JP2022127643A - コイル部品及びこれを備えるワイヤレス電力伝送デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】相手側機器に含まれるアンテナコイルの近傍に金属部材が存在する場合であっても通信が可能なコイル部品を提供する。【解決手段】コイル部品１は、第１基材１０の表面に設けられた第１コイルパターンＣＰ１と、第１基材１０の表面に設けられ、第１コイルパターンＣＰ１の外側に配置された第２コイルパターンＣＰ２と、第２基材２０の表面に設けられ、第２コイルパターンＣＰ２と結合する第３コイルパターンＣＰ３とを備える。ｚ方向から見て、第３コイルパターンＣＰ３の一部は第１コイルパターンＣＰ１と重なる。これにより、第１コイルパターンＣＰ１をワイヤレス電力伝送用の送電コイル、第２及び第３コイルパターンＣＰ２，ＣＰ３を通信用のアンテナコイルとして用いることにより、相手側機器に含まれるアンテナコイルの近傍に金属部材が存在する場合であっても通信が可能となる。【選択図】図１

Description

本開示はコイル部品及びこれを備えるワイヤレス電力伝送デバイスに関する。

特許文献１には、近距離無線通信（ＮＦＣ）用のコイルパターンとワイヤレス電力伝送用のコイルパターンを同じ基材の表面に形成した例が開示されている。

特開２０１８－１１３６９０号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたコイル部品では、相手側機器に含まれるアンテナコイルの近傍に金属部材が存在すると、ＮＦＣ用のコイルパターンを用いた通信が困難になるという問題があった。

したがって、本開示は、相手側機器に含まれるアンテナコイルの近傍に金属部材が存在する場合であっても通信が可能なコイル部品及びこれを備えるワイヤレス電力伝送デバイスを提供することを目的とする。

本開示の一実施態様によるコイル部品は、第１基材の表面に設けられた第１コイルパターンと、第１基材の表面に設けられ、第１コイルパターンの外側に配置された第２コイルパターンと、第２基材の表面に設けられ、第２コイルパターンと結合する第３コイルパターンとを備え、第３コイルパターンのコイル軸方向から見て、第３コイルパターンの一部は第１コイルパターンと重なる。

本開示によれば、相手側機器に含まれるアンテナコイルの近傍に金属部材が存在する場合であっても通信が可能なコイル部品及びこれを備えるワイヤレス電力伝送デバイスを提供することが可能となる。

図１は、一実施形態によるコイル部品１の構造を説明するための略断面図である。 図２は、第１基材１０の表面１１に形成された導体パターンの形状を示す略平面図である。 図３は、第１基材１０の表面１２に形成された導体パターンの形状を示す略平面図である。 図４は、第２基材２０の表面２２に形成された導体パターンの形状を示す略平面図である。 図５は、第２基材２０の表面２１に形成された導体パターンの形状を示す略平面図である。 図６は、第３コイルパターンＣＰ３の効果を説明するための模式図である。 図７は、コイル部品１を用いたワイヤレス電力伝送デバイス９０のブロック図である。

以下、添付図面を参照しながら、本開示の好ましい実施形態について詳細に説明する。

図１は、一実施形態によるコイル部品１の構造を説明するための略断面図である。

図１に示すように、一実施形態によるコイル部品１は、ＰＥＴフィルムなどからなる第１基材１０及び第２基材２０と、第１基材１０の表面１１，１２に設けられた第１コイルパターンＣＰ１及び第２コイルパターンＣＰ２と、第２基材２０の表面２１に設けられた磁気抑制パターンＭと、第２基材２０の表面２２に設けられた第３コイルパターンＣＰ３及び第４コイルパターンＣＰ４と、磁性体３０とを備えている。第１コイルパターンＣＰ１はワイヤレス電力伝送用の送電コイルであり、第２～第４コイルパターンＣＰ２～ＣＰ４はＮＦＣ用のアンテナコイルである。第１～第４コイルパターンＣＰ１～ＣＰ４のコイル軸方向はｚ方向であり、第１基材１０、第２基材２０及び磁性体３０はｚ方向に重なるようこの順に配置される。つまり、第１基材１０は、第２基材２０と磁性体３０との間に配置され、磁性体３０と第２基材２０のｚ方向における距離は、磁性体３０と第１基材１０のｚ方向における距離よりも離れている。

