WO2012101731A1

WO2012101731A1 - 非接触充電モジュール及びこれを用いた受信側及び送信側非接触充電機器

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Publication number: WO2012101731A1
Application number: PCT/JP2011/007348
Authority: WO
Inventors: 健一郎田畑; 徳次西野; 晃男日高; 直行小林
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2011-01-26
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2012-08-02
Also published as: EP2546844A1; EP2546844A4; US8963490B2; US8552684B2; US20120187903A1; CN203366972U; US20140070766A1

Abstract

　位置合わせのためのマグネットを用いても、特にコイルの内側部分に対するマグネットからの悪影響を防止し、電力伝送効率を向上させる非接触充電モジュール。この非接触充電モジュールは、マグネットを備える送信側非接触充電モジュールから、電磁誘導によって電力伝送される受信側非接触充電モジュールであって、導線がうずまき状に巻回された平面コイル部と、平面コイル部のコイルの面に対向するように設けられ、送信側非接触モジュールのマグネットと引き合う磁性シートと、を備え、平面コイル部の内径が、マグネットよりも大きいことを特徴とする。

Description

非接触充電モジュール及びこれを用いた受信側及び送信側非接触充電機器

　本発明は、渦巻状の導線からなる平面コイル部と磁性シートとを有する非接触充電モジュール及びこれを用いた受信側及び送信側非接触充電機器に関する。

　近年、本体機器を充電器で非接触充電することのできるものが多く利用されている。これは、充電器側に送信側非接触充電モジュール、本体機器側に受信側非接触充電モジュールを配し、両モジュール間に電磁誘導を生じさせることにより充電器側から本体機器側に電力を伝送するものである。そして、上記本体機器として携帯端末機器等を適用することも提案されている。

　この携帯端末機器等の本体機器や充電器は、薄型化や小型化が要望されるものである。この要望に応えるため、（特許文献１）のように、送信側非接触充電モジュールや受信側非接触充電モジュールとしての平面コイル部と、磁性シートとを備えることが考えられる。

特開２００６－４２５１９号公報

　この種の非接触充電モジュールは、１次側非接触充電モジュール（送信側非接触充電モジュール）の位置と２次側非接触充電モジュール（受信側非接触充電モジュール）の位置を正確に合わせる必要がある。これは、電力伝送のための電磁誘導を効率的に行うためである。

　１次側非接触充電モジュール（送信側非接触充電モジュール）と２次側非接触充電モジュール（受信側非接触充電モジュール）を正確に位置合わせする方法の１つとして、マグネットを利用する方法がある。これは、１次側非接触充電モジュールもしくは２次側非接触充電モジュールの少なくとも一方にマグネットを搭載することで、お互いのマグネットもしくは一方のマグネットと他方の磁性シートとが引き付けあって位置合わせを行う方法である。

　また、１次側非接触充電モジュールと２次側非接触充電モジュールを正確に位置合わせする他の方法として、マグネットを利用しないで位置合わせをする方法がある。

　例えば、１次側非接触充電モジュールを搭載した充電器の充電面に凸部を形成し、２次側非接触充電モジュールを搭載した電子機器に凹部を形成し、凸部を凹部にはめ込むといった、物理的（形状的）に強制的な位置合わせを行う方法である。また、１次側非接触充電モジュールが２次側非接触充電モジュールのコイルの位置を検出することで、１次側非接触充電モジュールのコイルを自動的に２次側非接触充電モジュールのコイルの位置まで移動させる方法である。また充電器に多数のコイルを備えることで、携帯機器が充電器の充電面のどこにおいても充電可能とする方法である。

　しかしながら、１次側非接触充電モジュールと２次側非接触充電モジュールの位置合わせにマグネットを使用する場合と使用しない場合とでは、それぞれの非接触充電モジュールに設けられたコイルのＬ値が大きく変化する。電力伝送のための電磁誘導は、それぞれの非接触充電モジュールに設けられたコイルのＬ値を利用して、その共振周波数が決定される。

　そのため、１次側非接触充電モジュールと２次側非接触充電モジュールの位置合わせにマグネットを使用する場合と使用しない場合とでは、非接触充電モジュールを共用しにくいという問題があった。

　そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、１次側非接触充電モジュールと２次側非接触充電モジュールの位置合わせに相手側非接触充電モジュールに備えられたマグネットを使用する場合と使用しない場合のいずれの場合であっても、非接触充電モジュールに設けられたコイルのＬ値の変化を抑え、マグネットを使用する場合と使用しない場合のいずれの場合でも使用できる非接触充電モジュール及びこれを用いた受信側及び送信側非接触充電機器を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために本発明は、相手側非接触充電モジュールとの位置合わせに際し、相手側非接触充電モジュールに備えられたマグネットを利用する場合と、マグネットを利用しない場合と、がある非接触充電モジュールにおいて、導線が巻回された平面コイル部と、前記平面コイル部のコイル面を載置し、前記平面コイル部のコイル面に対向するように設けられた磁性シートと、を備え、前記平面コイル部の中空部が、前記相手側非接触充電モジュールに備えられたマグネットよりも大きいことを特徴とするものである。

　本発明によれば、１次側非接触充電モジュールと２次側非接触充電モジュールの位置合わせに相手側非接触充電モジュールに備えられたマグネットを使用する場合と使用しない場合のいずれの場合であっても、非接触充電モジュールに設けられたコイルのＬ値を変化させないので、マグネットを使用する場合と使用しない場合のいずれの場合にも効率的な位置合わせ及び電力伝送のできる非接触充電モジュールを提供することができる。

本発明の実施の形態における非接触電力伝送機器を示すブロック図本発明の実施の形態における非接触充電器の構成を示す図本発明の実施の形態における１次側非接触充電モジュールを示す図本発明の実施の形態における１次側非接触充電モジュールを示す詳細図本発明の実施の形態における携帯端末機器の構成を示す図本発明の実施の形態における２次側非接触充電モジュールを示す図本発明の実施の形態における２次側非接触充電モジュールを示す詳細図マグネットを備える１次側非接触充電モジュール及び２次側非接触充電モジュールの関係を示す図コイルの内径とコイルのＬ値との関係を示す図本発明の実施の形態における非接触充電モジュールと電力伝送を行う他方の非接触充電モジュールに備えられたマグネットの位置関係を示す模式図図１０の矩形の平面コイル部内側の対角線寸法及び円形の平面コイル部の内径寸法を可変した時に、マグネットが無い場合に対してマグネットが有る場合の平面コイル部のＬ値減少率を示した図矩形の平面コイル部で発生する磁界の大きさを示す図本実施例の磁性シートの厚みを変えて平面コイル部のＬ値を測定した結果を示す図

　（実施の形態）
　以下、本発明の実施の形態について図面をもちいて説明する。

　図１は、本発明の実施の形態における非接触電力伝送機器を示すブロック図である。

　非接触電力伝送機器は、１次側非接触充電モジュール１（送信側非接触充電モジュール）と、２次側非接触充電モジュール２（受信側非接触充電モジュール）とから構成され、電磁誘導作用を利用して１次側非接触充電モジュール１から２次側非接触充電モジュール２に電力伝送が行われる。この非接触電力伝送機器は、約５Ｗ以下の電力伝送に使用される。また、電力伝送の周波数は約１１０～２０５ｋＨｚである。１次側非接触充電モジュール１は例えば充電器に搭載され、２次側非接触充電モジュール２は例えば携帯電話、デジタルカメラ、ＰＣ等に搭載される。

　１次側非接触充電モジュール１は、１次側コイル１１ａ、磁性シート３、共振コンデンサ（図示せず）、電力入力部５を備える。電力入力部５は、外部電源としての商用電源３００に接続されて１００～２４０Ｖ程度の電力供給を受け、所定電流（直流１２Ｖ、１Ａ）に変換して１次側コイル１１ａに供給する。１次側コイル１１ａは、その形状、巻数及び供給を受けた電流に応じた磁界を発生させる。共振コンデンサは、１次側コイル１１ａに接続され、１次側コイル１１ａとの関係により１次側コイル１１ａから発生させる磁界の共振周波数を決定する。１次側非接触充電モジュール１から２次側非接触充電モジュール２に対する電磁誘導作用は、この共振周波数により行われる。

