TWI618298B - Composite coil module and electronic machine - Google Patents
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Abstract
本發明即使於複合線圈模組的環形線圈彼此重疊之情形時，亦可減少損失。本發明具有：第1線圈模組(2)，其具備第1磁性片材(4)、與設置於第1磁性片材(4)上且捲繞為面狀之第1環形線圈(5)；以及第2線圈模組(3)，其具備第2磁性片材(6)、與設置於第2磁性片材(6)上且捲繞為面狀之第2環形線圈(7)；第1線圈模組(2)與第2線圈模組(3)積層，並且第1環形線圈(5)的至少最內周之線圈圖案與第2環形線圈(7)重疊；上述第1環形線圈的與上述第2環形線圈重疊之上述最內周之線圈圖案之線寬為1mm以下。
Description
本發明係關於一種具有複數個線圈模組之複合線圈模組，尤其係關於一個環形線圈與其他環形線圈的至少一部分重疊之複合線圈模組及電子機器。本申請案係以在日本於2012年11月15日提出申請之日本專利申請號特願2012-251543為基礎而主張優先權，藉由參照該申請案而將其引用於本申請案。
於近年來之無線通訊機器中，搭載有電話通訊用天線、GPS用天線、無線LAN/BLUETOOTH(注冊商標)用天線，進而搭載有如RFID(Radio Frequency Identification，射頻識別)之複數個RF天線。除了該等天線之外，隨著非接觸充電之導入，亦逐步搭載有電力傳輸用的環形線圈。作為非接觸充電方式中所使用之電力傳輸方式，可列舉電磁感應方式、電波接收方式、以及磁共振方式等。該等方式均利用了一次側線圈與二次側線圈之間的電磁感應或磁共振，例如於非接觸充電的Qi規格或RFID的NFC(Near Field Communication，近場通訊)規格中，利用了電磁感應。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-35464號公報
對於利用了電磁感應之近距離無線通訊系統而言，當於讀寫器側的天線模組、與詢答機側的天線模組之間，天線線圈之大小大不相同時，有可能無法進行通訊，該詢答機側的天線模組由接受自讀寫器發出之磁場而產生之電流驅動。
例如，當將作為讀寫器之行動電話遮罩於黏貼有IC標籤之海報等，藉此取得該海報的資訊(折價券、地圖、及活動指南等)時，內置於IC標籤之天線線圈呈一條邊為2cm見方左右之大小，相對於此，內置於行動電話之天線線圈呈一條邊為4cm見方左右之大小。具體而言，於NFC用的天線模組中，搭載於行動電話或智慧型手機之天線線圈之外徑為60mm×50mm，相對於此，內置於IC標籤等之小型天線線圈之外徑為20mm×25mm左右。
此處，自行動電話側的天線模組發出之磁場於天線線圈附近較為密集，越遠離天線線圈，則磁通密度越小。自IC標籤側的天線模組發出之磁場亦相同。而且，使進行通訊之天線模組大緻密著而進行近距離無線通訊。因此，如圖16A所示，於進行通訊之天線線圈彼此的內外徑之差較小之情形時，並無問題，但如圖16B所示，若進行通訊之天線線圈彼此的內外徑之差增大，則一個天線線圈所發出之磁流F有可能無法到達另一個天線線圈，從而無法實現感應耦合。
因此，亦已提出如下方法，該方法增大行動電話側的天線模組的天線圖案之間距或線寬而減小天線線圈之內徑，以使行動電話側的天線模組的天線圖案接近於IC標籤側的天線模組的天線圖案。
另一方面，隨著電子機器之小型化、高功能化，為了將如上所述之複數個天線搭載於行動終端機器等電子機器而分配之空間變得極小。因此，為了將RFID用的天線線圈與非接觸充電用的充電線圈搭載於同一空間，天線模組之小型化、薄型化、以及複數個線圈模組之複合化、積體化之要求增強。
例如於圖17所示之複合線圈模組100中，RFID用的天線模組101、與非接觸充電用的充電模組102積層而實現一體化。RFID用的天線模組101分別具有磁流彙聚用的磁性片材103、與呈漩渦狀地捲繞導線而形成之螺旋線圈狀的天線線圈104。磁性片材103於一個面黏貼有形成為螺旋線圈狀之天線線圈104。