図２は、第１基材１０の表面１１に形成された導体パターンの形状を示す略平面図である。

図２に示すように、第１基材１０の表面１１には、第１コイルパターンＣＰ１を構成するスパイラル状の導体パターン１００と、第２コイルパターンＣＰ２を構成する導体パターン４１，４２が形成されている。

第１コイルパターンＣＰ１を構成する導体パターン１００は、ターン１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０からなる６ターン構成であり、ターン１１０が最外周に位置し、ターン１６０が最内周に位置する。このうち、ターン１１０，１２０，１３０，１４０，１５０は、スパイラル状の３本のスリットによって径方向に４分割されている。一方、ターン１６０は、スパイラル状の１本のスリットによって径方向に２分割されている。これにより、ターン１１０はライン１１１～１１４に４分割され、ターン１２０はライン１２１～１２４に４分割され、ターン１３０はライン１３１～１３４に４分割され、ターン１４０はライン１４１～１４４に４分割され、ターン１５０はライン１５１～１５４に４分割され、ターン１６０はライン１６１，１６２に２分割される。

ライン１１１，１２１，１３１，１４１，１５１，１６１は、スパイラル状に６ターン巻回された連続的なラインであり、各ターンにおける最外周に位置する。ライン１１２，１２２，１３２，１４２，１５２，１６２は、スパイラル状に６ターン巻回された連続的なラインであり、各ターンにおいて２番目に外周に位置する。ライン１１３，１２３，１３３，１４３，１５３は、スパイラル状に５ターン巻回された連続的なラインであり、各ターンにおいて２番目に内周に位置する。ライン１１４，１２４，１３４，１４４，１５４は、スパイラル状に５ターン巻回された連続的なラインであり、各ターンにおける最内周に位置する。

ライン１１１～１１４の外周端は、端子電極Ｅ１に共通に接続される。一方、ライン１６１，１６２，１５３，１５４の内周端は、第１基材１０を貫通するスルーホール導体３０１～３０４にそれぞれ接続される。

第２コイルパターンＣＰ２を構成する導体パターン４１，４２は、第１コイルパターンＣＰ１を構成する導体パターン１００の外側に配置される。このうち、導体パターン４１は約１ターン巻回された連続的なラインであり、その開口領域（内径領域）に導体パターン１００が配置される。導体パターン４１の一端は端子電極Ｅ３に接続され、導体パターン４１の他端は第１基材１０を貫通するスルーホール導体４３に接続されている。また、導体パターン４２の一端は端子電極Ｅ４に接続され、導体パターン４２の他端は第１基材１０を貫通するスルーホール導体４４に接続されている。

図３は、第１基材１０の表面１２に形成された導体パターンの形状を示す略平面図であり、第１基材１０の表面１１側から見た状態、つまり、第１基材１０を透過して見た状態を示している。

図３に示すように、第１基材１０の表面１２には、第１コイルパターンＣＰ１を構成するスパイラル状の導体パターン２００と、第２コイルパターンＣＰ２を構成する導体パターン４５が形成されている。なお、本実施形態では、第１基材１０の表面１１が磁性体３０の表面と対向する向きで配置されているが、第１基材１０の表面１２が磁性体３０の表面と対向する向きで配置されていても構わない。

第１コイルパターンＣＰ１を構成する導体パターン２００のパターン形状は、導体パターン１００のパターン形状と同一である。導体パターン２００は、ターン２１０，２２０，２３０，２４０，２５０，２６０からなる６ターン構成であり、ターン２１０が最外周に位置し、ターン２６０が最内周に位置する。このうち、ターン２１０，２２０，２３０，２４０，２５０は、スパイラル状の３本のスリットによって径方向に４分割されている。一方、ターン２６０は、スパイラル状の１本のスリットによって径方向に２分割されている。これにより、ターン２１０はライン２１１～２１４に４分割され、ターン２２０はライン２２１～２２４に４分割され、ターン２３０はライン２３１～２３４に４分割され、ターン２４０はライン２４１～２４４に４分割され、ターン２５０はライン２５１～２５４に４分割され、ターン２６０はライン２６１，２６２に２分割される。