　一方、２次側非接触充電モジュール２は、２次側コイル１１ｂ、磁性シート４、共振コンデンサ（図示せず）、整流回路６、電力出力部７から構成される。２次側コイル１１ｂは、１次側コイル１１ａから発生した磁界を受けて、その磁界を電磁誘導作用により所定電流に変換して、整流回路６、電力出力部７を介して、２次側非接触充電モジュール２の外部に出力する。整流回路６は、交流電流である所定電流を整流して直流電流である所定電流（直流５Ｖ、１．５Ａ）に変換する。また、電力出力部７は２次側非接触充電モジュール２の外部出力部であり、この電力出力部７を介して、２次側非接触充電モジュール２に接続される電子機器２００に電力供給を行う。

　次に、１次側非接触充電モジュール１を非接触充電器に搭載する場合について説明する。

　図２は、本発明の実施の形態における非接触充電器の構成を示す図である。なお、図２に示す非接触充電器は、その内部が分かるように示したものである。

　電磁誘導作用を利用して電力を送信する非接触充電器４００は、その外装を構成するケースの内部に１次側非接触充電モジュール１を有する。

　非接触充電器４００は、屋内もしくは屋外に設置された商用電源３００のコンセント３０１に差し込むプラグ４０１を有する。このプラグ４０１をコンセント３０１に差し込むことによって、非接触充電器４００は商用電源３００から電力供給を受けることができる。

　非接触充電器４００は机上５０１に設置され、１次側非接触充電モジュール１は非接触充電器４００の机面側とは反対側の面４０２の近傍に配置される。そして、１次側非接触充電モジュール１における１次側コイル１１ａの主平面を、非接触充電器４００の机面側とは反対側の面４０２に平行に配置する。このようにすることで、２次側非接触充電モジュール２を搭載した電子機器の電力受信作業エリアを確保することができる。なお、非接触充電器４００は壁面に設置されてもよく、この場合、非接触充電器４００は壁面側とは反対側の面の近傍に配置される。

　また、１次側非接触充電モジュール１は、２次側非接触充電モジュール２との位置合わせに用いるマグネット３０ａを有する場合がある。この場合、１次側コイル１１ａの中央領域に位置する中空部に配置される。

　次に、１次側非接触充電モジュール１について説明する。

　図３は、本発明の実施の形態における１次側非接触充電モジュールを示す図であり、１次側コイルが円形コイルの場合を示す。なお、図３においては円形に巻回された円形コイルにて説明しているが、略矩形状に巻回された矩形コイルであってもよい。なお、これから説明する１次側非接触充電モジュールの詳細については、基本的に２次側非接触充電モジュールに適応される。１次側非接触充電モジュールに対する２次側非接触充電モジュールの相違点は、詳しく後述する。

　１次側非接触充電モジュール１は、導線が渦巻き状に巻回された１次側コイル１１ａと、１次側コイル１１ａの面に対向するように設けられた磁性シート３とを備える。

　図３に示すとおり、１次側コイル１１ａは、面上で渦を描くように径方向に向けて導電体を巻いたコイルと、コイルの両端に設けられた電流供給部としての端子２２ａ、２３ａを備える。すなわち、電流供給部としての端子２２ａ、２３ａは、外部電源である商用電源３００からの電流を１次側コイル１１ａに供給する。コイルは導線を平面上で平行に巻きまわしたものであり、コイルによって形成された面をコイル面と呼ぶ。なお、厚み方向とは、１次側コイル１１ａと磁性シート３との積層方向である。

　また、磁性シート３は、１次側コイル１１ａを載置する平坦部３１ａと、平坦部３１ａの中心部にあって１次側コイル１１ａの中空領域内に相当する中心部３２ａと、１次側コイル１１ａの引き出し線の一部が挿入される直線凹部３３ａと、から構成されている。中心部３２ａは、平坦部３１ａに対して凹部あるいは貫通孔が形成されている。

　本実施の形態における１次側非接触充電モジュール１では、１次側コイル１１ａは直径が２０ｍｍの内径から外に向かって巻回され、外径が３０ｍｍとなっている。すなわち、１次側コイル１１ａはドーナツ形状に巻回されている。なお、１次側コイル１１ａは円形に巻回されてもよいし、多角形に巻回されてもよい。

　また、導線はお互いに空間を空けるように巻回されることによって、上段の導線と下段の導線との間の浮遊容量が小さくなり、１次側コイル１１ａの交流抵抗を小さく抑えることができる。また、空間を詰めるように巻回されることによって、１次側コイル１１ａの厚みを抑えることができる。

