JPH08241386A

JPH08241386A - 非接触メモリカード及びこれに搭載可能な電磁結合装置

Info

Publication number: JPH08241386A
Application number: JP7044363A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Tottori; 猛志鳥取; Kazunari Nakagawa; 和成中川
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 1995-03-03
Filing date: 1995-03-03
Publication date: 1996-09-17

Abstract

(57)【要約】【目的】小型にして信頼性の高い信号伝送が可能な非
接触メモリカードと、このような電子装置に応用される
電磁結合装置とを提供する。【構成】電力用コイル部及び信号用コイル部を、磁性
コア３ａ〜３ｊと当該磁性コアに巻回されたコイル２ａ
〜２ｊとから構成する。電力用コイル部を構成する磁性
コア３ｊとこれに隣接する信号用コイル部を構成する磁
性コア３ｉとの間に、磁気シールド材５１，５２を介設
する。これらの磁気シールド材の先端部は、各磁性コア
の他の電磁結合装置との対向面よりも外側に突出させ
る。一方の磁気シールド材は、金属材料などの渦電流損
が大きいものにて形成され、他方の磁気シールド材は、
磁性体と非磁性体の積層体などの磁気吸収効率が高いも
のにて形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非接触型のメモリカー
ド及び当該メモリカードと端末装置との間で信号及び電
力の送受信を行う電磁結合装置に係り、特に、信号用コ
イル部と電力用コイル部との間で発生する磁気的干渉を
防止する手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＣカードの一種であるメモリカ
ードは、電子手帳のデータベースをはじめとして、コン
ピュータの外部記録媒体や増設メモリなどに用いられて
おり、その需要及び利用分野は飛躍的に拡大している。
メモリカードと端末装置との結合方式には、ピン挿入方
式と非接触方式とがある。ピン挿入方式は、雄型コネク
タに備えられたピンを雌型コネクタに備えられたソケッ
トに差し込むことによって、両者を電気的に接続するも
のであって、例えば６８ピン程度のピンを用いて信号を
やり取りをできるので、８ビットや１６ビットのパラレ
ルデータ転送ができ、信号の高速な読み出し・書き込み
が可能となるという利点がある反面、ピンやソケットが
外部に露出しているために、汚染による接触不良やピン
の小型化に起因する耐挿抜性の低下などを発生しやすい
という欠点もある。これに対して、非接触方式は、光、
電磁気あるいは電波等のエネルギを利用して、信号の送
受信及び電力の供給等を行う方式であって、導体が外部
に露出しないため、上記のようなトラブルの発生が無
く、特に汚れた環境下での使用で有利であることから各
方面で実用化されている。

【０００３】前記したように、非接触で電力の供給や信
号の送受信を行う方式としては、光方式、電磁結合方式
及び電波方式などが提案されているが、低コストで実施
でき、かつ消費電力が小さいことなどから、現在のとこ
ろ、電磁結合方式が最も多く用いられている。図１３
に、従来より知られた電磁結合方式のコネクタを備えた
非接触メモリカードの電子部品実装状態を示す。

【０００４】本例の非接触メモリカードは、マルチチャ
ンネル方式の電磁結合装置を用いた例えばＳＲＡＭカー
ドであって、プリント基板５には、コイル２ａ，２ｂ，
２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｊがそ
れぞれ所定のターン数巻かれた磁性コア３ａ，３ｂ，３
ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊと、各
コイルで受け取った信号を所定の電圧まで増幅するアン
プ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄと、増幅した信号を
デジタル波形に変換するコンパレータ１７ａ，１７ｂ，
１７ｃと、データの読み出し・書き込みの制御を行う制
御ＩＣ１５と、データを記憶する例えばＳＲＡＭなどの
メモリＩＣ９ａ，９ｂと、前記メモリＩＣ９ａ，９ｂに
記憶されているデータを保持するための電池８ａ，８ｂ
と、交流で供給される電力を直流に整流し、定電圧に安
定化する電力変換ＩＣ１８とが実装されている。

【０００５】磁性コア３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，
３ｆ，３ｇ，３ｈに巻かれたコイル２ａ，２ｂ，２ｃ，
２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈは８ビットのデータ信号
及びアドレス信号のやり取りをパラレル形式で行うもの
であり、磁性コア３ｉに巻かれたコイル２ｉはリードや
ライトなどの命令信号を受け取るものであって、その巻
線数は、それぞれ同じにしてある。一方、磁性コア３ｊ
に巻かれたコイル２ｊは、電力及びクロックを受け取る
ものであって、安定した電力の受け取りができるよう
に、他のコイル２ａ〜２ｊに比べて巻線数を多くしてあ
る。これに伴って、磁性コア３ｊは、他の磁性コア３ａ
〜３ｊに比べて大型になっている。なお、磁性コア３ｊ
を大型化する方法のほかに、複数個の電力用コイル部を
用いる方法もある。

【０００６】上記の構成によると、マルチチャンネル方
式により、同時に多ビットの信号のやり取りが可能とな
るため、高速なデータ転送ができる。

【０００７】図１４は、電子部品が搭載された基板を内
蔵した非接触メモリカードの斜視図である。この図から
明らかなように、実機においては、磁性コア３ａ〜３ｊ
に巻回されたコイル２ａ〜２ｊがそれぞれ個別に非接触
メモリカード２０の短辺部に配置されるのではなく、各
コイル２ａ〜２ｊをモールドにより一体化してなる電磁
結合装置１０が、非接触メモリカード２０の短辺部に配
置される。