又，充電模組102亦同樣地具有磁流彙聚用的磁性片材105、與呈漩渦狀地捲繞導線而形成之螺旋線圈狀的充電線圈106。又，磁性片材105於一個面黏貼有形成為螺旋線圈狀之充電線圈106。而且，於複合線圈模組100中，充電模組102重疊於天線模組101的天線線圈104的內周側，藉此實現一體化。
此處，對於如上所述之複合線圈模組100而言，於增大RFID用的天線線圈104之間距或線寬而減小內徑之情形時，如圖18所示，RFID用的天線線圈104、與非接觸充電用的充電線圈106彼此重疊。因此，例如於欲藉由非接觸充電用的充電線圈106接受磁流之情形時，RFID用的天線線圈104亦會接受磁場，藉此，產生因產生渦電流而引起之損失，而且渦電流會反彈磁流。因此，導致到達充電線圈106之磁流減少，故而需要採用使磁性片材大型化等之應對方法。又，天線線圈104亦會隨著渦電流之
產生而發熱，亦有可能會對複合線圈模組100或其周圍之構造物造成熱衝擊。
因此，本發明之目的在於提供即使當在複合線圈模組中，環形線圈彼此重疊時，亦可良好地感應耦合之複合線圈模組及電子機器。
為了解決上述問題，本發明之複合線圈模組具有：第1線圈模組，其具備第1磁性片材、與設置於上述第1磁性片材上且捲繞為面狀之第1環形線圈；以及第2線圈模組，其具備第2磁性片材、與設置於上述第2磁性片材上且捲繞為面狀之第2環形線圈；上述第1線圈模組與上述第2線圈模組積層，並且上述第1環形線圈的至少最內周之線圈圖案與上述第2環形線圈重疊；上述第1環形線圈的與上述第2環形線圈重疊之上述最內周之線圈圖案之線寬為1mm以下。
又，本發明之電子機器係於機器框體內搭載有複合線圈模組之電子機器；上述複合線圈模組具有：第1線圈模組，其具備第1磁性片材、與設置於上述第1磁性片材上且捲繞為面狀之第1環形線圈；以及第2線圈模組，其具備第2磁性片材、與設置於上述第2磁性片材上且捲繞為面狀之第2環形線圈；上述第1線圈模組與上述第2線圈模組積層，並且上述第1環形線圈的至少最內周之線圈圖案與上述第2環形線圈重疊；上述第1環形線圈的與上述第2環形線圈重疊之上述最內周之線圈圖案之線寬為1mm以下。
又，本發明之複合線圈模組具有：第1線圈模組，其具備第1磁性片材、與設置於上述第1磁性片材上且捲繞為面狀之第1環形線圈；
以及第2線圈模組，其具備第2磁性片材、與設置於上述第2磁性片材上且捲繞為面狀之第2環形線圈；上述第1線圈模組與上述第2線圈模組積層，並且上述第1環形線圈的至少最內周之線圈圖案與上述第2環形線圈重疊；上述第1環形線圈的與上述第2環形線圈重疊之上述最內周之線圈圖案之線寬小於較該最內周更靠外側之線圈圖案之線寬。
又，本發明的於機器框體內搭載有複合線圈模組之電子機器的上述複合線圈模組具有：第1線圈模組，其具備第1磁性片材、與設置於上述第1磁性片材上且捲繞為面狀之第1環形線圈；以及第2線圈模組，其具備第2磁性片材、與設置於上述第2磁性片材上且捲繞為面狀之第2環形線圈；上述第1線圈模組與上述第2線圈模組積層，並且上述第1環形線圈的至少最內周之線圈圖案與上述第2環形線圈重疊；上述第1環形線圈的與上述第2環形線圈重疊之上述最內周之線圈圖案之線寬小於較該最內周更靠外側之線圈圖案之線寬。
根據本發明，將第1環形線圈的與第2環形線圈重疊之最內周之天線圖案之線寬設為1mm以下，因此，於欲藉由第2環形線圈接受磁流之情形時，可抑制在與第2環形線圈重疊之最內周之線圈圖案中產生渦電流。因此，可減少因產生渦電流而引起之損失，另外，可防止如下情形：由最內周之線圈圖案之渦電流反彈磁流而無法有效率地充電；或可防止因產生渦電流導致最內周之線圈圖案發熱而對周圍造成熱衝擊。
1‧‧‧複合線圈模組
2‧‧‧天線模組
2a‧‧‧開口部
3‧‧‧非接觸充電模組
4‧‧‧第1磁性片材
5‧‧‧天線線圈
6‧‧‧第2磁性片材
7‧‧‧非接觸充電線圈
8‧‧‧端子部
9‧‧‧端子部
10‧‧‧狹縫
20‧‧‧小型天線線圈
