いた場合の二次側共振コイル１４０の受電効率を示す図である。 電子機器１００の筐体１１０Ｃと二次側共振コイル１４０を示す図である。 図１６に示す隙間１１０Ｃ３で分断された筐体１１０Ｃを用いた場合の二次側共振コイル１４０の受電効率を示す。

以下、本発明の電子機器を適用した実施の形態について説明する。

＜実施の形態＞
本発明の電子機器を適用した実施の形態について説明する前に、図１を用いて、実施の形態の電子機器に含まれる受電器と、受電器を用いた電力伝送システムとの前提技術について説明する。

図１は、電力伝送システム５０を示す図である。

図１に示すように、電力伝送システム５０は、交流電源１、一次側(送電側)の送電器１０、及び二次側(受電側)の受電器２０を含む。電力伝送システム５０は、送電器１０及び受電器２０を複数含んでもよい。

送電器１０は、一次側コイル１１と一次側共振コイル１２を有する。受電器２０は、二次側共振コイル２１と二次側コイル２２を有する。二次側コイル２２には負荷装置３０が接続される。

図１に示すように、送電器１０及び受電器２０は、一次側共振コイル(ＬＣ共振器)１２と二次側共振コイル(ＬＣ共振器)２１の間の磁界共鳴(磁界共振)により、送電器１０から受電器２０へエネルギー(電力)の伝送を行う。ここで、一次側共振コイル１２から二次側共振コイル２１への電力伝送は、磁界共鳴だけでなく電界共鳴(電界共振)等も可能であるが、以下の説明では、主として磁界共鳴を例として説明する。

また、実施の形態１では、一例として、交流電源１が出力する交流電圧の周波数が６．７８ＭＨｚであり、一次側共振コイル１２と二次側共振コイル２１の共振周波数が６．７８ＭＨｚである場合について説明する。

なお、一次側コイル１１から一次側共振コイル１２への電力伝送は電磁誘導を利用して行われ、また、二次側共振コイル２１から二次側コイル２２への電力伝送も電磁誘導を利用して行われる。

また、図１には、電力伝送システム５０が一次側共振コイル１２を含む形態を示すが、電力伝送システム５０は一次側共振コイル１２を含まなくてもよく、この場合には、一次側コイル１１から二次側共振コイル２１にエネルギーが伝送される。 また、図１には、電力伝送システム５０が二次側コイル２２を含む形態を示すが、電力伝送システム５０は二次側コイル２２を含まなくてもよく、この場合には、二次側共振コイル２１に負荷装置３０を直接的に接続すればよい。

次に、図２を用いて、実施の形態１の受電器、及び、電力伝送システムについて説明する。

図２は、実施の形態１の受電器６０と送電装置８０を示す図である。送電装置８０は、交流電源１と送電器１０を含む。交流電源１と送電器１０は、図１に示すものと同様であるが、図２では、より具体的な構成を示す。

送電装置８０は、交流電源１と送電器１０を含む。

送電器１０は、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、整合回路１３、キャパシタ１４、制御部１５を有する。

受電器６０は、二次側共振コイル２１、キャパシタ２１Ｂ、二次側コイル２２、整流回路６１、平滑キャパシタ６２、及び出力端子６３Ａ、６３Ｂを含む。出力端子６３Ａ、６３Ｂには、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０が接続されており、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０の出力側にはバッテリ２２０が接続されている。

まず、送電器１０について説明する。図２に示すように、一次側コイル１１は、ループ状のコイルであり、両端間に整合回路１３を介して交流電源１に接続されている。一次側コイル１１は、一次側共振コイル１２と非接触で近接して配置されており、一次側共振コイル１２と電磁界結合される。一次側コイル１１は、自己の中心軸が一次側共振コイル１２の中心軸と一致するように配設される。中心軸を一致させるのは、一次側コイル１１と一次側共振コイル１２との結合強度を向上させるとともに、磁束の漏れを抑制して、不必要な電磁界が一次側コイル１１及び一次側共振コイル１２の周囲に発生することを抑制するためである。

一次側コイル１１は、交流電源１から整合回路１３を経て供給される交流電力によって磁界を発生し、電磁誘導（相互誘導）により電力を一次側共振コイル１２に送電する。

図２に示すように、一次側共振コイル１２は、一次側コイル１１と非接触で近接して配置されて一次側コイル１１と電磁界結合されている。また、一次側共振コイル１２は、所定の共振周波数を有し、高いＱ値を有するように設計されている。一次側共振コイル１２の共振周波数は、二次側共振コイル２１の共振周波数と同一又はほぼ等しくなるように設定されている。一次側共振コイル１２の両端の間に、共振周波数を調整するためのキャパシタ１４が直列に接続される。

一次側共振コイル１２の共振周波数は、交流電源１が出力する交流電力の周波数と同一の周波数になるように設定されている。一次側共振コイル１２の共振周波数は、一次側共振コイル１２のインダクタンスと、キャパシタ１４の静電容量によって決まる。このため、一次側共振コイル１２のインダクタンスと、キャパシタ１４の静電容量は、一次側共振コイル１２の共振周波数が、交流電源１から出力される交流電力の周波数と同一又はほぼ等しい周波数になるように設定されている。

整合回路１３は、一次側コイル１１と交流電源１とのインピーダンス整合を取るために挿入されており、インダクタＬとキャパシタＣを含む。

交流電源１は、磁界共鳴に必要な周波数の交流電力を出力する電源であり、出力電力を増幅するアンプを内蔵する。交流電源１は、例えば、数百kHzから数十ＭＨｚ程度の高周波の交流電力を出力する。