【０００８】電磁結合装置１０は、図１５に拡大して示
すように、コイル２ａ，２ｂ，２ｃが巻回された磁性コ
ア３ａ，３ｂ，３ｃを、例えば銅板製のコア支持体２１
上に所定の配列で接着し、各コイルの末端を例えば銅板
製の外部リード２２に電気的に接続した後、これらを、
例えばＳｉＯ₂ フィラー入りのエポキシ樹脂２４にて一
体にモールドすることによって作製される。この構成に
おいては、全体を樹脂にてモールドしてあるため、外部
からの異物や水分の進入が無く、また、内部の部品が機
械的に保護されることから、より信頼性の高い電磁結合
装置とすることができる。

【０００９】前記の電磁結合装置１０が付設された非接
触メモリカード２０は、図１６に示すように、端末装置
３０に挿入されて使用される。端末装置３０には、その
側面部に非接触メモリカード２０の挿入口２５が設けら
れ、その奥に、非接触メモリカード２０に付設された電
磁結合装置１０と対向して信号のやり取りを行うための
端末側の電磁結合装置１０’が設置されている。この端
末側の電磁結合装置１０’も、各コイル部の配列が逆に
なっていることを除いて、前記の電磁結合装置１０と同
様に構成される。

【００１０】図１７に、非接触メモリカード２０側の電
磁結合装置１０と端末装置３０側の電磁結合装置１０’
との間で行われる電磁結合の様子を、端末装置３０より
非接触メモリカード２０に電力を供給する場合を例にと
って説明する。

【００１１】端末装置３０側の電磁結合装置１０’に内
蔵される電力用コイル２’に電流１１’が流れると、磁
性コア３’内に磁束１２’が発生する。発生した磁束
は、コアギャップＧｃを飛び越えて対岸の非接触メモリ
カード２０側の電磁結合装置１０に内蔵される磁性コア
３に流れ、これに巻線されたコイル２と鎖交して誘導電
流１１を発生する。これによって、非接触メモリカード
２０に電力を供給することができる。

【００１２】ところで、コアギャップ部は、磁性コア
３，３’に比べて比透磁率が１／１００〜１／１０００
と低いために磁気抵抗が大きく、磁束１２’の一部はコ
イル２と鎖交しない漏洩磁束１３，１３’となる。コイ
ル２’を励磁するときに発生する磁束１２’とコイル２
に鎖交する磁束の比を結合係数という。漏洩磁束１３
ａ，１３ｂの増加は結合係数を低下させるので、結合係
数を高くするためには、コアギャップのＧｃの存在をな
るべく小さくする必要がある。

【００１３】前記した従来構造の電磁結合装置１０，１
０’間においては、コアギャップＧｃが、２ｔ＋Ｇａで
表される。ここで、ｔはモールドの肉厚、Ｇａは電磁結
合装置１０，１０’の外形寸法誤差や位置合わせ誤差な
どにより必然的に発生するエアギャップである。エアギ
ャップＧａは、一般的に０．１〜０．２ｍｍ程度であ
り、モールドの肉厚ｔは、機械的強度及びモールド精度
を確保するために０．２ｍｍ前後が必要であることか
ら、従来構造の電磁結合装置１０，１０’間において
は、少なくとも０．５ｍｍ程度のコアギャップＧｃが発
生する。

【００１４】図１８に、電磁結合装置に内蔵される一般
的なサイズのコイル構成におけるコアギャップＧｃと結
合係数との関係を示す。この図から明らかなように、コ
アギャップＧｃ＝０．５ｍｍでの結合係数（電力の伝送
効率）は約０．３であり、従来構造の電磁結合装置１
０，１０’間においては、約３０％の電力しか伝送でき
ず、７０％のエネルギーをロスしていることが分かる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】前記したように、電力
用コイル部は、信号用コイル部に比べて、磁性コアが大
型にかつコイルの巻線数が多くされたり、複数個のコイ
ルの集合体から形成されるので、高レベルの漏洩磁束が
発生する。従来においても、電力用コイル部と信号用コ
イル部との間には、非磁性のスペーサ４ｉが設けられ、
信号用コイル部に与える電力用コイル部からの漏洩磁束
の悪影響の緩和が図られているが、例えば非接触メモリ
カード用の電磁結合装置等においては、コネクタの全長
に制限があるために、漏洩磁束の悪影響を防止するに十
分な大きさのスペーサ４ｉを各コイル部間に設定するこ
とは不可能である。このため、従来の電磁結合装置にお
いては、電力用コイル部からの漏洩磁束が信号用コイル
部より発生する磁気信号に重畳しやすく、正確な信号の
伝送が妨げられるおそれがある。