ライン２１１，２２１，２３１，２４１，２５１，２６１は、スパイラル状に６ターン巻回された連続的なラインであり、各ターンにおける最外周に位置する。ライン２１２，２２２，２３２，２４２，２５２，２６２は、スパイラル状に６ターン巻回された連続的なラインであり、各ターンにおいて２番目に外周に位置する。ライン２１３，２２３，２３３，２４３，２５３は、スパイラル状に５ターン巻回された連続的なラインであり、各ターンにおいて２番目に内周に位置する。ライン２１４，２２４，２３４，２４４，２５４は、スパイラル状に５ターン巻回された連続的なラインであり、各ターンにおける最内周に位置する。

ライン２１１～２１４の外周端は、端子電極Ｅ２に共通に接続される。一方、ライン２６１，２６２，２５３，２５４の内周端は、スルーホール導体３０４，３０３，３０２，３０１にそれぞれ接続される。これにより、端子電極Ｅ１と端子電極Ｅ２の間には、１１ターンのラインが４本並列に接続されることになる。

第２コイルパターンＣＰ２を構成する導体パターン４５は、約１ターン巻回された連続的なラインであり、第１コイルパターンＣＰ１を構成する導体パターン２００の外側に配置される。つまり、導体パターン２００は、導体パターン４５の開口領域（内径領域）に配置される。導体パターン４５の一端及び他端はそれぞれスルーホール導体４３，４４に接続される。これにより、第２コイルパターンＣＰ２は、合計で約２ターンとなる。

図４は、第２基材２０の表面２２に形成された導体パターンの形状を示す略平面図であり、第２基材２０の表面２１側から見た状態、つまり、第２基材２０を透過して見た状態を示している。

図４に示すように、第２基材２０の表面２２には、第３及び第４コイルパターンＣＰ３，ＣＰ４を構成する導体パターン５１～５６と、キャパシタ電極パターンＣＥ１が形成されている。導体パターン５１の一端及び他端は、第２基材２０を貫通するスルーホール導体６１，６２にそれぞれ接続されている。導体パターン５２の一端及び他端は、第２基材２０を貫通するスルーホール導体６３，６４にそれぞれ接続されている。導体パターン５３の一端及び他端は、第２基材２０を貫通するスルーホール導体６５，６６にそれぞれ接続されている。導体パターン５４の一端及び他端は、第２基材２０を貫通するスルーホール導体６７，６８にそれぞれ接続されている。導体パターン５５の一端及び他端は、第２基材２０を貫通するスルーホール導体６９，７０にそれぞれ接続されている。導体パターン５６の一端は第２基材２０を貫通するスルーホール導体７１に接続され、導体パターン５６の他端はキャパシタ電極パターンＣＥ１に接続されている。

図５は、第２基材２０の表面２１に形成された導体パターンの形状を示す略平面図である。

図５に示すように、第２基材２０の表面２１には、磁気抑制パターンＭ、導体パターン８１～８５と、キャパシタ電極パターンＣＥ２が形成されている。なお、本実施形態では、第２基材２０の表面２１が第１基材１０の表面１２と対向する向きで配置されているが、第２基材２０の表面２２が第１基材１０の表面１２と対向する向きで配置されていても構わない。

磁気抑制パターンＭは、ｘ方向に延在する幹線パターンＭｘと、ｙ方向に延在する複数の枝線パターンＭｙとを含んでいる。幹線パターンＭｘと複数の枝線パターンＭｙは、それぞれ導体パターンから構成されている。磁気抑制パターンＭには、幹線パターンＭｘに接続された端子電極Ｅ５を介してグランド電位などの固定電位が与えられる。複数の枝線パターンＭｙは、幹線パターンＭｘから分岐してｙ方向に延在し、ｘ方向に配列されている。複数の枝線パターンＭｙの先端部分は開放されている。また、枝線パターンＭｙ同士も、幹線パターンＭｘを介して接続されている他、直接接続されることなく独立して設けられている。このため、磁気抑制パターンＭに対してｚ方向の磁界が印加されると、一部の磁界は枝線パターンＭｙに印加されて渦電流を発生させるが、枝線パターンＭｙはループ状のパターンを構成しないため、磁界によって生じた電流が大きくループすることによる損失は発生しない。なお、ｘ方向は第１の方向の一例であり、ｙ方向は第２の方向の一例である。また、幹線パターンＭｘは第１導体パターンの一例であり、複数の枝線パターンＭｙは複数の第２導体パターンの一例である。加えて、本実施形態では、磁気抑制パターンＭは、幹線パターンＭｘに複数の枝線パターンＭｙがそれぞれ接続されているが、輻射ノイズが低減されるパターンであればこれに限られない。