キャパシタ１４は、一次側共振コイル１２の両端の間に、直列に挿入される可変容量型のキャパシタである。キャパシタ１４は、一次側共振コイル１２の共振周波数を調整するために設けられており、静電容量は制御部１５によって設定される。

制御部１５は、交流電源１の出力電圧及び出力周波数の制御、キャパシタ１４の静電容量の制御等を行う。

以上のような送電装置８０は、交流電源１から一次側コイル１１に供給される交流電力を磁気誘導により一次側共振コイル１２に送電し、一次側共振コイル１２から磁界共鳴により電力を受電器６０の二次側共振コイル２１に送電する。

次に、受電器６０に含まれる二次側共振コイル２１について説明する。ここでは、一例として、共振周波数が６．７８ＭＨｚである形態について説明する。

二次側共振コイル２１は、一次側共振コイル１２と同一又はほぼ等しい共振周波数を有し、高いＱ値を有するように設計されている。二次側共振コイル２１は、共振コイル部２１Ａを有する。共振コイル部２１Ａには、共振周波数を調整するためのキャパシタ２１Ｂが直列に挿入されている。また、二次側コイル２２は、整流回路６１に接続されている。

ここで、二次側共振コイル２１と一次側共振コイル１２の共振周波数が同一とは、二次側共振コイル２１の共振周波数と一次側共振コイル１２の共振周波数とが一致する（等しい）ことをいう。

また、二次側共振コイル２１と一次側共振コイル１２の共振周波数がほぼ等しいとは、二次側共振コイル２１の共振周波数と一次側共振コイル１２の共振周波数とが完全に一致せず、殆ど同一であるが、少し異なることをいう。この場合でも二次側共振コイル２１と一次側共振コイル１２の間では、磁界共鳴が成り立っている。

例えば、二次側に接続される負荷等の影響により、一次側共振コイル１２の効率が最大になる場合の共振周波数と、二次側共振コイル２１の効率が最大になる場合の共振周波数とが完全に一致せず、ほぼ等しくなる場合がある。

このため、二次側共振コイル２１は、一次側共振コイル１２と同一又はほぼ等しい共振周波数を有し、高いＱ値を有するように設計される。 整流回路６１は、４つのダイオード６１Ａ〜６１Ｄを有する。ダイオード６１Ａ〜６１Ｄは、ブリッジ状に接続されており、二次側共振コイル２１から入力される電力を全波整流して出力する。

平滑キャパシタ６２は、整流回路６１の出力側に接続されており、整流回路６１で全波整流された電力を平滑化して直流電力として出力する。平滑キャパシタ６２の出力側には、出力端子６３Ａ、６３Ｂが接続される。整流回路６１で全波整流された電力は、交流電力の負成分を正成分に反転させてあるため、略直流電力として取り扱うことができるが、平滑キャパシタ６２を用いることにより、全波整流された電力にリップルが含まれるような場合でも、安定した直流電力を得ることができる。

なお、平滑キャパシタ６２の上側の端子と出力端子６３Ａとを結ぶ線路は、高電圧側の線路であり、平滑キャパシタ６２の下側の端子と出力端子６３Ｂとを結ぶ線路は、低電圧側の線路である。

ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０は、出力端子６３Ａ、６３Ｂに接続されており、受電器６０から出力される直流電力の電圧をバッテリ２２０の定格電圧に変換して出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０は、整流回路６１の出力電圧の方がバッテリ２２０の定格電圧よりも高い場合は、整流回路６１の出力電圧をバッテリ２２０の定格電圧まで降圧する。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０は、整流回路６１の出力電圧の方がバッテリ２２０の定格電圧よりも低い場合は、整流回路６１の出力電圧をバッテリ２２０の定格電圧まで昇圧する。

バッテリ２２０は、繰り返し充電が可能な二次電池であればよく、例えば、リチウムイオン電池を用いることができる。例えば、受電器６０がタブレットコンピュータ又はスマートフォン等の電子機器に内蔵される場合は、バッテリ２２０は、このような電子機器のメインのバッテリである。

なお、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、二次側共振コイル２１は、例えば、銅線を巻回することによって作製される。しかしながら、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、二次側共振コイル２１の材質は、銅以外の金属（例えば、金、アルミニウム等）であってもよい。また、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、二次側共振コイル２１の材質は異なっていてもよい。

このような構成において、一次側コイル１１及び一次側共振コイル１２が電力の送電側であり、二次側共振コイル２１が電力の受電側である。

磁界共鳴方式によって、一次側共振コイル１２と二次側共振コイル２１との間で生じる磁界共鳴を利用して送電側から受電側に電力を伝送するため、送電側から受電側に電磁誘導で電力を伝送する電磁誘導方式よりも長距離での電力の伝送が可能である。

磁界共鳴方式は、共振コイル同士の間の距離又は位置ずれについて、電磁誘導方式よりも自由度が高く、ポジションフリーというメリットがある。

図３は、実施の形態の電子機器１００を示す斜視図である。

電子機器１００は、一例として、タッチパネルを入力操作部とする、スマートフォン端末機、又は、タブレット型コンピュータのような携帯型の電子機器である。また、電子機器１００は、ノート型のＰＣ(Personal Computer)、携帯電話端末機、携帯型のゲーム機、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の携帯型の電子機器であってもよい。

電子機器１００の入力操作部１０１は、タッチパネルの下にディスプレイパネルが配設されており、ディスプレイパネルにＧＵＩ(Graphic User Interface)による様々なボタン１０２Ａ、又は、スライダー１０２Ｂ等（以下、ＧＵＩ操作部１０２と称す）が表示される。電子機器１００の利用者は、通常、ＧＵＩ操作部１０２を操作するために、指先で入力操作部１０１に触れる。