【００１６】本発明は、かかる従来技術の不備を解消す
るためになされたものであって、その目的は、小型にし
て信号の伝送特性に優れた電磁結合装置を提供するこ
と、並びにこのような電磁結合装置が搭載された非接触
メモリカードを提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、データ記憶用メモリと、電磁結合によ
り相手方装置と前記データ記憶用メモリとの間の信号の
送受信及び相手方装置からの電力の受給を行う電磁結合
装置とを備えた非接触メモリカードにおいて、前記電磁
結合装置を構成する信号用コイル部と電力用コイル部と
の間に、これら信号用コイル部及び電力用コイル部を構
成する磁性コアの表面よりも相手方コイル部側に突出す
る磁気シールド材を配置した。また、電磁結合装置に関
しては、信号用コイル部及び電力用コイル部を備え、電
磁結合により相手方信号用コイル部及び電力用コイル部
との間で信号の送受信及び電力の授受を行う電磁結合装
置において、前記信号用コイル部と電力用コイル部との
間に、これら信号用コイル部及び電力用コイル部を構成
する磁性コアの表面よりも相手方コイル部側に突出する
磁気シールド材を配置するという構成にした。

【００１８】

【作用】互いに電磁結合される２つの電磁結合装置に備
えられた夫々の磁気シールド材間のギャップと、信号用
コイル部及び電力用コイル部間で発生する磁気的相互干
渉（クロストーク）との間には密接な関係があり、ギャ
ップが小さいほどクロストークが２次関数的に減少す
る。一方、磁気シールド材の先端部を、信号用コイル部
及び電力用コイル部を構成する磁性コアよりも後方に配
置すると、磁気シールド材を設ける効果が失われる。よ
って、信号用コイル部と電力用コイル部との間に、これ
ら信号用コイル部及び電力用コイル部を構成する磁性コ
アの相手方コイル部との対向面よりも外側に突出するよ
うに磁気シールド材を設ければ、信号用コイル部と電力
用コイル部との間で発生するクロストークを緩和するこ
とができ、信頼性の高い信号伝送を実現できる。

【００１９】非接触メモリカードは、小型化及び薄形化
が要求されるので、これに搭載される電磁結合装置につ
いては、電力用コイル部と信号用コイル部との間に十分
な大きさのスペースを設けることはできない。前記のよ
うに、信号用コイル部と電力用コイル部との間に相手方
コイル部との対向面よりも外側に突出する磁気シールド
材を設けると、小さなスペースで十分なクロストーク低
減効果が得られるので、信頼性の高い信号伝送が可能な
非接触メモリカードを構築できる。

【００２０】

【実施例】

〈第１実施例〉図１〜図４を用いて、第１実施例に係る
電磁結合装置を説明する。図１は本例に係る電磁結合装
置の平面図、図２は信号もしくは電力伝送時における磁
束の様子を示す説明図、図３は高透磁率磁性板の厚みと
電磁結合装置のコアギャップと結合係数増加率の関係と
を示すグラフ図、図４は非接触メモリカードへの実装例
を示す斜視図である。

【００２１】図１に示すように、本例の電磁結合装置１
０は、コイル２ａが巻線された磁性コア３ａ、コイル２
ｂが巻線された磁性コア３ｂ、コイル２ｃが巻線された
磁性コア３ｃ、コイル２ｄが巻線された磁性コア３ｄ、
コイル２ｅが巻線された磁性コア３ｅ、コイル２ｆが巻
線された磁性コア３ｆ、コイル２ｇが巻線された磁性コ
ア３ｇ、コイル２ｈが巻線された磁性コア３ｈ、コイル
２ｉが巻線された磁性コア３ｉ、コイル２ｊが巻線され
た磁性コア３ｊをそれぞれスペーサ４ａ，４ｂ，４ｃ，
４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇ，４ｈ，４ｉ及び接着層（図示
省略）を介して連結し、作製された角形棒状のコイル集
合体４０の相手方電磁結合装置との対向面に、その全面
を覆い得る寸法及び形状に形成された板状の高透磁率磁
性板１を接着してなる。

【００２２】磁性コア３ａ〜３ｊは、図１に示すよう
に、平面形状が略コの字形に形成されており、中央部に
形成された巻線用の凹部を介してその両側に配置された
相手方の電磁結合装置との対向面が、同一平面状に形成
されている。これらの各磁性コア３ａ〜３ｊは、効率よ
く磁束を伝達するために、例えばＭｎ−Ｚｎフェライト
やＮｉ−Ｚｎフェライトなど、比透磁率が１００〜１０
００程度の高透磁率を有する磁性材料をもって形成され
る。コイル２ａ〜２ｊは、例えば絶縁材で被覆された銅
線を、前記磁性コア３ａ〜３ｊの巻線用凹部に巻回する
ことによって形成される。スペーサー４ａ〜４ｉは、隣
接するコイルを磁気的に干渉し合わない距離に保つため
に各コイル間に挿入されるものであって、例えばチタン
酸バリウムやチタン酸カルシウムなどの非磁性材によっ
て形成される。高透磁率磁性板１は、コアギャップ部の
磁気抵抗を緩和し、伝送効率を向上させるもので、例え
ばＭｎ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライトなどの
軟磁性金属酸化物の粉体を例えばＰＢＴ（ポリブチレン
テレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイ
ド）などの樹脂やオレフィン系、ウレタン系などのエラ
ストマー中に分散し、所定の寸法、形状に成形したもの
が用いられる。高透磁率磁性板１としては、比透磁率が
１以上の任意のものを用いることができるが、通常は１
〜３０に調整される。