　また、１次側非接触充電モジュール１は、２次側非接触充電モジュール２との位置合わせに用いるマグネット３０ａを有する場合がある。これは、規格（ＷＰＣ）によって、マグネット３０ａは円形であること、直径が１５．５ｍｍ以下であること等が定められている。マグネット３０ａはコイン形状をしており、その中心が１次側コイル１１ａの巻回中心軸と一致するように配置されなければならない。これは、１次側コイル１１ａに対するマグネット３０ａの影響を軽減させるためである。

　すなわち、位置合わせの方法としては、例えば以下の方法が挙げられる。例えば充電器の充電面に凸部、２次側の電子機器に凹部を形成しはめ込むといった、物理的（形状的）に強制的な位置合わせを行う方法、少なくとも１次側及び２次側の一方にマグネットを搭載することで、お互いのマグネットもしくは一方のマグネットと他方の磁性シートとが引き付けあって位置合わせを行う方法、１次側が２次側のコイルの位置を検出することで、１次側のコイルを自動的に２次側のコイルの位置まで移動させる方法、充電器に多数のコイルを備えることで、携帯機器が充電器の充電面のどこにおいても充電可能とする方法等である。

　このように、１次側（充電側）非接触充電モジュール及び２次側（被充電側）非接触充電モジュールのコイルの位置合わせには様々な方法が挙げられるが、マグネットを使用する方法とマグネットを使用しない方法とに分けられる。そして、１次側（充電側）非接触充電モジュールであれば、マグネットを備えた２次側（被充電側）非接触充電モジュール及びマグネットを備えていない２次側（被充電側）非接触充電モジュールの双方に適応できるようにすることで２次側（被充電側）非接触充電モジュールのタイプに関係せず充電ができ利便性が向上する。同様に、２次側（被充電側）非接触充電モジュールであれば、マグネットを備えてこれを位置あわせに使用する１次側（充電側）非接触充電モジュール及びマグネットを備えずにマグネットを位置あわせに使用しない１次側（充電側）非接触充電モジュールの双方に適応できるようにすることで１次側（充電側）非接触充電モジュールのタイプに関係せず充電ができ利便性が向上する。すなわち、電力伝送を行う相手である他方の非接触充電モジュールと電磁誘導によって電力伝送を行う非接触充電モジュールにおいて、他方の非接触充電モジュールとの位置合わせに際し、他方の非接触充電モジュールに備えられたマグネットを利用して位置合わせを行う場合、及びマグネットを利用しないで位置合わせを行う場合とがある非接触充電モジュールにおいて、電力伝送が良好に行えるように構成することが必要である。

　１次側非接触充電モジュール１がマグネット３０ａを有する場合、マグネット３０ａを配置する１番目の方法として、マグネット３０ａを磁性シート３の中心部３２ａの上面に配置する方法がある。また、マグネット３０ａを配置する２番目の方法として、マグネット３０ａを磁性シート３の中心部３２ａの代わりに配置する方法がある。２番目の方法では、マグネット３０ａがコイルの中空領域に配置されるため、１次側非接触充電モジュール１を小型化できる。

　なお、１次側非接触充電モジュール１と２次側非接触充電モジュール２の位置合わせにマグネットを利用しない場合は、図３に示すマグネット３０ａは必要ない。

　ここで、マグネットが非接触充電モジュールの電力伝送効率に与える影響について説明する。一般的に、マグネットは１次側非接触充電モジュール及び２次側非接触充電モジュールの少なくとも一方において、内蔵されるコイルの中空部の中に設けられる。これにより、マグネットとマグネットまたはマグネットと磁性シート３をなるべく近接させることができると同時に、１次側及び２次側のコイルを近接させることができる。マグネットは円形であり、この場合、マグネットの直径はコイルの内幅よりも小さくなる。本実施の形態においてはマグネットの直径は約１５．５ｍｍ（約１０ｍｍ～２０ｍｍ）であり、厚みは約１．５～２ｍｍである。また、ネオジウム磁石を使用しており、強さは約７５ｍＴから１５０ｍＴ程度でよい。本実施の形態においては、１次側非接触充電モジュールのコイルと２次側非接触充電モジュールのコイルとの間隔が２～５ｍｍ程度であるので、この程度のマグネットで十分位置合わせが可能となる。