導体パターン８１の一端及び他端は、スルーホール導体６２，６３にそれぞれ接続されている。導体パターン８２の一端及び他端は、スルーホール導体６４，６５にそれぞれ接続されている。導体パターン８３の一端及び他端は、スルーホール導体６６，６７にそれぞれ接続されている。導体パターン８４の一端及び他端は、スルーホール導体６８，６９にそれぞれ接続されている。導体パターン８５の一端及び他端は、スルーホール導体７０，７１にそれぞれ接続されている。キャパシタ電極パターンＣＥ２は、スルーホール導体６１に接続されている。これら導体パターン８１～８５及びキャパシタ電極パターンＣＥ２は、磁気抑制パターンＭとは接しておらず、導体パターン８１～８５及びキャパシタ電極パターンＣＥ２が存在する位置においては、枝線パターンＭｙが除去されている。

かかる構成により、図４に示す導体パターン５１～５６は、導体パターン８１～８５を介して約３ターン巻回される。そして、ｙ方向におけるコイル開口幅（コイル径）がＤ３ａ又はＤ３ｂである２ターンは第３コイルパターンＣＰ３を構成し、ｙ方向におけるコイル開口幅（コイル径）がＤ４である１ターンは第４コイルパターンＣＰ４を構成し、両者は直列に接続される。第４コイルパターンＣＰ４は、第３コイルパターンＣＰ３の外側に配置される。つまり、第３コイルパターンＣＰ３は、第４コイルパターンＣＰ４の開口領域（内径領域）に配置される。第３コイルパターンＣＰ３は、導体パターン５１の一部及び導体パターン５２，５３，５５によって構成される。第４コイルパターンＣＰ４は、導体パターン５１の残りの部分及び導体パターン５４，５６によって構成される。第３コイルパターンＣＰ３のうち、コイル径がＤ３ａであるターンとコイル径がＤ３ｂであるターンの間隔Ｓは、パターン幅Ｗよりも広い。

第３コイルパターンＣＰ３は、ｙ方向に延在する区間ＣＰ３ｙにおいて、第１基材１０に形成された第２コイルパターンＣＰ２とｚ方向に重なる（つまりｘ方向位置が一致する）か、或いは、ｘ方向位置の差が僅かとなる。これにより、第３コイルパターンＣＰ３は、主にこの区間ＣＰ３ｙにおいて第２コイルパターンＣＰ２と結合する。一方、第４コイルパターンＣＰ４については、第２コイルパターンＣＰ２とほぼ同じサイズであり、ほぼ同じパターン形状を有しているため、大部分の区間が第２コイルパターンＣＰ２と重なる。これにより、第４コイルパターンＣＰ４は、第３コイルパターンＣＰ３よりも強く第２コイルパターンＣＰ２と結合する。なお、同じサイズ及び同じパターン形状には、第２コイルパターンＣＰ２と第４コイルパターンＣＰ４が製造誤差又は公差などによってばらつきが生じた場合も含む。

第４コイルパターンＣＰ４は、第２コイルパターンＣＰ２とほぼ同じサイズであり、ほぼ同じパターン形状を有していることから、ｚ方向から見ると、第４コイルパターンＣＰ４は第１コイルパターンＣＰ１の外側に配置される。これに対し、第３コイルパターンＣＰ３は、ｚ方向から見ると、大部分の区間が第１コイルパターンＣＰ１と重なる。つまり、第３コイルパターンＣＰ３のコイル軸方向から見て、第３コイルパターンＣＰ３の一部は第１コイルパターンＣＰ１と重なる。図２には、基材１０，２０を重ねた場合における第３コイルパターンＣＰ３の一部の平面位置が破線で示されている。図２に示すように、第３コイルパターンＣＰ３は、第３コイルパターンＣＰ３のコイル軸方向から見て、第１コイルパターンＣＰ１の外縁より内側に位置する部分と、第１コイルパターンＣＰ１の外縁より外側に位置する部分を有している。第３コイルパターンＣＰ３のうち、第１コイルパターンＣＰ１の外縁より外側に位置する部分は、第１コイルパターンＣＰ１との干渉が少ない部分である。