60‧‧‧行動電話
61‧‧‧框體
70‧‧‧無線通訊系統
71‧‧‧讀寫器
72‧‧‧天線
73‧‧‧記憶體模組
74‧‧‧控制板
80‧‧‧非接觸充電系統
81‧‧‧電池組
83‧‧‧輸電線圈
84‧‧‧輸電控制板
圖1係表示應用了本發明之複合線圈模組之圖，方便起見，其透視地
表示了非接觸充電模組。
圖2係表示無線通訊系統之概念圖。
圖3係表示天線線圈之內徑、與IC標籤側的小型天線線圈之外徑之差的俯視圖。
圖4係表示天線圖案之線寬、與流入至天線圖案之渦電流之值的關係之曲線圖。
圖5係表示將左右邊的天線圖案之線寬及間距固定且使上下邊的天線圖案之線寬及間距可變之複合線圈模組之俯視圖，其透視地表示非接觸充電模組。
圖6係表示使上下左右之所有邊的天線圖案之線寬及間距相等地可變時之複合線圈模組之俯視圖，其透視地表示非接觸充電模組。
圖7係表示將最內周之天線圖案之線寬固定且使該最內周之天線圖案外側的天線圖案之線寬可變之複合線圈模組之俯視圖，其透視地表示非接觸充電模組。
圖8係表示僅將最內周之天線圖案之寬度固定為1mm且使外周圖案之寬度可變之天線模組、及遍及內外周地使寬度相等地可變之天線模組中的渦電流與圖案寬度之關係之曲線圖。
圖9係表示將最內周之天線圖案之寬度固定為1mm且使外周圖案之寬度相等地可變之複合線圈模組之俯視圖，其透視地表示非接觸充電模組。
圖10係表示將最內周之天線圖案之寬度固定為1mm且使外周圖案之寬度相等地可變之天線模組、及遍及全周地使圖案寬度相等地可變之天線模組中的渦電流與圖案寬度之關係之曲線圖。
圖11係表示在天線線圈的與非接觸充電線圈重疊之邊上的天線圖案中形成有狹縫之複合線圈模組之俯視圖，其透視地表示非接觸充電模組。
圖12係表示形成有複數個狹縫之複合線圈模組之俯視圖，其透視地表示非接觸充電模組。
圖13係表示狹縫之條數與渦電流之關係之曲線圖。
圖14係表示具備各相同直徑之一塊磁性片材、天線線圈及非接觸充電線圈之複合線圈模組之俯視圖。
圖15係表示非接觸充電系統之概念圖。
圖16係用以對由天線線圈之內外徑差異產生之通訊性能進行說明的圖，圖16A表示內外徑之差較小且可進行通訊之狀態，圖16B係表示內外徑之差較大且無法進行通訊之狀態。
圖17係表示積層有天線模組與非接觸充電模組之複合線圈模組之圖。
圖18係表示對於積層有天線模組與非接觸充電模組之複合線圈模組，減小天線線圈之內徑且使該天線線圈與非接觸充電線圈重疊之狀態之圖。
以下，一面參照圖式，一面詳細地對應用了本發明之複合線圈模組及電子機器進行說明。再者，本發明並非僅限定於以下之實施形態，當然可於不脫離本發明的宗旨之範圍內進行各種變更。又，圖式為模式性之圖式，各尺寸之比率等有時與現實之比率不同。應參考以下之說明來判斷具體之尺寸等。又，當然圖式彼此之間亦包含相互之尺寸之關係或比率不同之部分。
應用了本發明之複合線圈模組1係裝入至行動型電子機器
之複合線圈模組，其實現近距離無線通訊功能與非接觸充電功能該兩種功能。具體而言，如圖1所示，應用了本發明之複合線圈模組1具有：天線模組2，其作為第1線圈模組；以及非接觸充電模組3，其設置於天線模組2的內側且作為第2線圈模組。天線模組2係NFC等RFID用的模組，其具備：片材狀的第1磁性片材4，其由磁性材料形成；以及螺旋線圈狀的天線線圈5，其設置於第1磁性片材4上且捲繞為面狀。又，非接觸充電模組3係Qi等非接觸充電用的模組，其具備：片材狀的第2磁性片材6，其由磁性材料形成；以及螺旋線圈狀的非接觸充電線圈7，其設置於第2磁性片材6上且捲繞為面狀。
[天線模組]
第1磁性片材4例如由NiZn系肥粒鐵之燒結體構成。預先於高溫環境下，燒結較薄且塗布為片材狀之肥粒鐵粒子，藉此使其成為片材，其後以規定形狀進行脫模，藉此形成第1磁性片材4。或者，亦可預先以與最終形狀相同之形狀，將肥粒鐵粒子塗布為片材狀且進行燒結，藉此形成第1磁性片材4。此外，對於第1磁性片材4而言，亦可將肥粒鐵粒子填入至具有長方形剖面之模具，將肥粒鐵粒子燒結為俯視矩形狀的長方體，且較薄地切割該燒結體，藉此獲得規定之形狀。