次に、図４を用いて、電子機器１００の具体的な構成について説明する。

図４は、実施の形態の電子機器１００を示す平面図であり、図５は、図４に示す電子機器１００のＡ−Ａ矢視断面を示す図である。なお、図４及び図５では、図示するように直交座標系であるＸＹＺ座標系を定義する。また、以下、ＸＹ平面視で見ることを平面視と称す。

電子機器１００は、筐体１１０、トップパネル１２０、両面テープ１３０、二次側共振コイル１４０、タッチパネル１５０、ディスプレイパネル１６０、及び基板１７０を含む。電子機器１００は、図２に示す受電器６０を含む。ここでは、受電器６０のうちの二次側共振コイル２１を二次側共振コイル１４０として示す。図４及び図５では、受電器６０のキャパシタ２１Ｂ、二次側コイル２２、整流回路６１、平滑キャパシタ６２、出力端子６３Ａ、６３Ｂを省略する。

筐体１１０は、金属製であり、図５に示すように凹部１１０Ａに基板１７０、ディスプレイパネル１６０、及びタッチパネル１５０が配設されるとともに、両面テープ１３０によってトップパネル１２０が接着されている。

ここでは、凹部１１０Ａの底に位置する部分を底板部１１１と称し、底板部１１１からＺ軸方向に起立して凹部１１０Ａを囲っている部分を側壁部１１２と称す。凹部１１０Ａは、底板部１１１と側壁部１１２によって囲まれている凹状の部分である。なお、底板部１１１は壁部の一例である。

筐体１１０は、例えば、アルミニウム、又は、その他の比較的軽量な金属製である。図３乃至図５では、筐体１１０を厚く記載するが、筐体１１０の厚さは、例えば、１ｍｍ以下であってもよい。

筐体１１０には、二次側共振コイル１４０の受電効率を改善するために、開口部が形成されるが、開口部については、図６以降で示すシミュレーション結果を用いて説明する。このため、図３乃至図５では、筐体１１０に設ける開口部を省略する。

トップパネル１２０は、平面視で長方形の薄い平板状の部材であり、透明なガラス、又は、ポリカーボネートのような強化プラスティックで作製される。トップパネル１２０の表面（Ｚ軸正方向側の面）は、電子機器１００の利用者が操作入力を行う操作面の一例である。

トップパネル１２０は、平面視における四辺が両面テープ１３０によって筐体１１０に接着されている。なお、両面テープ１３０は、トップパネル１２０の四辺を筐体１１０に接着できればよく、図５に示すように矩形環状である必要はない。

トップパネル１２０のＺ軸負方向側にはタッチパネル１５０が配設される。トップパネル１２０は、タッチパネル１５０の表面を保護するために設けられている。なお、トップパネル１２０の表面に、さらに別なパネル又は保護膜等が設けられていてもよい。

二次側共振コイル１４０は、一次側共振コイル１２と同一又はほぼ等しい共振周波数を有し、高いＱ値を有するように設計されている。二次側共振コイル１４０の一対の端子は、整流回路６１に接続されている。

二次側共振コイル１４０は、送電器１０の一次側共振コイル１２から磁界共鳴によって送電される交流電力を電磁誘導で二次側コイル２２に伝送する。二次側コイル２２は、伝送された電力を整流回路６１に出力する。

二次側共振コイル１４０は、基板１７０のＺ軸正方向側の面（表面）に配設されている。例えば、基板１７０がＦＲ(Flame Retardant type)４規格のプリント基板である場合には、基板１７０の表面にある銅箔等の金属層をパターニングすることによって、二次側共振コイル１４０を作製すればよい。また、図５では図示を省略するが、キャパシタ２１Ｂ、二次側コイル２２、平滑キャパシタ６２も同様に、基板１７０の表面にある銅箔等の金属層をパターニングすることによって作製すればよい。二次側共振コイル１４０（二次側共振コイル２１）、キャパシタ２１Ｂ、二次側コイル２２、平滑キャパシタ６２の接続は、例えば、基板１７０の内層の配線層と基板１７０を厚さ方向（Ｚ軸方向）に貫通するビアとを用いて接続すればよい。

タッチパネル１５０は、ディスプレイパネル１６０の上（Ｚ軸正方向側）で、トップパネル１２０の下（Ｚ軸負方向側）に配設されている。タッチパネル１５０は、電子機器１００の利用者がトップパネル１２０に触れる位置（以下、操作入力の位置と称す）を検出する座標検出部の一例である。

タッチパネル１５０の下にあるディスプレイパネル１６０には、ＧＵＩによる様々なボタン等（以下、ＧＵＩ操作部と称す）が表示される。このため、電子機器１００の利用者は、通常、ＧＵＩ操作部を操作するために、指先でトップパネル１２０に触れる。

タッチパネル１５０は、利用者のトップパネル１２０への操作入力の位置を検出できる座標検出部であればよく、例えば、静電容量型又は抵抗膜型の座標検出部であればよい。ここでは、タッチパネル１５０が静電容量型の座標検出部である形態について説明する。タッチパネル１５０とトップパネル１２０との間に隙間があっても、静電容量型のタッチパネル１５０は、トップパネル１２０への操作入力を検出できる。

また、ここでは、タッチパネル１５０の入力面側にトップパネル１２０が配設される形態について説明するが、トップパネル１２０はタッチパネル１５０と一体的であってもよい。この場合、タッチパネル１５０の表面が図４及び図５に示すトップパネル１２０の表面になり、操作面を構築する。また、図４及び図５に示すトップパネル１２０を省いた構成であってもよい。この場合も、タッチパネル１５０の表面が操作面を構築する。