キャパシタ電極パターンＣＥ１，ＣＥ２は、第２基材２０を介して対向することにより第２キャパシタＣ２（図７参照）を構成する。キャパシタ電極パターンＣＥ１，ＣＥ２からなる第２キャパシタＣ２は、第３及び第４コイルパターンＣＰ３，ＣＰ４に対して直列に接続される。第３及び第４コイルパターンＣＰ３，ＣＰ４の共振周波数は、キャパシタ電極パターンＣＥ１，ＣＥ２の面積によって調整することができる。キャパシタ電極パターンＣＥ１，ＣＥ２は、ｚ方向から見て、第１コイルパターンＣＰ１のパターン領域と重なる。つまり、第２キャパシタＣ２は、第１コイルパターンＣＰ１のコイル軸方向から見て、第１コイルパターンＣＰ１のパターン領域と重なるよう、第２基材２０の表面に設けられている。第１コイルパターンＣＰ１のパターン領域とは、平面視で第１コイルパターンＣＰ１を構成する導体パターンが存在する領域であり、導体パターンの延在方向（周方向）に対して直交する方向（径方向）がパターン領域の巻幅である。

このように、第１コイルパターンＣＰ１のパターン領域と重なる位置にキャパシタ電極パターンＣＥ１，ＣＥ２を配置することにより、第１コイルパターンＣＰ１から生じる磁束がキャパシタ電極パターンＣＥ１，ＣＥ２に印加されにくくなり、渦電流が抑えられる。特に、第１コイルパターンＣＰ１のパターン領域の巻幅の中心位置よりも外側にオフセットしてキャパシタ電極パターンＣＥ１，ＣＥ２を配置することが好ましい。つまり、第２キャパシタＣ２は、第１コイルパターンＣＰ１のコイル軸方向から見て、第１コイルパターンＣＰ１のパターン領域の巻幅の中心位置よりも外側にオフセットして配置されていることが好ましい。これは、第１コイルパターンＣＰ１から生じる磁束の磁束密度が開口領域において最も高いことから、できるだけ開口領域から離れた位置にキャパシタ電極パターンＣＥ１，ＣＥ２を配置することにより、渦電流を効果的に低減することができるからである。

第１及び第２コイルパターンＣＰ１，ＣＰ２とは異なり、第３及び第４コイルパターンＣＰ３，ＣＰ４は、外部に接続するための端子電極を有しておらず、第２基材２０の表面２１，２２に形成された導体パターンによって完結する閉回路を構成している。第３及び第４コイルパターンＣＰ３，ＣＰ４は、第２コイルパターンＣＰ２と結合することによって中継アンテナとして機能する。つまり、本実施形態においては、第２コイルパターンＣＰ２からなるメインアンテナと、第３及び第４コイルパターンＣＰ３，ＣＰ４からなる中継アンテナによって、ＮＦＣによる通信が実現される。

ここで、メインアンテナ及び中継アンテナの共振周波数は、ＮＦＣによる無線通信周波数を挟むように設計される。つまり、ＮＦＣによる無線通信周波数が１３．５６ＭＨｚであれば、メインアンテナ及び中継アンテナの一方については共振周波数が１３．５６ＭＨｚ未満とされ、メインアンテナ及び中継アンテナの他方については共振周波数が１３．５６ＭＨｚ超とされる。ここで、ＮＦＣによる無線通信周波数が１３．５６ＭＨｚである場合、メインアンテナの共振周波数と中継アンテナの共振周波数の差は７ＭＨｚ以上であることが好ましく、メインアンテナ及び中継アンテナの一方の共振周波数については、無線通信周波数との差が１ＭＨｚ以下であることが好ましい。第１の例として、メインアンテナの共振周波数を２１．３６ＭＨｚ、中継アンテナの共振周波数を１３．４８ＭＨｚとなるよう設計することができる。第２の例として、メインアンテナの共振周波数を２１．００ＭＨｚ、中継アンテナの共振周波数を１３．１６ＭＨｚとなるよう設計することができる。第３の例として、メインアンテナの共振周波数を１２．７８ＭＨｚ、中継アンテナの共振周波数を２０．７６ＭＨｚとなるよう設計することができる。これにより、十分な通信距離を確保することが可能となる。