再者，第1磁性片材4亦可包含含有軟磁性粉末之磁性粒子與作為結合材之樹脂。
又，磁性粒子可使用肥粒鐵等氧化物磁性體、鐵矽鋁合金、坡莫合金等Fe系、Co系、Ni系、Fe-Ni系、Fe-Co系、Fe-Al系、Fe-Si系、Fe-Si-Al系、Fe-Ni-Si-Al系等結晶系、微結晶系磁性體、或者Fe-Si-B系、
Fe-Si-B-C系、Co-Si-B系、Co-Zr系、Co-Nb系、Co-Ta系等非晶質金屬磁性體之粒子。
其中，NFC等RFID用天線模組2中所使用之第1磁性片材4可較佳地使用上述NiZn系肥粒鐵作為磁性材料。
結合材可使用因熱、紫外線照射等而固化之樹脂等。例如可使用環氧樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂、尿素樹脂、不飽和聚酯等樹脂、或者聚矽氧橡膠、胺酯橡膠、丙烯酸橡膠、丁基橡膠、乙丙烯橡膠等眾所周知之材料作為結合材。再者，對於結合材而言，亦可於上述樹脂或橡膠中，適量地添加阻燃劑、反應調節劑、交聯劑或矽烷耦合劑等表面處理劑。
再者，第1磁性片材4並非僅限於由單一之磁性材料構成之情形，亦可混合地使用兩種以上之磁性材料，或者亦可積層為多個層而形成該第1磁性片材4。又，第1磁性片材4可為相同之磁性材料，亦可選擇磁性粒子之複數種粒徑及/或形狀而進行混合，或者亦可積層為多個層而形成該第1磁性片材4。
天線線圈5係於由聚醯亞胺等形成之可撓性基板上，呈螺旋線圈狀地形成由Cu箔等構成之導電圖案而成。又，天線線圈5具有大致矩形狀的外徑，相對向之一方之兩條邊5a、5b的圖案之間的間距形成得較為狹窄，與一方的兩條邊正交之另一方之兩條邊5c、5d的圖案之間的間距形成得較寬闊。再者，於以下之說明中，將相對向之一方之兩條邊5a、5b稱為左邊5a、右邊5b，將相對向之另一方之兩條邊5c、5d稱為上邊5c、下邊5d。
藉此，對於天線線圈5而言，沿著上邊5c、下邊5d形成之
天線圖案中，至少最內周之天線圖案與後述之非接觸充電模組3的非接觸充電線圈7重疊。再者，沿著左邊5a、右邊5b形成之天線圖案亦同樣地，其最內周之天線圖案與非接觸充電線圈7重疊，但並非必須重疊。
磁性片材4具有天線線圈5之外徑以上之外徑，而且具有開口部2a。可將後述之非接觸充電模組3配置於該開口部2a。藉由將非接觸充電模組3配置於開口部2a，可以與第1磁性片材4之厚度相當之厚度，使複合線圈模組1實現薄型化。再者，天線模組2亦可使磁性片材4僅與沿著左邊5a、右邊5b形成之天線圖案重疊。藉此，天線模組2於一對磁性片材4之間形成未設置有磁性片材4之空隙部，從而可將非接觸充電模組3配置於該空隙部。
[近距離無線通訊系統]
其次，對天線模組2之近距離無線通訊功能進行說明說明。例如，如圖2所示，複合線圈模組1例如裝入至行動電話60的框體61內部，天線模組2被用作RFID用的無線通訊系統70。
無線通訊系統70的讀寫器71與天線模組2一併對裝入至行動電話60之記憶體模組73進行存取。此處，天線模組2與讀寫器71係以在三維正交座標系xyz的xy平面中彼此相對向之方式配置。
讀寫器71作為發射器而發揮功能，該發射器沿著z軸方向，對在xy平面中彼此相對向之天線模組2的天線線圈5發出磁場，具體而言，該讀寫器71具備向天線線圈5發出磁場之天線72、及與記憶體模組73進行通訊之控制基板74。
亦即，讀寫器71配設有與天線72電氣連接之控制基板74。
於該控制基板74中，安裝有包含一個或複數個積體電路晶片等電子零件之控制電路。該控制電路根據經由天線線圈5而自記憶體模組73接收之資料，執行各種處理。例如，控制電路於對記憶體模組73發送資料之情形時，對資料進行編碼，且根據編碼後之資料，對規定頻率(例如13.56MHz)之載波進行調變，對調變後之調變訊號進行放大，且以放大後之調變訊號驅動天線72。又，控制電路於自記憶體模組73讀取資料之情形時，對天線72已接收之資料之調變訊號進行放大，對放大後之資料之調變訊號進行解調，對解調後之資料進行解碼。再者，於控制電路中，使用一般之讀寫器所使用之編碼方式及調變方式，例如使用曼徹斯特編碼方式或ASK(Amplitude Shift Keying，振幅移位鍵控)調變方式。
