JPS61103284A

JPS61103284A - カ−ド状電子機器用電磁変換トランス及びその製造方法

Info

Publication number: JPS61103284A
Application number: JP59225605A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Shimozawa; 下澤　清
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1984-10-25
Filing date: 1984-10-25
Publication date: 1986-05-21
Also published as: JPH0554155B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の技術分野］本発明はカード状で集積回路を搭載した薄型電子機器と
、例えばキャッシュディスペンサのようにこの薄型電子
機器との結合によって一定のサービスを提供したりある
いは当該１０カードをメモリとして使用する外部装置と
の間における電磁変換トランス及びその製造方法に関す
るものである。

［発明の技術的背景とその問題点］従来このような薄型電子機器と外部装置との結合は、コ
ネクタにより行われていた。すなわち、コネクタには接
点が設けられ、ＩＣカードと外部装置双方の接点を機械
的に押し付けることによってその接触・を保障し、電力
の供給や情報の送受を行ってきた。

しかし、コネクタの接点は使用環境の悪化により劣化し
てその接触抵抗が増大し、信号の送受や電力の伝送特性
が低下するという問題がある。

これに対し、薄型電子機器と外部装置とを非接触接続と
すれば上述したような問題は解決される。

そこで、薄型電子機器側で必要な電力の供給をこの薄型
電子機器自体に電池を内蔵させることによって行い、か
つ、信号の送受をホトカプラ等を用いて行う方法が考え
られる。

しかしながら、薄型電子機器の電力確保を内蔵電池によ
り行う場合、電池の電圧低下に伴いやはｊ□′ｌ＋１　
　　　　つ信号の伝送特性も悪くなるという問題が生じ
る。

また、信号送受にホトカプラを用いる場合には、ホトカ
プラが使用環境（例えば昼と夜など）によって動作の仕
方が異なり誤伝送を招くおそれかあり、これを解決する
ために感度設定に工夫をこらさなければならない等の問
題があり、いずれも好ましくない。

［発明の目的］本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、薄型電
子機器側に電力確保手段を内蔵する必要がなく、かつ、
低周波から高周波に至るまでの広範囲に亘って信号や電
力の伝送を非接触結合状態で良好に行うことができるカ
ード状電子機器用電磁変換トランス及びその製造方法を
提供することを目的とするものである。

［発明の概要］上記目的を達成するための本発明の概要は、カード状の
基盤に集積回路を搭載した薄型電子機器と、この薄型電
子機器を所定の受部に結合させた状態で当該薄型電子機
器との間で信号の送受を行い、ヵ、っ□□□。□。、ヵ
、□うヵ　　ｉ−ド状電子機器用電磁変換トランスにお
いて、外部装置側には一部に空隙を有するコアとこのコ
アに巻回され、かつ空隙に臨ませて対向配置したシート
状の一部コイルを備え、薄型電子機器側にはシート状の
二次コイルとこの二次コイルの中央部に位置する薄型磁
性体とを埋設し、薄型電子機器を外部装置に結合させた
状態で一部コイルと二次コイルとが近接配置され、かつ
、前記コアと薄型磁性体とにより閉磁路を形成するよう
にしたこと及び断面Ｈ状の一対のボビンを同軸上に対向
配置し、それぞれに巻線を施してシート状の一部コイル
を形成した侵、両ボビンの位置関係を反転させた状態で
この両ボビンをそれぞれ外部装置側に設置されるコアの
空隙に臨ませつつ対向配置することを特徴とするもので
ある。

［発明の実ｍ例１以下に本発明の原理及びこの原理を実現するための実施
例を詳細に説明する。

第２図は本発明の原理を示すもので、同図（ａ　）に示
す゛澄…変換トランス１０Ａは、カード状の薄型電子機
器の厚さと同等又は若干大きいく例えばｉｍｍ稈度１空
隙Ｇを一部に有する磁性材料（例えばフェライト）から
なるコア１と、このコア１を形成する一方の側片１Ａに
巻回した一部コイルー２と、前記薄型電子機器に埋設さ
れたシート状の二次コイル３及びこの二次コイル３の中
央部に位置する薄型磁性体４から成る二次コイル部５と
から構成されている。