また、タッチパネル１５０が静電容量型の場合は、トップパネル１２０の上にタッチパネル１５０が配設されていてもよい。この場合も、タッチパネル１５０の表面が操作面を構築する。また、タッチパネル１５０が静電容量型の場合は、図４及び図５に示すトップパネル１２０を省いた構成であってもよい。この場合も、タッチパネル１５０の表面が操作面を構築する。

ディスプレイパネル１６０は、例えば、液晶ディスプレイパネル又は有機ＥＬ(Electroluminescence)パネル等の画像を表示できる表示部であればよい。ディスプレイパネル１６０は、筐体１１０の凹部１１０Ａの内部で、図示を省略するホルダ等によって基板１７０の上（Ｚ軸正方向側）に設置される。

ディスプレイパネル１６０は、後述するドライバＩＣ(Integrated Circuit)によって駆動制御が行われ、電子機器１００の動作状況に応じて、ＧＵＩ操作部、画像、文字、記号、図形等を表示する。ディスプレイパネル１６０とタッチパネル１５０は、筐体１１０の底板部１１１とは反対側の開口部（凹部１１０Ａの開口部）に設けられている。

基板１７０は、筐体１１０の凹部１１０Ａの内部に配設される。基板１７０の上には、ディスプレイパネル１６０及びタッチパネル１５０が配設される。ディスプレイパネル１６０及びタッチパネル１５０は、図示を省略するホルダ等によって基板１７０及び筐体１１０に固定されている。

基板１７０には、電子機器１００の駆動に必要な種々の回路又は電子部品等が実装される。図５では図示を省略するが、基板１７０の表面には、二次側共振コイル１４０（二次側共振コイル２１）、キャパシタ２１Ｂ、二次側コイル２２、平滑キャパシタ６２が配設され、基板１７０の内層の配線層と基板１７０を厚さ方向（Ｚ軸方向）に貫通するビアとを介して接続される。また、基板１７０には、受電器６０の整流回路６１及びＤＣ−ＤＣコンバータ２１０が実装される。また、バッテリ２２０は、基板１７０の周りの空間に配置される。

ここで、図６を用いて、二次側共振コイル１４０の出力側にある二次側コイル２２（図１参照）の受電効率について説明する。二次側コイル２２の受電効率とは、一次側コイル１１に入力される電力が、二次側コイル２２で受電される割合を表す。

図６は、電子機器１００の二次側共振コイル１４０が一次側共振コイル１２から受電する様子を示す図である。図６には、一次側共振コイル１２と、筐体１１０と、二次側共振コイル１４０との位置関係を示す。また、図６（Ａ）では、筐体１１０に開口部が形成されていないが、図６（Ｂ）、（Ｃ）では、筐体１１０に開口部１１１Ａ１、１１１Ａ２が形成されている。

図６（Ｂ）に示すように、開口部１１１Ａ１は、筐体１１０のＹ軸方向における長さの中央部において、Ｘ軸方向にわたって底板部１１１に形成されている。このため、平面視において、二次側共振コイル１４０の一部は、開口部１１１Ａ１と重複しており、開口部１１１Ａ１から二次側共振コイル１４０の一部が覗いていることになる。なお、開口部１１１Ａ１は、例えば、絶縁性がある非磁性材料製の部材で蓋がされることにより、閉じられる。

また、図６（Ｃ）に示すように、開口部１１１Ａ２は、筐体１１０のＹ軸方向における長さの中央部で、かつＸ軸方向の幅の中央部において、底板部１１１に形成されている。開口部１１１Ａ２は平面視で略正方形であり、Ｘ軸方向の幅は、筐体１１０のＸ軸方向の幅の約半分である。

このため、平面視において、二次側共振コイル１４０は、開口部１１１Ａ２とは重複しておらず、開口部１１１Ａ２から二次側共振コイル１４０は覗いていないことになる。なお、開口部１１１Ａ２は、例えば、絶縁性がある非磁性材料製の部材で蓋がされることにより、閉じられる。

なお、図６には二次側コイル２２を示さないが、例えば、二次側コイル２２は、平面視で、二次側共振コイル１４０の外側にループ状に設けることができる。ここでは、シミュレーションのモデルに、このような
図６（Ａ）〜（Ｃ）のような電子機器１００のモデルを用いて、二次側共振コイル１４０の受電効率のシミュレーションを行った。図７は、シミュレーション結果を示す図である。

図７には、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示す、開口部なしの筐体１１０、開口部１１１Ａ１を有する筐体１１０、開口部１１１Ａ２を有する筐体１１０を用いた場合の二次側コイル２２の受電効率に加えて、筐体１１０を用いない場合の二次側コイル２２の受電効率を示す。

なお、一次側共振コイル１２としては、Ａ４ＷＰのｃｌａｓｓ３の規格に適合するものを用いた。図６に示す一次側共振コイル１２は、２つの電子機器１００を横に並べて配置できるようなサイズである。

また、二次側共振コイル１４０は、Ｙ軸方向の長さが１３３ｍｍでＸ軸方向の長さが６０ｍｍのループコイルであり、巻数は４巻とした。また、シミュレーションにおいて二次側共振コイル１４０に接続する二次側コイル２２として、Ｙ軸方向の長さが１３３ｍｍでＸ軸方向の長さが６０ｍｍで巻数が１巻のループコイルを接続した。

また、筐体１１０のサイズは、Ｙ軸方向の長さを１４５ｍｍ、Ｘ軸方向の長さを７２ｍｍ、Ｚ軸方向の厚さを８ｍｍに設定した。また、底板部１１１の厚さを１ｍｍに設定した。また、底板部１１１と二次側共振コイル１４０とのＺ軸方向の間隔を１ｍｍに設定した。