　電力伝送のために１次側コイルと２次側コイルとの間に磁束が発生している際、その間や周辺にマグネットが存在すると磁束はマグネットを避けるように伸びる。もしくは、マグネットの中を貫く磁束はマグネットの中で渦電流や発熱となり、損失となる。更に、マグネットが磁性シートの近傍に配置されることによって、マグネット近傍の磁性シートの透磁率が低下してしまう。従って、１次側非接触充電モジュール１に備えられたマグネット３０ａは、１次側コイル１１ａ及び２次側コイル１１ｂ双方のＬ値を低下させてしまう。その結果、非接触充電モジュール間の伝送効率が低下してしまう。

　図４は、本発明の実施の形態における１次側非接触充電モジュールを示す詳細図である。図４（ａ）は１次側非接触充電モジュールの上面図、図４（ｂ）は図４（ａ）における１次側非接触充電モジュールのＡ－Ａ断面図である。図４（ｃ）は、直線凹部を設けた場合の図４（ａ）における１次側非接触充電モジュールのＢ－Ｂ断面図である。図４（ｄ）は、スリットを設けた場合の図４（ａ）における１次側非接触充電モジュールのＢ－Ｂ断面図である。なお、図４（ａ），図４（ｂ）は、マグネット３０ａを備えない場合を示している。なお、備える場合には、点線で示したマグネット３０ａを備える。

　１次側コイル１１ａは、１次側非接触充電モジュール１が装着される非接触充電器４００の薄型化を達成するため、１次側コイル１１ａの中心領域に位置する巻始め部分から端子２３ａまでを厚さ方向に２段とし、残りの領域を１段とした。このとき、上段の導線と下段の導線どうしがお互いに空間を空けるように巻回されることによって、上段の導線と下段の導線との間の浮遊容量が小さくなり、１次側コイル１１ａの交流抵抗を小さく抑えることができる。

　また、導線を積層して１次側コイル１１ａを１次側非接触充電モジュール１の厚み方向に伸ばす場合、１次側コイル１１ａの巻き数を増やして１次側コイル１１ａに流す電流を増加できる。導線を積層する際、上段に位置する導線と下段に位置する導線がお互いの空間を詰めるように巻回されることにより、１次側コイル１１ａの厚みを抑えつつ、１次側コイル１１ａに流す電流を増加できる。

　なお、本実施の形態では、断面形状が円形状の導線を使用して１次側コイル１１ａを形成しているが、使用する導線は断面形状が方形形状の導線でもよい。断面形状が円形状の導線を使用する場合、隣り合う導線どうしの間に隙間が生じるため、導線間の浮遊容量が小さくなり、１次側コイル１１ａの交流抵抗を小さく抑えることができる。

　また、１次側コイル１１ａは厚さ方向に２段で巻回するよりも１段で巻回した方が１次側コイル１１ａの交流抵抗が低くなり、伝送効率を高くすることができる。これは、２段で導線を巻回すると、上段の導線と下段の導線との間に浮遊容量が発生するためである。従って、１次側コイル１１ａは全体を２段で巻回するよりも、なるべく多くの部分を１段によって巻回した方がよい。また、１段で巻回することによって、１次側非接触充電モジュール１として薄型化することができる。なお、２本の導線で平面コイル部を構成する場合は、端子２２ａ、２３ａ部分において２本の導線が半田等によって電気的に接続されているので、２本の導線が１本の太い導線のようにしてもよい。２本の導線は、コイル面に対して平行に並んで巻回されてもよいし、コイル面に対して垂直に並んで巻回されてもよい。すなわち、コイル面に平行の場合は、２本の導線は平面状で同一の中心を軸に巻きまわされており、半径方向において一方の導線が他方の導線に挟まれるようになる。このように２本の導線を端子２２ａ、２３ａ部分で電気的に接合して１本の導線のように機能させることによって、同じ断面積であっても厚みを抑えることができる。すなわち、例えば、直径が０．２５ｍｍの導線の断面積を、直径が０．１８ｍｍの導線を２本準備することによって得ることができる。従って、直径が０．２５ｍｍの導線１本であると、コイルの１ターンの厚みは０．２５ｍｍ、コイルの半径方向の幅は０．２５ｍｍであるが、直径が０．１８ｍｍの導線２本であると、コイルの１ターンの厚みは０．１８ｍｍ、半径方向の幅は０．３６ｍｍとなる。なお、厚み方向とは、平面コイル部と磁性シート３との積層方向である。また、コイルは中心側の一部分のみ、厚さ方向に２段に重なっており、残りの外側の部分は１段としてもよい。また、コイル面に垂直の場合は、１次側非接触充電モジュール１の厚みが増加するが、導線の断面積が事実上増加することで平面コイル部を流れる電流を増加させることができ、十分な巻き数も容易に確保することができる。なお、本実施の形態では、約０．１８～０．３５ｍｍの導線により１次側コイル１１ａを構成しており、その中でも１次側非接触充電モジュール１の１次側コイル１１ａには０．２５～０．３５ｍｍの導線が好適である。