図６は、第３コイルパターンＣＰ３の効果を説明するための模式図である。

図６に示すように、本実施形態によるコイル部品１と通信対象である相手側機器２を、空間３を介して対向させると、第２～第４コイルパターンＣＰ２～ＣＰ４によって生じる磁束φ１は、相手側機器２に含まれるコイルパターンＣＰ５と鎖交し、これによってＮＦＣによる無線通信が実現される。無線通信する信号は、端子電極Ｅ３，Ｅ４を介して第２コイルパターンＣＰ２に供給される。メインアンテナである第２コイルパターンＣＰ２は、図６において符号Ａで示すように、主に第４コイルパターンＣＰ４と結合する。これにより、中継アンテナである第３及び第４コイルパターンＣＰ３，ＣＰ４にも信号が供給される。

ここで、コイルパターンＣＰ５の裏面側に金属部材４が存在すると、ｚ方向に伸びる磁束φ１が阻害されて、磁束φ１がｘｙ平面方向に広がってしまう。しかしながら、本実施形態によるコイル部品１は、第２コイルパターンＣＰ２よりも相手側機器２の近くに配置され、且つ、第２コイルパターンＣＰ２よりもコイル径の小さい第３コイルパターンＣＰ３を有していることから、磁束φ１のｘｙ平面方向における広がりが抑制され、その結果、磁束φ１がｚ方向に伸びやすくなる。第３コイルパターンＣＰ３が第２コイルパターンＣＰ２よりも相手側機器２に近いというのは、第３コイルパターンＣＰ３が第２コイルパターンＣＰ２よりも磁性体３０から離れていることを意味する。尚、図６において破線で示す磁束φ２は、第３コイルパターンＣＰ３を省略した場合の磁束を示している。磁束φ２が示すように、第３コイルパターンＣＰ３を省略すると、コイルパターンＣＰ５と鎖交する磁界成分が減少する。

また、ワイヤレス電力伝送用の送電コイルである第１コイルパターンＣＰ１は、相手側機器２に含まれるコイルパターンＣＰ６と結合する。コイルパターンＣＰ６は、ワイヤレス電力伝送用の受電コイルである。第１コイルパターンＣＰ１によって生じる磁束の大部分は、受電コイルであるコイルパターンＣＰ６と鎖交する。しかしながら、第１コイルパターンＣＰ１から発生する磁束の一部は、コイルパターンＣＰ６と鎖交することなく、輻射ノイズとして周囲に放射される。このような輻射ノイズは、周囲の電子機器を誤動作させるおそれがあることから、できる限り抑制することが望ましい。そして、本実施形態によるコイル部品１は、磁気抑制パターンＭを備えていることから、輻射ノイズが低減される。しかも、磁気抑制パターンＭは、第３及び第４コイルパターンＣＰ３，ＣＰ４が形成される第２基材２０の表面に形成されていることから、部品点数が増加することもない。

このように、本実施形態によるコイル部品１は、基材１０，２０の表面に形成した導体パターンによって、ワイヤレス電力伝送用の送電コイルとＮＦＣ用のアンテナコイルの両方を構成していることから、部品点数を削減することが可能となる。しかも、ＮＦＣ用のアンテナコイルには第３コイルパターンＣＰ３が含まれていることから、相手側機器２のコイルパターンＣＰ５の裏面側に金属部材４が存在する場合であっても、通信距離を十分に確保することが可能となる。