また、二次側共振コイル１４０と一次側共振コイル１２とのＺ軸方向の距離（伝送距離）を１２ｍｍに設定してシミュレーションを行った。

まず、筐体１１０を用いない場合の二次側コイル２２の受電効率は、０．９６であった。ここでは、この値を基準として、金属製の筐体１１０の存在による効率の変化を探ることとする。

開口部なしの筐体１１０を用いた場合の二次側コイル２２の受電効率は、０．０１であった。この結果から、開口部が設けられていない金属製の筐体１１０を用いると、一次側共振コイル１２から伝送される電力を二次側共振コイル１４０で殆ど受電できないことが分かった。なお、受電効率が０（ゼロ）にならなかったのは、一次側共振コイル１２が筐体１１０よりも大きいため、筐体１１０の上側から回り込んだ磁界によって二次側共振コイル１４０が微弱な電力を受電したためと考えられる。

また、開口部１１１Ａ１を有する筐体１１０を用いた場合の二次側コイル２２の受電効率は、０．７７であった。また、開口部１１１Ａ２を有する筐体１１０を用いた場合の二次側コイル２２の受電効率は、０．１９であった。

これらの結果から、開口部１１１Ａ１又は開口部１１１Ａ２を金属製の筐体１１０に設けると、開口部なしの筐体１１０を用いた場合の二次側コイル２２の受電効率（０．０１）に比べて、受電効率が改善される（増大する）ことが分かった。

また、平面視で二次側共振コイル１４０と重複する開口部１１１Ａ１を設けた筐体１１０を用いると、平面視で二次側共振コイル１４０と重複しない開口部１１１Ａ２を設けた筐体１１０を用いる場合に比べて、受電効率が約４倍に増大することが分かった。

次に、開口部の形状を様々な形状に設定して行ったシミュレーションの結果について説明する。

図８は、電子機器１００の二次側共振コイル１４０が一次側共振コイル１２から受電する様子を示す図である。図８には、図６と同様に、一次側共振コイル１２と、筐体１１０と、二次側共振コイル１４０との位置関係を示す。

また、一次側共振コイル１２は、図６と同様に、A4WPのclass3の規格に適合するものを用いた。

図８（Ａ）には、図６（Ｃ）と同様の筐体１１０を示す。開口部１１１Ａ２の平面視でのサイズは、３０ｍｍ（Ｙ軸方向）×３０ｍｍ（Ｘ軸方向）である。

図８（Ｂ）には、筐体１１０のＹ軸方向における長さの中央部において、Ｘ軸負方向側において、二次側共振コイル１４０の一部を露出するように底板部１１１に形成される開口部１１１Ａ３を示す。平面視において、二次側共振コイル１４０の一部は、開口部１１１Ａ３と重複しており、開口部１１１Ａ３から二次側共振コイル１４０の一部が覗いていることになる。開口部１１１Ａ３の平面視でのサイズは、３０ｍｍ（Ｙ軸方向）×３０ｍｍ（Ｘ軸方向）である。

図８（Ｃ）には、筐体１１０のＹ軸正方向側でＸ軸方向に延在する端辺１１０Ｂ１、Ｘ軸負方向側でＹ軸方向に延在する端辺１１０Ｂ２、Ｙ軸負方向側でＸ軸方向に延在する端辺１１０Ｂ３に沿って、コの字型に形成される開口部１１１Ａ４を示す。開口部１１１Ａ４は、端辺１１０Ｂ１、１１０Ｂ２、及び１１０Ｂ３の近傍において、コの字型に形成されている。

図８（Ｃ）では二次側共振コイル１４０を省略するが、開口部１１１Ａ４は、矩形ループ状の二次側共振コイル１４０のうち、端辺１１０Ｂ１、１１０Ｂ２、及び１１０Ｂ３に沿ったコの字型の部分と重複するように形成されている。なお、筐体１１０のＸ軸正方向側でＹ軸方向に延在する端辺１１０Ｂ４の近傍には、開口部１１１Ａ４は形成されていない。

図８（Ｄ）には、端辺１１０Ｂ２に沿って形成される開口部１１１Ａ５、１１１Ａ６を示す。開口部１１１Ａ５は、端辺１１０Ｂ２の近傍において、直線状に形成されている。また、開口部１１１Ａ６は、開口部１１１Ａ５よりもＸ軸正方向側において、開口部１１１Ａ５と平行になるように、端辺１１０Ｂ２の近傍において、直線状に形成されている。

開口部１１１Ａ５、１１１Ａ６は、二次側共振コイル１４０と重複しない位置に設けられている。二次側共振コイル１４０は、開口部１１１Ａ５、１１１Ａ６の間に位置しており、開口部１１１Ａ５、１１１Ａ６とは平面視で重複していない。

なお、開口部１１１Ａ２、１１１Ａ３、１１１Ａ４、１１１Ａ５、１１１Ａ６は、絶縁性がある非磁性材料製の部材で蓋がされることにより、閉じられる。

図８（Ａ）〜（Ｄ）のような電子機器１００のモデルを用いて、二次側共振コイル１４０の受電効率のシミュレーションを行った。図９は、シミュレーション結果を示す図である。

図９には、図８（Ａ）〜（Ｄ）に示す、開口部１１１Ａ２、１１１Ａ３、１１１Ａ４、１１１Ａ５、１１１Ａ６を有する筐体１１０を用いた場合の二次側共振コイル１４０の受電効率を示す。なお、二次側共振コイル１４０のサイズ、巻数、二次側共振コイル１４０と一次側共振コイル１２とのＺ軸方向の距離（伝送距離）は、図７に示すシミュレーション結果を得たシミュレーションと同様である。