　なお、１次側コイル１１ａの交流抵抗が低いことで１次側コイル１１ａにおける損失を防ぎ、Ｌ値を向上させることによって、Ｌ値に依存する１次側非接触充電モジュール１の電力伝送効率を向上させることができる。

　また、本実施の形態では、１次側コイル１１ａは環状（円形状）に形成されている。１次側コイル１１ａの形状は環状（円形状）に限定されず、楕円形状、矩形状、多角形状でもよい。１次側非接触充電モジュール１と２次側非接触充電モジュール２の位置合わせを考慮すれば、１次側コイル１１ａの形状は環状（円形状）が好ましい。これは、１次側コイル１１ａの形状が環状（円形状）の場合、電力の送受信がより広範囲で可能となるため、１次側非接触充電モジュール１の１次側コイル１１ａと２次側非接触充電モジュール２の２次側コイル１１ｂの位置合わせが容易になる。すなわち、電力の送受信をより広範囲で可能とするため、２次側非接触充電モジュール２は１次側非接触充電モジュール１に対する角度の影響を受けにくくなる。

　なお、端子２２ａ、２３ａはお互いに近接してもよく、離れて配置されてもよいが、離れて配置された方が１次側非接触充電モジュール１を実装しやすい。

　磁性シート３は、電磁誘導作用を利用した非接触充電の電力伝送効率を向上させるために設けたものであって、平坦部３１ａと、中心であって１次側コイル１１ａの内径に相当する中心部３２ａと、直線凹部３３ａとを備える。また、１次側非接触充電モジュール１と２次側非接触充電モジュール２の位置合わせのマグネット３０ａを設ける場合、マグネット３０ａを中心部３２ａの上方に配置してもよいし、マグネット３０ａを中心部３２ａの代わりに配置してもよい。また、磁性シート３の１次側コイル１１ａの中空部に対応する部分に凹部または貫通孔が備えられている。

　また、磁性シート３として、Ｎｉ－Ｚｎ系のフェライトシート、Ｍｎ－Ｚｎ系のフェライトシート、Ｍｇ－Ｚｎ系のフェライトシート等を使うことができる。磁性シート３は、単層構成としてもよいし、同一材料を厚み方向に複数枚積層した構成でもよいし、異なる磁性シートを厚み方向に複数枚積層してもよい。少なくとも、透磁率が２５０以上、飽和磁束密度が３５０ｍＴ以上のものであると好ましい。

　また、アモルファス金属も磁性シート３として用いることができる。磁性シート３としてフェライトシートを使用する場合は１次側コイル１１ａの交流抵抗を低下させる点で有利となり、磁性シートとしてアモルファス金属を使用する場合は１次側コイル１１ａを薄型化することができる。また、磁性シート３の形状は、円形、矩形、多角形、四隅に大きな曲線を備える矩形及び多角形でもよい。

　次に、マグネットが１次側非接触充電モジュール１及び後述する２次側非接触充電モジュール２に対して与える影響について説明する。１次側非接触充電モジュール１によって発生した磁界を２次側非接触充電モジュール２内の２次側コイル１１ｂが受信して電力伝送を行う。ここで、１次側コイル１１ａ及び２次側コイル１１ｂの周辺にマグネットを配置すると、磁界がマグネットを避けるように発生するか、マグネットを通過しようとする磁界はなくなってしまうこともある。また、磁性シート３のうちマグネットに近い部分の透磁率が低下してしまう。すなわち、マグネットによって、磁界が弱められるのである。従って、マグネットによって弱められる磁界を最小限にするためには、１次側コイル１１ａ及び２次側コイル１１ｂとマグネットの距離を離す、マグネットの影響を受けにくい磁性シート３を備える、等の対策を講じる必要がある。