そして、同図＜ａ　）に示すように薄型電子機器をコア
１の空隙Ｇに結合させた状態では、薄型磁性体４が空隙
Ｇの対向面の間に挾まれるようになっている。

この電磁変換トランス１０Ａの等価回路を第３図に示す
。尚、−次コイル２は線径０．１４＋ｎで巻数を１００
に、二次コイル３は線径０．１）１）１）で巻数を１０
０にそれぞれ設定し、このときの−次コイル２の駆動イ
ンピーダンスは６００（Ω）、二次コイル３の負荷イン
ピーダンスは６００（Ωであるとする。また、−次］イ
ル２のインダクタンスは６．２８　（＋ａ　１−１）　
、二次コイル３のインダクタンスは５．０　（ｎ＋　Ｈ
）であるものとする。

この電磁変換トランス１０Ａの減衰量−周波数特性（こ
れを「Ｐ　ａ　Ｊとする）を第４図に示す。

尚、同図は横軸に周波数を対数目盛で、縦軸に減衰量を
平等目盛で示すものである。

次に、第２図（ｂ）は別の構造のＴｉ１ａ変換トランス
１０Ｂを示すものである。尚、第２図（ａ　）に示すも
のと同一機能を有するものには同一符号を付し、その詳
細な説明は省略する。第２図（Ｃ）。

（ｄ　）の説明においても同様とする。

この電磁変換トランス１０Ｂが第２図（ａ　＞に示すも
のと異なる点は、コア１の両側片１Ａ、１Ｂに５０回づ
つ巻線し、これらを加極性となるように直列接続して一
部コイル２を形成したことである。この−次］イル２の
インダクタンスを５゜５８（ｍｌ−１）とする。このＭ
　ｆｉ！変換トランス１０Ｂの等価回路は第３図で表わ
すことができ、また、その減哀噂−周波数特性（これを
ｒＰｂＪとする）を第４図に示す。

９・％：　　　　　　第２図（Ｃ）は、さらに別の電磁
変換トランス１０Ｃを示すものである。

この電磁変換トランス１０Ｇは間隙Ｇを形成するコア１
の対向片にそれぞれ５０回づつ巻線し、これらを加極性
となるように直列接続して一部コイル２を形成している
。この場合の一部コイル２のインダクタンスを４．２（
ｍＨ）とする。また、この電磁変換トランス１０Ｇの等
価回路は第３図で表わすことができ、減衰量−周波数特
性（これをｌＦ’ｃＪとする）を第４図に示す。

第２図（ｄ　）は本発明の原理としての電磁変換トラン
ス１０を示すものである。この電磁変換トランス１０は
、間隙Ｇを形成するコア１の対向面に可能な限り接近さ
せかつ対向面と平行になるように一対のシート状コイル
を巻線しく巻数はそれぞれ５０）、これらを加極性とな
るように直列接続して一部コイル２を形成したものであ
る。この−次コイル２のインダクタンスを４．３８　（
ｍ　Ｈ）とする。

この電磁変換トランス１０の等価回路は第３図で表わす
ことができ、また、その減衰量−周波数　　　　ｉ特性
（これを「ＰＯ」とする）を第４図に示す。

このような各電磁変換トランス１０Ａ、ＩＯＢ。

１０Ｇ、１０Ｇの各−次］イル２の巻線方法の相違は、
それぞれの減衰量−周波数特性の顕署な相違となって表
われる。すなわち、第４図に示す各特性ｒ’ａ　、　Ｐ
ｂ　、　Ｐｃ　、　Ｐｏのうち、特にｒＰｏ　Ｊが５０
にトＩＺ〜３００ｋＨｚに亘り極めＣ低い減衰量を示し
、第２図（ｄ　＞に示すものが薄型電子様器用の広帯域
の電磁変換トランスとして好適であることが理解できる
。

次に、前記電磁変換トランス１０の１次コイル２とコア
１の間隙Ｇとの位置関係について説明する。

第５図に示すように電磁変換トランス１０の二次コイル
２を構成する２個のシート状コイルを２Ａ、２Ｂとし、
この両シート状コイル２Ａ、２Ｂのコア１の間隙Ｇを形
成する対向面からの距離を乏とする。