また、筐体１１０のサイズ、底板部１１１と二次側共振コイル１４０とのＺ軸方向の間隔は、図７に示すシミュレーション結果を得たシミュレーションと同様である。

まず、開口部１１１Ａ２を有する筐体１１０を用いた場合の二次側コイル２２の受電効率は、０．１９である。これは、図７の一番右に示す受電効率と同じ値である。

開口部１１１Ａ３を有する筐体１１０を用いた場合の二次側コイル２２の受電効率は、０．７５であった。平面視で二次側共振コイル１４０と重複する開口部１１１Ａ３を設けた筐体１１０を用いると、平面視で二次側共振コイル１４０と重複しない開口部１１１Ａ２を設けた筐体１１０を用いる場合に比べて、受電効率が約４倍に増大することが確認できた。

開口部１１１Ａ４を有する筐体１１０を用いた場合の二次側コイル２２の受電効率は、０．７７であった。平面視で二次側共振コイル１４０に沿ってコの字型に重複する開口部１１１Ａ４を設けた筐体１１０を用いると、平面視で二次側共振コイル１４０と重複しない開口部１１１Ａ２を設けた筐体１１０を用いる場合に比べて、受電効率が約４倍に増大することが確認できた。なお、開口部１１１Ａ３を有する筐体１１０を用いた場合と略同様の値であり、形状の違いによる影響が比較的少ないことが分かった。

開口部１１１Ａ５、１１１Ａ６を有する筐体１１０を用いた場合の二次側コイル２２の受電効率は、０．１２であった。二次側共振コイル１４０は、平面視で開口部１１１Ａ５、１１１Ａ６とは重複していないため、開口部１１１Ａ５、１１１Ａ６が二次側共振コイル１４０の近傍で開口部１１１Ａ５、１１１Ａ６に沿って配置されていても、二次側共振コイル１４０と重複していない場合には、受電効率が改善されないことが分かった。

以上のシミュレーション結果より、実施の形態の電子機器１００の筐体１１０は、二次側共振コイル１４０と平面視で重複する開口部を有するものである。ここで、開口部は、一部が二次側共振コイル１４０と重複していればよいが、二次側共振コイル１４０の幅が開口部に含まれるような形態であることがより好ましい。

図１０は、電子機器１００の筐体１１０と二次側共振コイル１４０を示す図である。図１１は、図１０におけるＡ−Ａ矢視断面を示す図である。

図１０には、図６、８と同様に、一次側共振コイル１２と、筐体１１０と、二次側共振コイル１４０との位置関係を示す。また、一次側共振コイル１２は、図６と同様に、Ａ４ＷＰのｃｌａｓｓ３の規格に適合するものを用いた。また、二次側共振コイル１４０の巻数は、一例として４巻であるが、図１０では二次側共振コイル１４０を矩形環状のループとして示す。図１１の断面図では、二次側共振コイル１４０を４巻のコイルとして示す。また、筐体１１０は、底板部１１１及び側壁１１２の厚さが非常に薄くされている形態のものを示す。厚さは、一例として、１ｍｍである。

筐体１１０の端辺１１０Ｂ２の近傍には、二次側共振コイル１４０の一部を露出するように、Ｘ軸方向に延在して底板部１１１に形成される４つの開口部１１１Ａ７が設けられている。

４つの開口部１１１Ａ７は、Ｙ軸方向において、均等に配置されている。平面視において、二次側共振コイル１４０の一部は、４つの開口部１１１Ａ７と重複しており、開口部１１１Ａ７から二次側共振コイル１４０の一部が覗いていることになる。開口部１１１Ａ７の平面視でのサイズは、２ｍｍ（Ｙ軸方向）×１３．５ｍｍ（Ｘ軸方向）である。このため、４つの開口部１１１Ａ７の開口面積（合計値）は、１０８ｍｍ^２である。４つの開口部１１１Ａ７の開口面積（合計値）は、二次側共振コイル１４０の平面視での面積よりも小さく、例えば、５０％以下であることが好ましい。

なお、筐体１１０のサイズは、Ｙ軸方向の長さが１４５ｍｍ、Ｘ軸方向の長さが７２ｍｍ、Ｚ軸方向の厚さが８ｍｍである。また、底板部１１１の厚さは１ｍｍであり、底板部１１１と二次側共振コイル１４０とのＺ軸方向の間隔は１ｍｍである。

図１２は、図１０及び図１１に示す、４つの開口部１１１Ａ７を有する筐体１１０を用いた場合の二次側コイル２２の受電効率を示す図である。なお、二次側共振コイル１４０のサイズ、巻数、二次側共振コイル１４０と一次側共振コイル１２とのＺ軸方向の距離（伝送距離）は、図７及び図９に示すシミュレーション結果を得たシミュレーションと同様である。

開口部１１１Ａ７を有する筐体１１０を用いた場合の二次側コイル２２の受電効率は、０．６９であった。

また、図１２には、比較用に、筐体１１０を用いない場合と、開口部なしの筐体１１０を用いた場合の二次側コイル２２の受電効率を示す。筐体１１０を用いない場合と、開口部なしの筐体１１０を用いた場合の二次側コイル２２の受電効率は、それぞれ、０．８９、０．０１であった。

従って、平面視で二次側共振コイル１４０と重複する開口部１１１Ａ７を設けた筐体１１０を用いると、受電効率が大幅に増大することが確認できた。

なお、筐体１１０を用いない場合の二次側コイル２２の受電効率（０．８９）が図６に示す同様の場合の受電効率（０．９６）と異なるのは、シミュレーション条件の違いによるものである。