【００２３】本例の電磁結合装置１０は、図２に示すよ
うに、端末装置側に備えられた電磁結合装置１０’と対
向に配置され、信号の送受信及び電力の供給が行われ
る。電力の供給時を例にとって、電磁結合装置１０，１
０’間の磁束の様子を説明すると、端末装置側の電磁結
合装置１０’の電力用コイル２’に励磁電流１１’が流
れると、この系が形成する磁路の磁気抵抗に応じた磁束
１２’が発生する。本例の電磁結合装置１０，１０’に
おいては、その対向面に、空気（比透磁率μ＝１）より
も比透磁率が高い高透磁率磁性板が配置されているた
め、当該部分に比透磁率が空気とほぼ同じモールド樹脂
が配置されている従来の電磁結合装置に比べて、コアギ
ャップＧｃの磁気抵抗が従来よりも小さくなり、より大
きな磁束１２’が発生する。また、コアギャップＧｃの
磁気抵抗が緩和されることから、コアギャップＧｃを飛
び越えてメモリカードに組み込まれた電磁結合装置１０
に内蔵される電力用コイル２に鎖交する磁束１２の割合
（結合係数）が従来よりも多くなる。よって、電力用コ
イル２にはより大きな誘導電流１１が発生し、電磁結合
に寄与しない漏洩磁束１３ａ，１３ｂの割合は減少す
る。高透磁率磁性板１の厚みｔは、機械的強度を確保す
る意味ではなるべく厚い方が良いが、必要以上に厚くす
ると漏洩磁束１３ａの磁路の磁気抵抗が小さくなり結合
係数が低下してしまうので、機械的強度が確保できる必
要最低限の厚みである約０．１５〜０．２５ｍｍ程度に
するのが望ましい。

【００２４】図３は、厚みｔが０．２５ｍｍで比透磁率
μが１０の高透磁率磁性板１を有する電磁結合装置と、
厚みｔが０．２５ｍｍで比透磁率μが３０の高透磁率磁
性板１を有する電磁結合装置におけるコアギャップＧｃ
と結合係数増加率の関係を示している。ここで、結合係
数増加率とは、高透磁率磁性板１が無い従来構造の電磁
結合装置と比較した場合の結合係数の増加率を意味す
る。

【００２５】この図から明らかなように、コアギャップ
Ｇｃが０．５ｍｍの時、すなわち電磁結合装置同志が密
着し、エアギャップＧａ（空間）が０の時、結合係数は
従来構造のほぼ２倍に増加する。また、エアギャップＧ
ａが電磁結合装置の外形寸法誤差や位置合わせ誤差など
により、必然的に０．１〜０．２ｍｍ程度発生すると考
えると、実際の信号及び電力のやり取りはコアギャップ
Ｇｃ＝０．６〜０．７ｍｍで行われる。よって、この場
合は、比透磁率μが１０の高透磁率磁性板１を有する電
磁結合装置の方が、比透磁率μが３０の高透磁率磁性板
１を有する電磁結合装置よりも結合係数増加率を上回
り、従来より４０％前後改善されるので適当である。か
ように、好適な高透磁率磁性板１の比透磁率μは、高透
磁率磁性板１の厚みやコイル構成によっても変化するの
で、これらを考慮して、１以上の適当な値を選択するこ
とが望ましい。

【００２６】図４に、前記のように構成された電磁結合
装置のマルチチャンネル非接触メモリカードへの実装例
を示す。本例においては、電磁結合装置１０が、メモリ
ＩＣ（例えばＳＲＡＭ）９ａ，９ｂ，９ｃやデータ保存
用電池８などの電子部品が実装されたプリント基板５の
短辺側の端部に配置されている。そして、これらの電磁
結合装置１０及びプリント基板５が、カードフレーム６
及びカード銘板７から構成されるカードケース内に納め
られ、非接触メモリカードとなる。なお、電磁結合装置
１０の対向面に付設された高透磁率磁性板１は、カード
ケースに形成された窓孔より外部に向けて露出され、そ
の設定位置は、カードフレーム６及びカード銘板７の端
面と同一か、これよりもやや突出するように調整され
る。

【００２７】本例の電磁結合装置は、互いに電磁結合さ
れる２つの電磁結合装置の対向面に、比透磁率が１より
も大きい磁性材料からなる高透磁率磁性板１を配置した
ので、コアギャップ部Ｇｃにおける比透磁率が向上し、
漏洩磁束が低減される結果、信号用コイル部及び電力用
コイル部の伝送効率が向上する。よって、信号用コイル
部及び電力用コイル部の小型化を図ることができ、設計
の容易化と、より一層の多チャンネル化による非接触型
メモリカードの高機能化とが可能になる。また、１枚の
高透磁率磁性板１で、全ての信号用コイル部及び電力用
コイル部の対向面を覆う構成にしたので、この高透磁率
磁性板１が保護板としての機能を発揮し、異物が衝合す
ることによるコイルの断線やコイル集合体４０の破損を
防止できる。さらには、信号用コイル部、電力用コイル
部及び高透磁率磁性板１をカードフレーム６及びカード
銘板７に接着すれば、外部からの水分の侵入を防止する
こともできる。