１　＝Ｏｍｍ、　２＋ａｍ、　４ｍｍ、　１０ｍｍとし
ｌ〔場合のそれぞれの減哀邑−周波数特性（Ｑｏ　、Ｑ
ｌ、Ｑ２　。

Ｑａ、Ｑ＋ｏ）を第６図に示す。

第６図から明らかなように特性ＱＯ１すなわち、１＝０
とした場合の特性が５０ｋＨｚから３００ｋＨｚ以上に
亘り極めて低い減衰量を示し、最も低損失であることが
理解できる。

このような間隙Ｇに可能な限りシート状コイル２Ａ、２
Ｂを接近させた方が良好な結果が得られる理由を以下に
考察する。

一般に第５図に示すような電磁変換トランス１０のイン
ダクタンスしは、下記（１）式で表わすことができる。

し＝（４πμｉ　Ｎ２）／Ｃｔ　Ｘｌ０−’＝　＜４π
μｉ　Ｎ２　）／Σ（Ｚｅ／Ａｅ）ＸＩＯ−９・・・・
・・（１）ここに、μｉはコア１の実効透過率、Ｎはコイルの巻数
、Ｃｒはコア定数（コアのリラクタンス）、ｌｅは磁路
長、Ａｅはコア１の断面積である。

上記（１）式において、磁路長１ｅを除く他の要素を不
変とした場合、インダクタンスＬは磁路長芝ｅの大小に
よりその値が変化する。

そして、前記距離乏が大きいほど実質的な磁路長ｊｅが
小さくなる（これはシート状コイル２Ａ。

２Ｂとシート状の二次コイル３との間のリーケージフラ
ックスに起因するものと考えられる。）ので、インダク
タンスＬが見掛上大きく＜ｒりこれに伴ない減哀喰ち増
加することになる。

したがって、インダクタンスＬを小さくし減衰喰を１氏
くするためには、シート状コイル２Ａ、２Ｂを可能な限
り間隙Ｇ側に接近させリーケージフラックスを減少させ
るようにすればよいことが見出される。

次に上記原理に基づく本考案の実施例を第１図（ａ）、
（ｂ）を参照して説明する。

同図に示す？ｒｉ磁変換トランス２０は、キャッシュデ
ィスペンサ等の外部装置の所定の位置に配置された薄型
電子機器が挿入可能な空隙Ｇを有するコア１と、このコ
ア１の空隙Ｇを形成する対向片にそれぞれ嵌着された一
対の鼓状のボビン２１Ａ。

２１Ｂと、この両ボビン２１Ａ、２１Ｂにそれぞれ巻回
され、加極性となるように直列接続された“ｉ′　　、
−Ｆ、ア、イ、。２□、２８カ１５、−ヶ、イ２．２と
、第５図に示すものと同様な構成からなる二次コイル部
５とから構成されている。

鼓状のボビン２１Ａ、２１Ｂは、第１図（ａ）。

（ｂ）に示すようにシート状コイル２Ａの各巻回部２２
．２２の両側に、一方は厚く他方は薄い側板部２３Ａ、
２３Ｇ、側板部２３Ｂ、２３Ｄを有し、かつ、中心部に
はコア１に嵌着可能な複孔２４が設けられている。また
、厚いほうの側板部２３Ａ。

２３Ｇには導電性を有するビン２５．２５の一部が埋設
され、このビン２５に巻回部２２．２２に巻回したシー
ト状コイル２△、２Ｂの一端がそれぞれ半田付は等で接
続されている。

そして、両ビン２５．２５には可撓性を有する接続１２
６の両端が半田付は等で接続され、これにより両シート
状コイル２Ａ、２Ｂは加極性となるように直列接続され
ている。

また、両ボビン２１Ａ、２１Ｂの薄いほうの側板部２３
８．２３０はそれぞれ空隙Ｇ側に臨ませて対向配置され
ており、これにより両ボビン２１Ａ、２１Ｂにそれぞれ
巻回されたシート状コイル２Ａ、２Ｂが可能な限り空隙
Ｇ側に接近し、かつ１、対向配置づる１８成となってい
る。