天線模組2的天線線圈5接受自讀寫器71發出之磁場而與讀寫器71感應耦合，將訊號供給至已裝入至行動電話60之記憶媒體即記憶體模組73。
天線線圈5接受自讀寫器71發出之磁場之後，藉由感應耦合而與讀寫器71磁耦合，且接收經調變之電磁波，經由端子部8a、8b將接收訊號供給至記憶體模組73。
記憶體模組73由流入至天線線圈5之電流驅動，且與讀寫器71之間進行通訊。具體而言，記憶體模組73對所接收之調變訊號進行解調，且對解調後之資料進行解碼，將解碼所得之資料寫入至該記憶體模組73所具有之內部記憶體。又，記憶體模組73自內部記憶體讀取發送至讀寫器71之資料，對讀取之資料進行編碼，且根據編碼後之資料來對載波進行調變，經由藉由感應耦合而磁耦合之天線線圈5，將經調變之電波發送至讀
寫器71。
[讀寫器功能]
又，天線模組2亦作為讀寫器而發揮功能，例如將行動電話60遮罩於具備IC標籤之海報或電器用品，藉此，取得該海報之資訊(折價券、地圖、活動指南等)，或取得電器用品之資訊(消耗電力或各種設定狀態等)，或者進行設定之變更等。於該情形時，天線模組2由內置於行動電話60之電池組81供給電力，藉此，作為讀寫器而發揮功能。作為讀寫器之天線模組2與IC標籤之近距離無線通訊係與上述讀寫器71與天線模組2之通訊相同。
此處，設置於IC標籤之天線線圈小於內置於行動電話60之天線模組2的天線線圈5。例如，天線線圈2之外徑為60mm×50mm，相對於此，NFC規格之IC標籤等中所內置之小型天線線圈之外徑為20mm×25mm。
如上所述，自行動電話側的天線模組發出之磁場於天線線圈附近較為密集，越遠離天線線圈，則磁通密度越小。自IC標籤側的天線模組發出之磁場亦相同。而且，將行動電話60遮罩於IC標籤，藉此，使天線模組2與IC標籤側的天線線圈之距離密著直至數毫米為止，從而進行近距離無線通訊。因此，若進行通訊之天線線圈5之內徑、與IC標籤側的小型天線線圈之外徑之內外徑之差增大，則一個天線線圈所發出之磁流有可能無法到達另一個天線線圈，從而無法實現感應耦合(參照圖16)。
因此，行動電話60側的天線模組2如圖3所示，形成於上邊5c、下邊5d之天線圖案中的至少最內周之天線圖案與形成於左邊5a、右邊5b之天線圖案相比較，形成於天線線圈5的中心側，以使天線線圈5之
內徑接近於IC標籤側的天線模組的小型天線線圈20之外徑。藉此，可使天線線圈5接近於IC標籤側的天線線圈的圖案，從而亦可與小型天線線圈20進行通訊。
[天線線圈之寬度]
藉此，對於天線線圈5而言，形成於上邊5c、下邊5d之天線圖案中的至少最內周之天線圖案與非接觸充電模組3的非接觸充電線圈7重疊。此時，如圖1所示，使天線線圈5的與非接觸充電線圈7重疊之最內周之天線圖案之線寬W為較最內周更靠外側的天線圖案之線寬以下。具體而言，將天線線圈5的最內周之天線圖案之線寬W設為1mm以下。
藉此，於欲藉由非接觸充電線圈7接受磁流之情形時，可抑制在與非接觸充電線圈7重疊之最內周之天線圖案中產生渦電流。因此，可減少因產生渦電流而引起之損失，另外，可防止如下情形：由最內周之天線圖案之渦電流反彈磁流而無法有效率地充電；或可防止因產生渦電流導致最內周之天線圖案發熱而對周圍造成熱衝擊。
使線圈之線寬變窄至與表皮厚度相同之程度為止，此可有效果地減小渦電流。原因在於：若達到該寬度，則當電流在銅中來回流動時，電阻增大而難以產生渦電流。
圖4係表示天線線圈5的上邊5c、下邊5d的天線圖案之線寬、與流入至該上下邊5c、5d的天線圖案之渦電流之值之關係的曲線圖。作為具體條件，以120kHz使輸電側的線圈產生磁場，求出在此時之天線線圈5中產生之渦電流。
作為天線線圈5，準備類型1之天線線圈與類型2之天線線