【００２８】なお、前記実施例においては、非接触メモ
リカードに備えられた電磁結合装置１０と端末装置に備
えられた電磁結合装置１０’との双方に高透磁率磁性板
１を設けたが、いずれか一方にのみ当該高透磁率磁性板
１を付設した場合にも伝送効率の改善に効果がある。

【００２９】また、前記実施例においては、コイル集合
体４０の対向面の全体を覆う形状に高透磁率磁性板１を
形成したが、外部からの水分の侵入や異物の侵入が問題
にならない場合においては、高透磁率磁性板１をコイル
集合体４０の対向面よりも小型に形成することもでき
る。

【００３０】その他、電磁結合装置１０，１０’を構成
する各部の形状、寸法、材質等については、前記実施例
に拘らず、任意に設計できる。例えば、前記実施例にお
いては、電磁結合装置１０，１０’として、信号用コイ
ル部と電源用コイル部とを一体に形成したが、これらの
各コイル部を独立の別体に構成することもできる。ま
た、前記実施例においては、各コイル部を構成する複数
個の磁性コア及びこれに巻線されたコイルを一体に形成
したが、これら個々の磁性コア及びコイルを独立の別体
に構成することもできる。

【００３１】〈第２実施例〉図５及び図６を用いて、本
発明の第２実施例を説明する。図５は本実施例に係る電
磁結合装置の実装状態を示す要部平面図、図６は非接触
メモリカードの部品構成を示す分解斜視図である。

【００３２】図５から明らかなように、本例の電磁結合
装置は、コイル集合体４０の対向面に付設される高透磁
率磁性板１を、カードケースの側端部まで延長したこと
を特徴とする。本例にあっては、コイル集合体４０の先
端面が、カードフレーム６及びカード銘板７の端面と同
一平面上に配置される。高透磁率磁性板１は、予めコイ
ル集合体４０の先端面に接着しておき、コイル集合体４
０及びプリント基板５をカードフレーム６及びカード銘
板７から構成されるカードケース内に収納した後に、当
該高透磁率磁性板１の両端部をカードケースの端面に接
着することもできるし、高透磁率磁性板１を有しないコ
イル集合体４０及びプリント基板５を前記カードケース
内に収納した後に、当該高透磁率磁性板１を前記コイル
集合体４０及びカードケースの端面に接着することもで
きる。その他の部分については、第１実施例の電磁結合
装置と同じであるので、対応する部分に同一の符号を付
して説明を省略する。

【００３３】本例の電磁結合装置は、第１実施例に係る
電磁結合装置と同様の効果を奏するほか、高透磁率保護
板１をカードケースの外側に設置したため、カードケー
スを完全な密閉構造とすることができ、水分等の侵入を
防止できるので、非接触メモリカードをより信頼性の高
いものにできる。

【００３４】〈第３実施例〉図７は、第３実施例に係る
電磁結合装置の実装状態を示す要部平面図である。本例
の電磁結合装置は、それに内蔵される電力用コイル部と
信号用コイル部にそれぞれ異なる比透磁率を有する高透
磁率磁性板１ａ及び１ｂを設置したことを特徴とする。

【００３５】信号用コイル２ａ〜２ｉは、隣接コイル間
の磁気的相互干渉が発生する危険性があることから、信
号のクロストークが無視できる程度まで、スペーサ４ａ
〜４ｇによって各コイル間を空間的に分離している。と
ころが、信号用コイル部に高透磁率磁性板を配置する
と、コアギャップ部の磁気抵抗が緩和され、信号の転送
効率が向上すると同時に、隣接コイル間の磁気的相互干
渉を強め、信号のクロストークが起りやすくなる。その
ため、本実施例では、電力用コイル部と対向する部分に
は、必要な電力の伝送ができるように、比透磁率が大き
な第１の高透磁率磁性板１ａを配置すると共に、信号用
コイル部と対向する部分には、信号の転送効率を向上す
ると同時に信号のクロストークを防止すべく、比透磁率
が第１の高透磁率磁性板１ａに比べて小さな第２の高透
磁率磁性板１ｂを配置してある。

【００３６】なお、前記第１の高透磁率磁性板１ａ及び
第２の高透磁率磁性板１ｂは、それぞれ独立の別体に形
成することもできるし、一体に形成することもできる。
また、本例の電磁結合装置においても、前記第２実施例
に係る電磁結合装置と同様に、高透磁率磁性板１ａ，１
ｂをコイル集合体４０よりも長尺に形成し、カードケー
スの外側に設置することもできる。その他の部分につい
ては、第１実施例の電磁結合装置と同じであるので、対
応する部分に同一の符号を付して説明を省略する。

【００３７】本例の電磁結合装置は、第１及び第２実施
例に係る電磁結合装置と同様の効果を奏するほか、電力
用コイル部と信号用コイル部とで高透磁率磁性板１の比
透磁率を変えたため、電力及び信号の転送効率を向上で
きると同時に、信号のクロストークを防止できる。

【００３８】〈第４実施例〉図８は、第４実施例に係る
電磁結合装置の実装状態を示す要部平面図である。本例
の電磁結合装置は、それに内蔵される電力用コイル部に
のみ高透磁率磁性板１を配置し、信号用コイル部には非
磁性の保護板１４を配置したことを特徴とする。