図７は、本実施形態によるコイル部品１を用いたワイヤレス電力伝送デバイス９０のブロック図である。

図７に示すワイヤレス電力伝送デバイス９０は、第１～第４コイルパターンＣＰ１～ＣＰ４を有するコイル部品１と、第２～第４コイルパターンＣＰ２～ＣＰ４に接続された通信回路９１と、第１コイルパターンＣＰ１に接続された送電回路９２とを備えている。通信回路９１及び送電回路９２は、制御回路９３に接続されている。これにより、通信ライン９４を介して送受信されるデータは、ＮＦＣ用の第２～第４コイルパターンＣＰ２～ＣＰ４を介して通信することができるとともに、電源９５によって供給される電力は、ワイヤレス電力伝送用の第１コイルパターンＣＰ１を介してワイヤレスで送電することができる。

図７に示すように、第３及び第４コイルパターンＣＰ３，ＣＰ４には第２キャパシタＣ２が接続され、第２コイルパターンＣＰ２には第１キャパシタＣ１が接続されている。図７では、第２コイルパターンＣＰ２に対して第１キャパシタＣ１が並列に接続されているが、これに代えて或いはこれに加えて、第１キャパシタＣ１を第２コイルパターンＣＰ２に対して直列に接続しても構わない。

以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は、上記の実施形態に限定されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本開示の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

本開示に係る技術には、以下の構成例が含まれるが、これに限定されるものではない。

本開示によるコイル部品は、第１基材の表面に設けられた第１コイルパターンと、第１基材の表面に設けられ、第１コイルパターンの外側に配置された第２コイルパターンと、第２基材の表面に設けられ、第２コイルパターンと結合する第３コイルパターンとを備え、第３コイルパターンのコイル軸方向から見て、第３コイルパターンの一部は第１コイルパターンと重なる。

かかる構成によれば、第１コイルパターンをワイヤレス電力伝送用の送電コイル、第２及び第３コイルパターンを通信用のアンテナコイルとして用いることにより、相手側機器に含まれるアンテナコイルの近傍に金属部材が存在する場合であっても通信が可能となる。

本開示によるコイル部品は、第２基材の表面に設けられ、第３コイルパターンの外側に配置された第４コイルパターンをさらに備えていても構わない。これによれば、第２コイルパターンと第４コイルパターンを結合させることが可能となる。この場合、第２コイルパターンと第４コイルパターンが同じサイズとすれば、両者の結合をより高めることが可能となる。また、第３コイルパターンと第４コイルパターンが接続されていても構わない。これによれば、第３コイルパターンと第４コイルパターンによって中継アンテナが構成される。

さらに、第２コイルパターンは第１キャパシタに接続されることによって第１共振回路を構成し、第３及び第４コイルパターンは第２キャパシタに接続されることによって第２共振回路を構成し、第１共振回路の共振周波数と第２共振回路の共振周波数の差が７ＭＨｚ以上であり、第１共振回路の共振周波数と第２共振回路の共振周波数の一方は、無線通信周波数との差が１ＭＨｚ以下であっても構わない。これによれば、通信距離を伸ばすことが可能となる。この場合、第２キャパシタは、第１コイルパターンのコイル軸方向から見て、第１コイルパターンのパターン領域と重なるよう、第２基材の表面に設けられていても構わない。これによれば、渦電流を抑制することができる。さらにこの場合、第２キャパシタは、第１コイルパターンのコイル軸方向から見て、第１コイルパターンのパターン領域の巻幅の中心位置よりも外側にオフセットして配置されていても構わない。これによれば、渦電流がより抑制される。

また、第３コイルパターンは、第３コイルパターンのコイル軸方向から見て、第１コイルパターンの外縁より内側に位置する部分と、第１コイルパターンの外縁より外側に位置する部分を有していても構わない。これによれば、通信距離を拡大することができる。

また、第３コイルパターンは複数ターン巻回されており、パターン幅よりもターン間の間隔が大きい部分を有していても構わない。これによれば、通信距離を拡大することができる。

本開示によるコイル部品は、第２基材の表面に設けられ、第１の方向に延在する第１導体パターンと、第１の方向とは異なる第２の方向に延在し、第１の方向に配列された複数の第２導体パターンとを含む磁気抑制パターンをさらに備えていても構わない。これによれば、第１コイルパターンによって生じる輻射ノイズを低減することができる。

また、本開示によるワイヤレス電力伝送デバイスは、上記コイル部品と、第１コイルパターンに接続される送電回路と、第２コイルパターンに接続される通信回路とを備える。これによれば、相手側機器に含まれるアンテナコイルの近傍に金属部材が存在する場合であっても通信が可能なワイヤレス電力伝送デバイスを提供することが可能となる。