図１３は、電子機器１００の筐体１１０と二次側共振コイル１４０を示す図である。図１４は、図１３におけるＢ−Ｂ矢視断面を示す図である。

図１３には、図１０と同様に、一次側共振コイル１２と、筐体１１０と、二次側共振コイル１４０との位置関係を示す。また、一次側共振コイル１２は、図６と同様に、Ａ４ＷＰのｃｌａｓｓ３の規格に適合するものを用いた。

筐体１１０の端辺１１０Ｂ２の近傍には、二次側共振コイル１４０の一部を露出するように、Ｘ軸方向に延在して底板部１１１に形成される４つの開口部１１１Ａ８が設けられている。

４つの開口部１１１Ａ８は、Ｙ軸方向において、均等に配置されている。平面視において、二次側共振コイル１４０の一部は、４つの開口部１１１Ａ８と重複しており、開口部１１１Ａ８から二次側共振コイル１４０の一部が覗いていることになる。開口部１１１Ａ８の平面視でのサイズは、７．７ｍｍ（Ｙ軸方向）×３．５ｍｍ（Ｘ軸方向）である。このため、４つの開口部１１１Ａ８の開口面積（合計値）は、約１０８ｍｍ^２である。４つの開口部１１１Ａ７の開口面積（合計値）は、二次側共振コイル１４０の平面視での面積よりも小さく、例えば、５０％以下であることが好ましい。

なお、筐体１１０のサイズは、Ｙ軸方向の長さが１４５ｍｍ、Ｘ軸方向の長さが７２ｍｍ、Ｚ軸方向の厚さが８ｍｍである。また、底板部１１１の厚さは１ｍｍであり、底板部１１１と二次側共振コイル１４０とのＺ軸方向の間隔は１ｍｍである。

図１５は、図１３及び図１４に示す４つの開口部１１１Ａ８を有する筐体１１０を用いた場合の二次側コイル２２の受電効率を示す図である。なお、二次側共振コイル１４０のサイズ、巻数、二次側共振コイル１４０と一次側共振コイル１２とのＺ軸方向の距離（伝送距離）は、図７及び図９に示すシミュレーション結果を得たシミュレーションと同様である。

開口部１１１Ａ８を有する筐体１１０を用いた場合の二次側コイル２２の受電効率は、０．６７であった。

また、図１５には、比較用に、筐体１１０を用いない場合と、開口部なしの筐体１１０を用いた場合の二次側コイル２２の受電効率を示す。筐体１１０を用いない場合と、開口部なしの筐体１１０を用いた場合の二次側コイル２２の受電効率（０．８９、０．０１）を示す。

従って、平面視で二次側共振コイル１４０と重複する開口部１１１Ａ８を設けた筐体１１０を用いると、受電効率が大幅に増大することが確認できた。

図１６は、電子機器１００の筐体１１０Ｃと二次側共振コイル１４０を示す図である。図１６には、図１０と同様に、一次側共振コイル１２と、筐体１１０Ｃと、二次側共振コイル１４０との位置関係を示す。また、一次側共振コイル１２は、図６と同様に、Ａ４ＷＰのｃｌａｓｓ３の規格に適合するものを用いた。

筐体１１０Ｃは、筐体部１１０Ｃ１と１１０Ｃ２とに２分割されている。これは、図６に示す筐体１１０をＹ軸方向において２等分した構成である。筐体部１１０Ｃ１及び１１０Ｃ２は、それぞれ、底板部１１１Ｃ１及び１１１Ｃ２を有する。また、筐体部１１０Ｃ１及び１１０Ｃ２は、それぞれ、側壁部１１２Ｃ１及び１１１Ｃ２を有する。

筐体部１１０Ｃ１と１１０Ｃ２は、隙間１１０Ｃ３を隔てて配置されている。隙間１１０Ｃ３のＹ軸方向の長さは２ｍｍである。筐体部１１０Ｃ１と１１０Ｃ２は分離されており、隙間１１０Ｃ３を挟んだ状態で配置されるため、隙間１１０Ｃは、筐体部１１０Ｃ１と１１０Ｃ２のＸ軸方向にわたって延在している。

このため、隙間１１０Ｃからは、二次側共振コイル１４０の一部を露出している。また、筐体部１１０Ｃ１と１１０Ｃ２が隙間１１０Ｃ３を隔てて配置されている状態で、底板部１１１Ｃ１及び１１１Ｃ２は、図１０に示す底板部１１１を２分割した構成であり、側壁部１１２Ｃ１及び１１１Ｃ２は、図１０に示す側壁部１１２を２分割した構成である。

図１７には、図１６に示す隙間１１０Ｃ３で分断された筐体１１０Ｃを用いた場合の二次側共振コイル１４０の受電効率を示す。なお、二次側共振コイル１４０のサイズ、巻数、二次側共振コイル１４０と一次側共振コイル１２とのＺ軸方向の距離（伝送距離）は、図７及び図９に示すシミュレーション結果を得たシミュレーションと同様である。

隙間１１０Ｃ３で分断された筐体１１０Ｃを用いた場合の二次側共振コイル１４０の受電効率は、０．７６であった。

また、図１７には、比較用に、筐体１１０Ｃを用いない場合と、開口部なしの筐体１１０Ｃを用いた場合の二次側コイル２２の受電効率（０．８９、０．０１）を示す。

従って、平面視で二次側共振コイル１４０と重複する隙間１１０Ｃ３で分断された筐体１１０Ｃを用いると、受電効率が大幅に増大することが確認できた。

以上、実施の形態によれば、筐体１１０に二次側共振コイル１４０の一部を露出させる開口部１１１Ａ１、１１１Ａ３、１１１Ａ４、１１１Ａ７、及び１１１Ａ８を用いることにより、金属製の筐体１１０を用いる電子機器１００において、二次側共振コイル１４０の受電効率を改善することができる。