【００３９】電力用コイル部には、小型のコイルで必要
な電力の供給を可能にするために高透磁率磁性板１を必
要とするが、信号用コイル部については、巻線数や磁性
コアの大きさ及び材質等を調整することによって、高透
磁率磁性板１を備えなくても信号の送受信を安定に行え
る場合がある。また、信号用コイル部に高透磁率磁性板
１を備えると、前記したように隣接する各信号用コイル
間の磁気的相互干渉によって、信号のクロストークを発
生する場合がある。そのため、本実施例では、電力用コ
イル部と対向する部分には、必要な電力の伝送ができる
ように、比透磁率が１よりも大きな高透磁率磁性板１を
配置すると共に、信号用コイル部と対向する部分には、
比透磁率が空気と同じく約１の非磁性の保護板１４を配
置してある。非磁性保護板１４としては、例えば高透磁
率磁性板１と同じ厚さのポリエチレンテレフタート板や
ポリカーボネート板などの機械特性、耐候性に優れる樹
脂板が好適である。

【００４０】なお、高透磁率磁性板１及び非磁性保護板
１４は、それぞれ独立の別体に形成することもできる
し、一体に形成することもできる。また、本例の電磁結
合装置においても、前記第２実施例に係る電磁結合装置
と同様に、高透磁率磁性板１及び非磁性保護板１４をコ
イル集合体４０よりも長尺に形成し、カードケースの外
側に設置することもできる。その他の部分については、
第１実施例の電磁結合装置と同じであるので、対応する
部分に同一の符号を付して説明を省略する。

【００４１】本例の電磁結合装置は、第１及び第２実施
例に係る電磁結合装置と同様の効果を奏するほか、電力
用コイル部にのみ高透磁率磁性板１を設け、信号用コイ
ル部には非磁性の保護板１４を設けたので、電力の転送
効率を向上できると同時に、信号のクロストークを防止
できる。

【００４２】〈第５実施例〉図９〜図１２を用いて、第
５実施例に係る電磁結合装置を説明する。図９は電力受
信側の電磁結合装置と電力供給側の電磁結合装置の結合
状態の要部平面図、図１０は本例に係る電磁結合装置の
効果を示すグラフ図、図１１は電源用コイルから磁気シ
ールド用金属板までの距離と電源ノイズとの関係を示す
グラフ図、図１２は電源用コイルから磁気シールド用軟
磁性体までの距離と電源ノイズとの関係を示すグラフ図
である。本例の電磁結合装置は、図９に示すように、そ
れに内蔵される電力用コイル部と信号用コイル部との間
に、磁気シールド板５１，５２を設けたことを特徴とす
る。

【００４３】電力供給側の電磁結合装置の電力用コイル
部を構成する磁性コア３ｊは、信号用コイル部を構成す
る磁性コア３ａ，３ｂ，３ｃ，・・・に比べて大型に形
成され、電力用コイル部を構成するコイル２ｊは、信号
用コイル部を構成するコイル２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・
に比べて巻線数が多い。したがって、当該電力供給側の
電磁結合装置の電力用コイル部からは多くの漏洩磁束が
発生するので、これを放置すると、信号用コイル部より
発生する磁気信号に電力用コイル部からの漏洩磁界が重
畳して、正確な信号の伝送が妨げられるおそれがある。
そのため、本実施例では、電力用コイル部と信号用コイ
ル部との間に磁気シールド板５１，５２を設け、漏洩磁
束の影響を除去あるいは緩和している。

【００４４】電力用コイル部側の磁気シールド板５１
は、例えばセンダスト、パーマロイ、銅、アルミニウ
ム、カーボン、超伝導特性を有する金属酸化物など、渦
電流損の大きい、すなわち抵抗率の小さい導電性材料に
よって構成される。これに対して、信号用コイル部側の
磁気シールド板５２は、例えばＭｎ−Ｚｎフェライト等
の軟磁性体、あるいはこのＭｎ−Ｚｎフェライト等の軟
磁性体と紙等の非磁性体との積層体など、磁束を吸収し
やすい高透磁率材料をもって形成される。

【００４５】これら２つの磁気シールド板５１，５２の
先端部５１ａ，５２ａは、磁性コア３ａ，３ｂ，３ｃ，
・・・の相手方電磁結合装置との対向面より外向きに突
出して形成される。その理由を、図１０を用いて説明す
る。

【００４６】図１０は、互いに結合された２つの電磁結
合装置に備えられた磁気シールド板５１，５２と５
１’，５２’との間のギャップＧｓの大きさと信号用コ
イル部に流入する電源ノイズとの関係を示すものであ
り、互いに結合される電力用コイル部の磁性コアの間隔
及び信号用コイル部の磁性コアの間隔Ｇｃを、０．５ｍ
ｍとして測定したものである。

【００４７】この図から明らかなように、ギャップＧｓ
の大きさが、相対向に配設された磁性コア間のギャップ
Ｇｃよりも小さい場合、すなわち、磁気シールド板５
１，５２の先端部５１ａ，５２ａが磁性コア３ａ，３
ｂ，３ｃ，・・・の相手方電磁結合装置との対向面より
外向きに突出している場合には、クロストークによるノ
イズの減少が顕著になり、ギャップＧｓを小さくするほ
ど、クロストークの減少に効果がある。これは、電源コ
イルから発生する磁力線のうち、信号用コイルに向かう
磁力線を、磁気シールド板５１，５２が遮断することに
基づく。ギャップＧｓを０．５ｍｍ以下にすると、クロ
ストークによるノイズを−２０ｄＢ以下にすることがで
きる。クロストークによるノイズを−２０ｄＢ以下にで
きれば、信号の検出系を工夫することによってこれを除
去できるので、実用上クロストークによるノイズが問題
にならなくなる。