圈，該類型1之天線線圈如圖5所示，將左邊5a、右邊5b的天線圖案之線寬固定為1mm，且變更與非接觸充電線圈7重疊之上邊5c、下邊5d的天線圖案之線寬及間距，該類型2之天線線圈如圖6所示，遍及全周地以相同線寬形成天線圖案，且相等地變更所有之邊5a~5d的天線圖案之線寬及間距。如圖4所示，已知隨著天線圖案之線寬變窄，渦電流之產生逐步受到抑制，於線寬為1mm以下之情形時，該效果顯著地得以體現。
又，亦可僅使天線線圈5的最內周之天線圖案之線寬變窄(設為1mm以下)。檢查將最內周之天線圖案之線寬固定為1mm時，該最內周之天線圖案外側的天線圖案之線寬與渦電流之關係。關於具體之測定條件，以120kHz使輸電側的線圈產生磁場，求出在此時之天線線圈5中產生之渦電流。
作為天線線圈，準備類型3之天線線圈，其如圖7所示，將左邊5a、右邊5b的天線圖案之線寬固定為1mm，將與非接觸充電線圈7重疊之上邊5c、下邊5d的天線圖案中的最內周之天線圖案之線寬固定為1mm，且變更該最內周之天線圖案外側的天線圖案之線寬。其次，對該類型3之天線線圈與類型1之天線線圈進行對比，該類型1之天線線圈同樣將左邊5a、右邊5b的天線圖案之線寬固定為1mm，且相等地變更與非接觸充電線圈7重疊之上邊5c、下邊5d的天線圖案之線寬及間距。
如圖8所示，將最內周之天線圖案之線寬固定為1mm且改變外側的天線圖案之線寬之類型3之天線線圈，與相等地改變上邊5c、下邊5d的天線圖案之線寬之類型1之天線線圈相比較，於抑制渦電流之方面產生了同等效果。原因在於：通過天線線圈5外周側之磁通密度較小，因
此，僅會稍微產生渦電流。亦即，已知即使僅使最內周之天線圖案之線寬變窄(設為1mm以下)，亦會產生效果。
又，準備類型4之天線線圈，其如圖9所示，將與非接觸充電線圈7重疊之最內周之天線圖案之線寬固定為1mm，且遍及全周地以相同線寬形成該最內周之天線圖案外側的天線圖案，關於該類型4之天線線圈、與遍及全周地以相同線寬形成天線圖案之類型2之天線線圈，檢查改變外側的天線圖案之線寬時之渦電流。如圖10所示，類型4之天線線圈與遍及全周地以相同線寬形成天線圖案之類型2之天線線圈相比較，於抑制渦電流之方面產生了同等效果。原因在於：通過天線線圈5外周側之磁通密度較小，因此，僅會稍微產生渦電流。藉此，已知即使僅使最內周之天線圖案之線寬變窄(設為1mm以下)，亦會產生效果。
[狹縫]
又，天線線圈5亦可如圖11所示，沿著上邊5c、下邊5d的天線圖案之長邊方向而形成狹縫10。藉由形成狹縫10，亦可與使寬度變窄時同樣地，於狹縫10之形成區域中實質地使天線圖案之線寬變窄，從而抑制渦電流之產生。因此，對於天線圖案而言，由狹縫10分割之圖案寬度較佳為1mm以下。
可如圖11所示，於一個天線圖案中形成一個狹縫10，另外，亦可如圖12所示，於一個天線圖案中形成複數個狹縫10。又，狹縫10亦可形成於上邊5c、下邊5d的所有之天線圖案中，但即使僅形成於最內周之天線圖案中，亦可產生同等效果。
又，狹縫10亦可以相同寬度形成於天線線圈5的另外兩條
邊5c、5d的所有之天線圖案中，或者亦可使狹縫10自內周側向外周側逐步擴大。
圖13係表示改變複合線圈模組1的形成於上邊5c、下邊5d的天線圖案中之狹縫10之條數時之渦電流之產生狀態的曲線圖，該複合線圈模組1的天線線圈5的上邊5c、下邊5d的天線圖案之線寬大於左邊5a、右邊5b的天線圖案之線寬，並且圖案之間的間距亦已增大。
作為具體條件，以120kHz使輸電側的線圈產生磁場，計算在此時之天線線圈5中產生之渦電流密度，以線圈體積對該值的絕對值進行積分。將該值設為Ieddy。若該值較大，則線圈內的熱量會增大。如圖13所示，已知藉由形成狹縫10而抑制渦電流之產生，若狹縫10之條數增加，則對於渦電流之抑制效果增強。
又，如圖14所示，複合線圈模組1亦可由一塊磁性片材11、與該磁性片材11重疊之天線線圈5、以及非接觸充電線圈7形成。磁性片材11與天線線圈5係以大致相同之形狀形成，另外，非接觸充電線圈7係以內接於天線線圈5及磁性片材11的外側緣之方式，以大致相同之直徑形成。
磁性片材11將磁場分別引入至天線線圈5與非接觸充電線圈7。磁性片材11之構成與上述第1磁性片材4或第2磁性片材6相同。又，於圖14所示之構成中，亦使天線線圈5的與非接觸充電線圈7重疊之最內周之天線圖案之線寬W為較最內周更靠外側的天線圖案之線寬以下。具體而言，將天線線圈5的最內周之天線圖案之線寬W設為1mm以下。