また、二次側共振コイル１４０の一部を露出させる筐体１１０Ｃの隙間１１０Ｃ３を用いることにより、金属製の筐体１１０Ｃを用いる電子機器１００において、二次側共振コイル１４０の受電効率を改善することができる。

従って、受電効率を改善した電子機器１００を提供することができる。

なお、以上では、二次側共振コイル１４０が基板１７０の表面に配置される形態について説明したが、二次側共振コイル１４０は基板１７０のいずれかの内層又は底面に配置されていてもよい。

また、二次側共振コイル１４０は、基板１７０に配置されるのではなく、筐体１１０の内部で絶縁された状態で配置されてもよい。

以上、本発明の例示的な実施の形態の電子機器について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
平面視で矩形状の壁部と、前記壁部に配設される開口部とを有する導体製の筐体であって、内部に電子部品が配置される筐体と、
平面視で、前記開口部と重複する部分を有するように、前記筐体の内部に配設され、一次側共振コイルから磁界共鳴又は電界共鳴によって電力を受電する二次側共振コイルと
を含む、電子機器。
（付記２）
前記二次側共振コイルは、平面視で前記筐体の外周に沿って配置される矩形環状のコイルであり、
前記開口部は、前記二次側共振コイルと平面視で重複するように前記壁部に配設される、請求項１記載の電子機器。
（付記３）
前記開口部の開口幅は、前記二次側共振コイルの幅よりも広く、
前記二次側共振コイルは、前記幅が平面視で前記開口幅に収まるように配設される、請求項１又は２記載の電子機器。
（付記４）
導体製の第１筐体部及び第２筐体部を有する筐体であって、所定間隔の隙間を隔てて前記第１筐体部及び前記第２筐体部が配置された状態で、平面視で矩形状をなす筐体であって、内部に電子部品が配置される筐体と、
平面視で、前記隙間と重複する部分を有するように前記筐体の内部に配設され、一次側共振コイルから磁界共鳴又は電界共鳴によって電力を受電する二次側共振コイルと
を含む、電子機器。
（付記５）
前記二次側共振コイルは、平面視で前記筐体の外周に沿って配置される矩形環状のコイルであり、
前記第１筐体部及び前記第２筐体部は、前記隙間が前記二次側共振コイルと平面視で重複するように配置される、請求項４記載の電子機器。
（付記６）
前記二次側共振コイルは、前記二次側共振コイルの幅が平面視で前記隙間に収まるように配設される、請求項４又は５記載の電子機器。
（付記７）
前記筐体の前記開口部が形成される部分とは反対側に第２開口部を有し、
前記第２開口部の内部に配設されるディスプレイパネルをさらに含む、付記１乃至３のいずれか一項記載の電子機器。
（付記８）
前記筐体の前記隙間が配置される部分とは反対側に第２開口部を有し、
前記第２開口部の内部に配設されるディスプレイパネルをさらに含む、付記４乃至６のいずれか一項記載の電子機器。

５０ 電力伝送システム
１０ 送電器
１１ 一次側コイル
１２ 一次側共振コイル
２０ 受電器
２１ 二次側共振コイル
２２ 二次側コイル
１１０ 筐体
１２０ トップパネル
１３０ 両面テープ
１４０ 二次側共振コイル
１５０ タッチパネル
１６０ ディスプレイパネル
１７０ 基板
１１１Ａ１、１１１Ａ３、１１１Ａ４、１１１Ａ７、１１１Ａ８ 開口部
１１０Ｃ 筐体
１１０Ｃ１、１１０Ｃ２ 筐体部
１１０Ｃ３ 隙間

Claims (6)

1. 平面視で矩形状の壁部と、前記壁部に配設される開口部とを有する導体製の筐体であって、内部に電子部品が配置される筐体と、
   平面視で、前記開口部と重複する部分を有するように、前記筐体の内部に配設され、一次側のコイルから磁界共鳴又は電界共鳴によって電力を受電する二次側の共振コイルと
   を含む、電子機器。
2. 前記二次側の共振コイルは、平面視で前記筐体の外周に沿って配置される矩形環状のコイルであり、
   前記開口部は、前記二次側の共振コイルと平面視で重複するように前記壁部に配設される、請求項１記載の電子機器。
3. 前記開口部の開口幅は、前記二次側の共振コイルの幅よりも広く、
   前記二次側の共振コイルは、前記幅が平面視で前記開口幅に収まるように配設される、請求項１又は２記載の電子機器。
4. 導体製の第１筐体部及び第２筐体部を有する筐体であって、所定間隔の隙間を隔てて前記第１筐体部及び前記第２筐体部が配置された状態で、平面視で矩形状をなす筐体であって、内部に電子部品が配置される筐体と、
   平面視で、前記隙間と重複する部分を有するように前記筐体の内部に配設され、一次側のコイルから磁界共鳴又は電界共鳴によって電力を受電する二次側の共振コイルと
   を含む、電子機器。
5. 前記二次側の共振コイルは、平面視で前記筐体の外周に沿って配置される矩形環状のコイルであり、
   前記第１筐体部及び前記第２筐体部は、前記隙間が前記二次側の共振コイルと平面視で重複するように配置される、請求項４記載の電子機器。
6. 前記二次側の共振コイルは、前記二次側の共振コイルの幅が平面視で前記隙間に収まるように配設される、請求項４又は５記載の電子機器。
   

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