【００４８】前記２つの磁気シールド板５１，５２のう
ち、渦電流損の大きな金属材料によって構成される第１
の磁気シールド板５１は、図９及び図１１から明らかな
ように、ノイズの発生源である電源用コイル部を構成す
る磁性コア３ｊまでの距離ｄ₁ が小さいほど、信号用コ
イル部を構成する磁性コア３ａ等に流入する電源ノイズ
が小さくなるので、磁性コア３ｊに対してより近接した
位置に設置することが好ましい。これに対して、磁束を
吸収しやすい材料をもって形成される第２の磁気シール
ド板５２は、図９及び図１２から明らかなように、電源
用コイル部を構成する磁性コア３ｊまでの距離ｄ₁ が大
きいほど、信号用コイル部を構成する磁性コア３ａ等に
流入する電源ノイズが小さくなるので、磁性コア３ｊに
対してより離隔した位置に設置することが好ましい。

【００４９】したがって、ノイズの発生源である電源用
コイル部と信号用コイル部との間に、第１の磁気シール
ド板５１、第２の磁気シールド板５２の順に配置するこ
とが、ノイズの低減に最も有効である。

【００５０】但し、磁束を吸収しやすい材料からなる第
２の磁気シールド板５２を電力用コイル部側に、渦電流
損の大きな金属材料からなる第１の磁気シールド板５１
を信号用コイル部側に配置しても、ある程度のノイズ低
減効果は得られるので、必要によっては、このように各
磁気シールド板５１，５２を配置することもできる。ま
た、前記第５実施例においては、２つの磁気シールド板
５１，５２を各コイル部間に備えたが、電力用コイル部
から発生する漏洩磁束の大きさ及び周波数によっては、
いずれか一方の磁気シールド板を備えれば足りる。さら
には、上記実施例では、電力受信側と電力供給側の双方
に磁気シールド板を設けたが、電力供給側にのみ磁気シ
ールド板を設ける構成にしても、クロストークの低減に
十分な効果がある。

【００５１】本例の電磁結合装置も、例えば図４に示す
ような非接触メモリカードに実装される。実装方法につ
いては、前記第１実施例と同じである。また、電磁結合
装置を構成する各部の形状、寸法、材質等についても、
前記第１実施例と同様に、任意に設計できる。例えば、
信号用コイル部と電源用コイル部と磁気シールド板５
１，５２を一体に形成することもできるし、これらを独
立の別体に構成することもできる。また、信号用コイル
部を構成する複数個の磁性コア及びこれに巻線されたコ
イルを一体に形成することもできるし、これらを独立の
別体に構成することもできる。さらに、第１〜第４実施
例の欄に記載したように、電力用コイル部及び信号用コ
イル部の相手方電磁結合装置との対向面に、高透磁率磁
性板及び／又は非磁性の保護板を選択的に取り付けるこ
ともできる。

【００５２】なお、本発明の電磁結合装置は、非接触メ
モリカードに搭載されるほか、他の任意の電子装置に応
用することもできる。

【００５３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、信
号用コイル部と電力用コイル部との間に、その先端部
が、前記信号用コイル部及び電力用コイル部を構成する
磁性コアの他方の電磁結合装置との対向面よりも突出す
る磁気シールド材を設けたので、信号用コイル部と電力
用コイル部との間で発生するクロストークを緩和でき
る。よって、小型にして信頼性の高い信号伝送が可能な
非接触メモリカード及びこのような電子装置に応用され
る電磁結合装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る電磁結合装置の平面図であ
る。

【図２】第１実施例に係る電磁結合装置の信号もしくは
電力伝送時の磁束の様子を示す説明図である。

【図３】高透磁率磁性板との厚みと電磁結合装置のコア
ギャップと結合係数増加率との関係を示すグラフ図であ
る。

【図４】第１実施例に係る電磁結合装置の実装例を示す
斜視図である。

【図５】第２実施例に係る電磁結合装置の実装例を示す
要部平面図である。

【図６】非接触メモリカードの部品構成を示す分解斜視
図である。

【図７】第３実施例に係る電磁結合装置の実装例を示す
要部平面図である。

【図８】第４実施例に係る電磁結合装置の実装例を示す
要部平面図である。

【図９】第５実施例に係る電磁結合装置の要部平面図で
ある。

【図１０】第５実施例に係る電磁結合装置の効果を示す
グラフ図である。

【図１１】電源用コイルから磁気シールド用金属板まで
の距離と電源ノイズとの関係を示すグラフ図である。

【図１２】電源用コイルから磁気シールド用軟磁性体ま
での距離と電源ノイズとの関係を示すグラフ図である。

【図１３】従来例に係る電磁結合装置を備えた非接触メ
モリカードの電子部品実装状態を示す斜視図である。

【図１４】電磁結合装置を備えた非接触メモリカードの
斜視図である。

【図１５】従来例に係る電磁結合装置の要部透視図であ
る。

【図１６】非接触メモリカードに備えられた電磁結合装
置と端末装置内に備えられた電磁結合装置との結合状態
を示す透視図である。

【図１７】従来例に係る電磁結合装置間の電磁結合の様
子を示す説明図である。

【図１８】コアギャップの大きさと磁気結合係数との関
係を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１高透磁率保護板２ａ〜２ｊコイル３ａ〜３ｊ磁性コア４ａ〜４ｉスペーサ５プリント基板６カードフレーム７カード銘板１０電磁結合装置１１電流１２コネクタ１３漏洩磁束