上記構成の電磁変換トランス２０は、既述した１３！　
１）！から明らかなように、薄型電子機器を外部装置に
結合した状態において、シート状の二次コイル３を挾む
ような形で一部コイル２の両シート状コイル２Ａ、２Ｂ
が対向配置されるものであり、か′〕、二次コイル部５
の薄型磁性体４がコア１の空隙Ｇに位置してこのコア１
とともに閉磁路を形成するものであるから、リーケージ
フラックスが少なく実質的な磁路長避ｅが大きくなって
、インダクタンスが小さく減衰ｍの少ない良好な特性を
得ることができる。

次に前記電磁変換トランス２０の製）開方法の一例を第
７図を参照して説明する。

まず、予め接続線２６により両ビン２５．２５間を電気
的に接続した両ボビン２１Ａ、２１Ｂを、巻線機の回転
ロッド２７に！Ａ着する。この場合、両ボビン２１Ａ、
２１Ｂの厚いほうの側板部２３Ａ、２３Ｇが接近して対
向配置されるように両ボビン２１Ａ、２１Ｂの回転ロッ
ド２７に対する装着方向を設定する。これは、もし薄い
ほうの側板部２３Ｂ、２３Ｄを近接配置させた場合、ビ
ン２５．２５間に予め接続されている接続線２６のため
両ボビン２１Ａ、２１Ｂの各巻回部２２．２２に対する
連続巻きが不可能となるからである。

このようにして、回転ロッド２７に両ボビン２ＩＡ、２
１Ｂ装着した後、第７図（ｂ）に示すように巻線機によ
り各巻回部２２．２２に対し巻線を施し、シート状コイ
ル２Ａ、２Ｂを形成する。

このシート状コイル２Ａ、２Ｂの線材の線径や巻数は前
述した第２図（ｄ）、第５図に示すものと同様の値に設
定する。そして、シート状コイル２Ａ、２Ｂの一方の端
部をそれぞれボビン２１Ａ。

２１Ｂの外方に引き出し、これを端子２ａ、２ｂとする
とともに、他方の端部は両ボビン２１Ａ。

２１Ｂにそれぞれ設けたビン２５．２５に巻き付け、両
シート状コイル２Ａ、２Ｂを接続線２６を介して直列接
続し、−次コイル２を形成する。

次に、第７図（Ｃ）に示すよう”に−次コイル２が形成
された両ボビン２１Ａ、２１Ｂを回転ロッド２７から取
り外し、この両ボビン２１△、２１Ｂの薄いほうの側板
等２３Ｂ、２３Ｄが対向配置されるように両者の位置関
係を反転させた棲、第７図（ｄ）に示すようにこれら両
ボビン２１Δ。

２１Ｂをコア１の空隙Ｇを形成する対向片にそれぞれ装
着する。この場合、コア１は口字状に形成された２つの
」ア片を付き合せ配置することにより両対向片間に空隙
Ｇが形成されるものを用いればよく、一方の対向片側の
対向面にボビン２１Ａ季の側板部２３Ｂ外面を、他方の対向片側の対向面にボビ
ン２１Ｂの側板部２３Ｄの外面をそれぞれ合致させるこ
とにより、シート状コイル２Ａ、２Ｂがギヤツブ器側に
接近し対向配置された電磁変換トランス２０を製造する
ことができる。

このように上述した電磁変換トランス２０の製造方法に
よれば、−次コイル２の製造工程において予め接続Ｉ！
２６で電気的に接続した両ボビン２＾へ “ｌ　　　　　ＩＡ、２１Ｂの厚い方の測板部２３Ａ、
２３Ｇを対向配置して巻線を施し、次に両ボビン２１Ａ
。

２１Ｂを回転ロッド２７から取り外した後両者の位置関
係を反転させた状態で空隙Ｇに臨ませつつコア１に装着
するようにしたちのであるから、両ボビン２１Ａ、２１
Ｂに対して巻線機による連続的な巻線が可能で自動組立
に適する利点がある。