於圖14所示之構成中，以相同之直徑形成天線線圈5與非
接觸充電線圈7，並且使該天線線圈5與非接觸充電線圈7共用磁性片材11，藉此，可減小複合線圈模組1之專有面積。又，對於圖14所示之構成而言，於欲藉由非接觸充電線圈7接受磁流之情形時，亦可抑制在與非接觸充電線圈7重疊之最內周之天線圖案中產生渦電流。
[非接觸充電模組]
非接觸充電模組3具備：片材狀的第2磁性片材6，其由與第1磁性片材4不同之磁性材料形成；以及螺旋線圈狀的非接觸充電線圈7，其設置於第2磁性片材6上且捲繞為面狀。
第2磁性片材6係以收納於天線線圈模組2的開口部2a內側之大小形成。又，與上述第1磁性片材4同樣地，第2磁性片材6由形成為片材狀之磁性粒子之燒結體構成，例如可較佳地使用MnZn系肥粒鐵。又，第2磁性片材6亦可由NiZn系肥粒鐵形成。可與第1磁性片材4同樣地製造該第2磁性片材6。
又，與第1磁性片材4同樣地，第2磁性片材6亦可包含含有軟磁性粉末之磁性粒子與作為結合材之樹脂而形成為片材狀。又，第2磁性片材6的磁性粒子或結合材亦可使用可使用於第1磁性片材4之上述材料。
又，與第1磁性片材4同樣地，第2磁性片材6並非僅限於由單一之磁性材料構成之情形，亦可混合地使用兩種以上之磁性材料，或者亦可積層為多個層而形成該第2磁性片材6。又，第2磁性片材6可為相同之磁性材料，亦可選擇磁性粒子之複數種粒徑及/或形狀而進行混合，或者亦可積層為多個層而形成該第2磁性片材6。
非接觸充電線圈7接受自輸電線圈發出之磁場而與輸電線圈進行感應耦合，藉此，將充電電流供給至裝入有複合線圈模組1之行動機器的電池。非接觸充電線圈7例如由捲繞為螺旋線圈狀之導線構成。
例如於將非接觸充電模組3用作具有5W左右之充電輸出容量之非接觸充電用的二次側充電線圈之情形時，即，當以120kHz左右之頻率使用非接觸充電模組3時，構成非接觸充電線圈7之導線較佳為使用直徑為0.20~0.45mm且包含Cu或以Cu為主成分之合金之單線。或者，為了減小集膚效應，導線可使用將複數根較上述單線更細之細線捆束而成之平行線、編組線，亦可使用厚度較薄之矩形線或扁平線而形成為一層或兩層之α卷。又，非接觸充電線圈7亦可根據電流容量而使用圖案形成於可撓性基板等基板上之Cu箔等。
[非接觸充電系統]
其次，對非接觸充電線圈7之非接觸充電功能進行說明。例如，如圖15所示，非接觸充電線圈7例如被用作Qi規格之非接觸充電系統80。
非接觸充電系統80藉由充電裝置82，對與非接觸充電模組3的非接觸充電線圈7連接之電池組81充電。此處，與上述天線線圈5與讀寫器71之位置關係同樣地，非接觸充電模組3的非接觸充電線圈7與充電裝置82的輸電線圈83係以在三維正交座標系xyz的xy平面中彼此相對向之方式配置。
充電裝置82作為輸電機構而發揮功能，該輸電機構沿著z軸方向，對在xy平面中彼此相對向之非接觸充電模組3的非接觸充電線圈7發出磁場，具體而言，該充電裝置82具備向非接觸充電線圈7發出磁場
之輸電線圈83、及輸電控制基板84，該輸電控制基板84控制經由輸電線圈83而向感應耦合之非接觸充電線圈7供給之電力的供給。
亦即，充電裝置82配設有與輸電線圈83電氣連接之輸電控制基板84。於該輸電控制基板84中，安裝有包含一個或複數個積體電路晶片等電子零件之控制電路。該控制電路將充電電流供給至與輸電線圈83感應耦合之非接觸充電線圈7。具體而言，輸電控制基板84藉由規定頻率例如110kHz之較低頻率之輸電電流來驅動輸電線圈83。
如上所述，非接觸充電模組3裝入至行動電話60的框體61的內部，非接觸充電線圈7接受自輸電線圈83發出之磁場而與輸電線圈83感應耦合，將所接收之電流供給至已裝入至行動電話60之電池組81。
非接觸充電線圈7接受自充電裝置82發出之磁場之後，藉由感應耦合而與充電裝置82磁耦合，且接收經調變之電磁波，經由端子部9a、9b將充電電流供給至電池組81。