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】データ記憶用メモリと、電磁結合により
相手方装置と前記データ記憶用メモリとの間の信号の送
受信及び相手方装置からの電力の受給を行う電磁結合装
置とを備えた非接触メモリカードにおいて、前記電磁結
合装置を構成する信号用コイル部と電力用コイル部との
間に、これら信号用コイル部及び電力用コイル部を構成
する磁性コアの表面よりも相手方コイル部側に突出する
磁気シールド材を配置したことを特徴とする非接触メモ
リカード。
【請求項２】請求項１に記載の非接触メモリカードに
おいて、前記信号用コイル部及び電力用コイル部並びに
前記磁気シールド材が、一体に組立てられていることを
特徴とする非接触メモリカード。
【請求項３】請求項１に記載の非接触メモリカードに
おいて、前記信号用コイル部及び電力用コイル部並びに
前記磁気シールド材が、夫々独立の別体に構成されてい
ることを特徴とする非接触メモリカード。
【請求項４】請求項１に記載の非接触メモリカードに
おいて、前記信号用コイル部及び電力用コイル部のう
ち、少なくともいずれか一方のコイル部が、夫々独立の
別体に形成された複数個の磁性コアと各磁性コアに巻線
された複数個のコイルとをもって構成されていることを
特徴とする非接触メモリカード。
【請求項５】請求項１，２，３のいずれかに記載の非
接触メモリカードにおいて、前記磁気シールド材とし
て、抵抗率の小さい導電性材料及び高透磁率材料のうち
の少なくともいずれか一方を用いたことを特徴とする非
接触メモリカード。
【請求項６】請求項１，２，３のいずれかに記載の非
接触メモリカードにおいて、前記磁気シールド材は、抵
抗率の小さい導電性材料から構成される第１のシールド
板と、高透磁率材料から構成される第２のシールド板と
から構成され、前記第１のシールド板を電力用コイル部
側に、前記第２のシールド板を信号用コイル部側に配置
したことを特徴とする非接触メモリカード。
【請求項７】請求項５又は６のいずれかに記載の非接
触メモリカードにおいて、前記高透磁率材が、高透磁率
磁性材料と非磁性材料との積層体によって構成されてい
ることを特徴とする非接触メモリカード。
【請求項８】請求項１に記載の非接触メモリカードに
おいて、前記電力用コイル部及び信号用コイル部の相手
方コイル部との対向面に、磁性材料又は非磁性材料から
なる保護板を設けたことを特徴とする非接触メモリカー
ド。
【請求項９】請求項１に記載の非接触メモリカードに
おいて、前記電力用コイル部の相手方電力用コイル部と
の対向面に、比透磁率が１よりも大きい磁性材料からな
る高透磁率保護板を設けたことを特徴とする非接触メモ
リカード。
【請求項１０】信号用コイル部及び電力用コイル部を
備え、電磁結合により相手方信号用コイル部及び電力用
コイル部との間で信号の送受信及び電力の授受を行う電
磁結合装置において、前記信号用コイル部と電力用コイ
ル部との間に、これら信号用コイル部及び電力用コイル
部を構成する磁性コアの表面よりも相手方コイル部側に
突出する磁気シールド材を配置したことを特徴とする電
磁結合装置。
【請求項１１】請求項１０に記載の電磁結合装置にお
いて、前記磁気シールド材として、金属材及び高透磁率
材のうちの少なくともいずれか一方を用いたことことを
特徴とする電磁結合装置。
【請求項１２】請求項１０に記載の電磁結合装置にお
いて、前記磁気シールド材は、抵抗率の小さい導電性材
料から構成される第１のシールド板と、高透磁率材料か
ら構成される第２のシールド板とから構成され、前記第
１のシールド板を電力用コイル部側に、前記第２のシー
ルド板を信号用コイル部側に配置したことを特徴とする
非接触メモリカード。
【請求項１３】請求項１１又は１２のいずれかに記載
の電磁結合装置において、前記高透磁率材が、高透磁率
磁性材料と非磁性材料との積層体によって構成されてい
ることを特徴とする電磁結合装置。
【請求項１４】請求項１０に記載の電磁結合装置にお
いて、前記電力用コイル部及び信号用コイル部の相手方
コイル部との対向面に、磁性材料又は非磁性材料からな
る保護板を設けたことを特徴とする電磁結合装置。
【請求項１５】請求項１０に記載の電磁結合装置にお
いて、前記電力用コイル部の相手方電力用コイル部との
対向面に、比透磁率が１よりも大きい磁性材料からなる
高透磁率保護板を設けたことを特徴とする電磁結合装
置。