尚、両ボビン２１Ａ、２．１Ｂの各銅板部２３Ａ。

２３Ｃに対し、第８図に示すように予め表示マーク（例
えば数字）を付した端子２８ａ　、２８ｂ　。

２８ｃ　、２８ｄを設け、端子２８ｂ、２８ｄは接続線
２６の両端子接続用として、端子２８ａ、２８Ｃは一部
コイル２の両端子２ａ、２ｂ用としてそれぞれ用いるよ
うにしてもよい。このような端子２８ａ〜２８ｄを設け
ることにより、両シート状コイル２Ａ、２Ｂを加極性と
なるように接続する場合の便宜を図ることができる。

本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、そ
の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

例えば、前記コアの形状は円形状でも角形状で　　　　
ｊもよい。

［発明の効果コ以上詳述した本発明によれば、外部装置側の一部コイル
を形成する一対のシート状コイルと薄型電子ｍ器側のシ
ート状の二次コイルとをこれらの結合時に可能な限り接
近させて対向配置させるとともに、二次コイルの中心部
の薄型磁性体を外部装置側のコアの空隙に位置させて閉
１４１路を形成するようにしたものであるから、薄型電
子機器側の電力確保手段が不要となり、かつ、信号や電
力の伝送特性の良好な薄型電子機器用の電磁変換トラン
スを提供することができる。

また、本発明によれば、電磁変換トランスの製造工程の
自動化の向上を図ることにも寄与し得る電磁変換］・ラ
ンスの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ　＞は本発明の実施例を示す正面図、第１図
（ｂ）は第１図（ａ　）に示す装置におけるボビンの配
置状態を示す説明図、第２図（ａ　）〜（ｄ　）はそれ
ぞれ本発明の原理を一部コイルの巻線方法の相違により
説明するための説明図、第３図は第２図（ａ　）〜（ｄ
　）に示す各電磁変換トランスの等価回路図、第４図は
第２図（ａ　）〜（ｄ　）に示す各電磁変換トランスの
減衰単一周波数特性を示すグラフ、第５図はシート状の
一部コイルの巻線位置を説明するための説明図、第６図
は、第５図に示す電磁変換トランスの巻線位置の相違に
基づく減衰量−周波数特性を示すグラフ、第７図（ａ　
）〜（ｄ　）はそれぞれ電磁変換トランスの製造工程の
一例を示す説明図、第８図はボビンの変形例を示す正面
図である。１・・・・・・コア、　２・・・・・・−次コイル、２
Ａ、２Ｂ・・・・・・シート状コイル、３・・・・・・
二次コイル、　４・・・・・・薄型磁性体、２０・・・
・・・電磁変換トランス、２１Ａ、２１Ｂ・・・・・・ボビン、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｇ、２３Ｄ・・・・・・側板部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）カード状の基盤に集積回路を搭載した薄型電子機
器と、この薄型電子機器を所定の受部に結合、させた状
態で当該薄型電子機器との間で信号の送受を行い、かつ
前記集積回路駆動用の電力を伝送するカード状電子機器
用電磁変換トランスにおいて、外部装置側には一部に空
隙を有するコアとこのコアに巻回され、かつ空隙に臨ま
せて対向配置したシート状の一次コイルを備え、薄型電
子機器側にはシート状の二次コイルとこの二次コイルの
中央部に位置する薄型磁性体とを埋設し、薄型電子機器
を外部装置に結合させた状態で一次コイルと二次コイル
とが近接配置され、かつ、前記コアと薄型磁性体とによ
り閉磁路を形成するようにしたことを特徴とするカード
状電子機器用電磁変換トランス。
（２）断面Ｈ状の一対のボビンを同軸上に対向配置し、
それぞれに巻線を施してシート状の一次コイルを形成し
た後、両ボビンの位置関係を反転させた状態でこの両ボ
ビンをそれぞれ外部装置側に設置されるコアの空隙に臨
ませつつ対向配置することを特徴とするカード状電子機
器用電磁変換トランスの製造方法。
（３）前記両ボビンはコアの空隙側に配置される側板部
が他方の側板部より板厚が薄く形成された特許請求の範
囲第２項記載のカード状電子機器用電磁変換トランスの
製造方法。