１ コイル部品
２ 相手側機器
３ 空間
４ 金属部材
１０ 第１基材
１１，１２ 第１基材の表面
２０ 第２基材
２１，２２ 第２基材の表面
３０ 磁性体
４１，４２，４５ 導体パターン
４３，４４ スルーホール導体
５１～５６ 導体パターン
６１ スルーホール導体
６１～７１ スルーホール導体
８１～８５ 導体パターン
９０ ワイヤレス電力伝送デバイス
９１ 通信回路
９２ 送電回路
９３ 制御回路
９４ 通信ライン
９５ 電源
１００，２００ 導体パターン
１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，２１０，２２０，２３０，２４０，２５０，２６０ ターン
１１１～１１４，１２１～１２４，１３１～１３４，１４１～１４４，１５１～１５４，１６１，１６２，２１１～２１４，２２１～２２４，２３１～２３４，２４１～２４４，２５１～２５４，２６１，２６２ ライン
３０１～３０４ スルーホール導体
ＣＥ１，ＣＥ２ キャパシタ電極パターン
ＣＰ３ｙ 区間
ＣＰ５，ＣＰ６ コイルパターン
Ｅ１～Ｅ５ 端子電極
Ｍ 磁気抑制パターン
Ｍｘ 幹線パターン
Ｍｙ 枝線パターン
Ｓ 間隔
Ｗ パターン幅
φ１，φ２ 磁束

Claims (11)

1. 第１基材の表面に設けられた第１コイルパターンと、
   前記第１基材の表面に設けられ、前記第１コイルパターンの外側に配置された第２コイルパターンと、
   第２基材の表面に設けられ、前記第２コイルパターンと結合する第３コイルパターンと、を備え、
   前記第３コイルパターンのコイル軸方向から見て、前記第３コイルパターンの一部は前記第１コイルパターンと重なる、コイル部品。
2. 前記第２基材の表面に設けられ、前記第３コイルパターンの外側に配置された第４コイルパターンをさらに備える、請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記第２コイルパターンと前記第４コイルパターンが同じサイズである、請求項２に記載のコイル部品。
4. 前記第３コイルパターンと前記第４コイルパターンが接続されている、請求項２又は３に記載のコイル部品。
5. 前記第２コイルパターンは、第１キャパシタに接続されることによって第１共振回路を構成し、
   前記第３及び第４コイルパターンは、第２キャパシタに接続されることによって第２共振回路を構成し、
   前記第１共振回路の共振周波数と前記第２共振回路の共振周波数の差が７ＭＨｚ以上であり、
   前記第１共振回路の共振周波数と前記第２共振回路の共振周波数の一方は、無線通信周波数との差が１ＭＨｚ以下である、請求項４に記載のコイル部品。
6. 前記第２キャパシタは、前記第１コイルパターンのコイル軸方向から見て、前記第１コイルパターンのパターン領域と重なるよう、前記第２基材の表面に設けられている、請求項５に記載のコイル部品。
7. 前記第２キャパシタは、前記第１コイルパターンのコイル軸方向から見て、前記第１コイルパターンのパターン領域の巻幅の中心位置よりも外側にオフセットして配置されている、請求項６に記載のコイル部品。
8. 前記第３コイルパターンは、前記第３コイルパターンのコイル軸方向から見て、前記第１コイルパターンの外縁より内側に位置する部分と、前記第１コイルパターンの外縁より外側に位置する部分を有する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のコイル部品。
9. 前記第３コイルパターンは複数ターン巻回されており、パターン幅よりもターン間の間隔が大きい部分を有する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のコイル部品。
10. 前記第２基材の表面に設けられ、第１の方向に延在する第１導体パターンと、前記第１の方向とは異なる第２の方向に延在し、前記第１の方向に配列された複数の第２導体パターンとを含む磁気抑制パターンをさらに備える、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のコイル部品。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のコイル部品と、
    前記第１コイルパターンに接続される送電回路と、
    前記第２コイルパターンに接続される通信回路と、を備えるワイヤレス電力伝送デバイス。

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