電池組81將與流入至非接觸充電線圈7之充電電流相對應之充電電壓，施加至該電池組81內部的電池單元。
根據如上所述之複合線圈模組1，由於形成有實現近距離無線通訊功能之天線線圈5、與實現非接觸充電功能之非接觸充電線圈7，因此，當裝入至作為電子機器之行動電話60時，可實現框體61之小型化，且可實現近距離無線通訊功能與非接觸充電功能該兩種功能。
此時，根據複合線圈模組1，將天線線圈5的與非接觸充電線圈7重疊之最內周之天線圖案之線寬W設為1mm以下，因此，於欲藉由非接觸充電線圈7接受磁流之情形時，可抑制在與非接觸充電線圈7重
疊之最內周之天線圖案中產生渦電流。因此，可減少因產生渦電流而引起之損失，另外，可防止如下情形：由最內周之天線圖案之渦電流反彈磁流而無法有效率地充電；或可防止因產生渦電流導致最內周之天線圖案發熱而對周圍造成熱衝擊。
Claims (10)
- 一種複合線圈模組，其具有：第1線圈模組，其具備第1磁性片材、與設置於上述第1磁性片材上且捲繞為面狀之第1環形線圈；以及第2線圈模組，其具備第2磁性片材、與設置於上述第2磁性片材上且捲繞為面狀之第2環形線圈；上述第1線圈模組與上述第2線圈模組積層，並且上述第1環形線圈之至少最內周之線圈圖案與上述第2環形線圈重疊；上述第1環形線圈之與上述第2環形線圈重疊之上述最內周之線圈圖案之線寬為1mm以下。
- 一種複合線圈模組，其具有：第1線圈模組，其具備第1磁性片材、與設置於上述第1磁性片材上且捲繞為面狀之第1環形線圈；以及第2線圈模組，其具備第2磁性片材、與設置於上述第2磁性片材上且捲繞為面狀之第2環形線圈；上述第1線圈模組與上述第2線圈模組積層，並且上述第1環形線圈之至少最內周之線圈圖案與上述第2環形線圈重疊；上述第1環形線圈之與上述第2環形線圈重疊之上述最內周之線圈圖案之線寬小於較該最內周更靠外側之線圈圖案之線寬。
- 如申請專利範圍第1或2項之複合線圈模組，其中，上述第1環形線圈之除了上述最內周之線圈圖案以外之外周側之線圈圖案之線寬大於上述最內周之線圈圖案之線寬。
- 如申請專利範圍第1或2項之複合線圈模組，其中，遍及全周而以相同寬度形成上述第1環形線圈。
- 如申請專利範圍第1或2項之複合線圈模組，其中，上述第1環形線圈在與上述第2環形線圈重疊之上述線圈圖案中，沿著該線圈圖案而形成有狹縫。
- 如申請專利範圍第1或2項之複合線圈模組，其中，上述第1環形線圈的外周側之線圈圖案之間的間距小於內周側的線圈圖案之間的間距。
- 如申請專利範圍第1或2項之複合線圈模組，其中，上述第1環形線圈之不與上述第2環形線圈重疊之線圈圖案、及與上述第2環形線圈重疊之線圈圖案之線寬及/或線圈圖案之間之間距不同。
- 如申請專利範圍第1或2項之複合線圈模組，其中，上述第2線圈模組配設於形成於上述第1磁性片材之開口部。
- 一種電子機器，其係於機器框體內搭載有複合線圈模組之電子機器；上述複合線圈模組具有：第1線圈模組，其具備第1磁性片材、與設置於上述第1磁性片材上且捲繞為面狀之第1環形線圈；以及第2線圈模組，其具備第2磁性片材、與設置於上述第2磁性片材上且捲繞為面狀之第2環形線圈；上述第1線圈模組與上述第2線圈模組積層，並且上述第1環形線圈之至少最內周之線圈圖案與上述第2環形線圈重疊；上述第1環形線圈之與上述第2環形線圈重疊之上述最內周之線圈圖 案之線寬為1mm以下。
- 一種電子機器，其係於機器框體內搭載有複合線圈模組之電子機器；上述複合線圈模組具有：第1線圈模組，其具備第1磁性片材、與設置於上述第1磁性片材上且捲繞為面狀之第1環形線圈；以及第2線圈模組，其具備第2磁性片材、與設置於上述第2磁性片材上且捲繞為面狀之第2環形線圈；上述第1線圈模組與上述第2線圈模組積層，並且上述第1環形線圈之至少最內周之線圈圖案與上述第2環形線圈重疊；上述第1環形線圈之與上述第2環形線圈重疊之上述最內周之線圈圖案之線寬小於較該最內周更靠外側之線圈圖案之線寬。
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