　次に、２次側非接触充電モジュール２を携帯端末機器に搭載する場合について、説明する。

　図５は、本発明の実施の形態における携帯端末機器の構成を示す図であり、携帯端末機器を分解した場合の斜視図である。

　携帯端末機器５２０は、液晶パネル５２１、操作ボタン５２２、基板５２３、電池パック５２４等で構成されている。電磁誘導作用を利用して電力を受信する携帯端末機器５２０は、その外装を形成する筐体５２５と筐体５２６の内部に２次側非接触充電モジュール２を有する携帯端末機器である。

　液晶パネル５２１、操作ボタン５２２が設けられた筐体５２５の裏面には、操作ボタン５２２から入力された情報を受信するともに必要な情報を液晶パネル５２１に表示して携帯端末機器５２０全体を制御する制御部を備える基板５２３が設けられている。また、基板５２３の裏面には電池パック５２４が設けられている。電池パック５２４は、基板５２３と接続されて基板５２３に電力供給を行う。

　更に、電池パック５２４の裏面、すなわち筐体５２６側には２次側非接触充電モジュール２が設けられている。２次側非接触充電モジュール２は、電磁誘導作用により１次側非接触充電モジュール１から電力供給を受け、その電力を利用して電池パック５２４を充電する。

　２次側非接触充電モジュール２は、２次側コイル１１ｂ、磁性シート４等から構成される。電力供給を受ける方向を筐体５２６側とする場合、筐体５２６と基板５２３との間で、筐体５２６側から順に２次側コイル１１ｂ、磁性シート４を配置すると、基板５２３と電池パック５２４の影響を軽減して電力供給を受けることができる。なお、図５においては、磁性シート４が２次側コイル１１ｂよりも筐体５２６側に配置されているように見えるが、わかりやすくするために模式的に示したものであって、実際は、上述したとおり、筐体５２６側から２次側コイル１１ｂ、磁性シート４の順で配置される。

　次に、２次側非接触充電モジュール２について説明する。

　図６は、本発明の実施の形態における２次側非接触充電モジュールを示す図であり、２次側コイルが円形コイルの場合を示す。

　図７は、本発明の実施の形態における２次側非接触充電モジュールを示す詳細図である。図７（ａ）は２次側非接触充電モジュールの上面図、図７（ｂ）は図７（ａ）における２次側非接触充電モジュールのＣ－Ｃ断面図である。図７（ｃ）は、直線凹部を設けた場合の図７（ａ）における２次側非接触充電モジュールのＤ－Ｄ断面図である。図７（ｄ）は、スリットを設けた場合の図７（ａ）における２次側非接触充電モジュールのＤ－Ｄ断面図である。なお、図７（ａ），図７（ｂ）は、マグネット３０ｂを備えない場合を示している。なお、備える場合には、点線で示したマグネット３０ｂを備える。

　２次側非接触充電モジュール２を説明する図６～図７は、１次側非接触充電モジュール１を説明する図３～図４にそれぞれ対応する。２次側非接触充電モジュール２の構成は、１次側非接触充電モジュール１と略同一である。

　２次側非接触充電モジュール２が１次側非接触充電モジュール１と異なる点として、磁性シート４の大きさと材料が挙げられる。２次側非接触充電モジュール２に用いる磁性シート４は、約４０×４０ｍｍ以内の大きさに収まる程度のサイズであり、厚みは約２ｍｍ以下である。

　１次側非接触充電モジュール１に用いる磁性シート３と、２次側非接触充電モジュール２に用いる磁性シート４のサイズは異なる。これは、２次側非接触充電モジュール２が一般的にポータブル電子機器に搭載されるためであり、小型化が要求されるからである。本実施の形態において磁性シート４は略正方形の約３３ｍｍ×３３ｍｍである。磁性シート４が２次側コイル１１ｂの外周端よりも同程度または大きく形成されることが望ましい。また、磁性シート３の形状は、円形、矩形、多角形、四隅に大きな曲線を備える矩形及び多角形でもよい。

　また、２次側非接触充電モジュール２は、電力供給の受信側として携帯端末に用いられるため、２次側非接触充電モジュール２の携帯端末内における占有スペースに余裕がない。また、２次側非接触充電モジュール２の２次側コイル１１ｂに流れる電流は小さいため、磁性シート４の絶縁性はあまり要求されない。なお、本実施の形態では、約０．１８～０．３５ｍｍの導線により２次側コイル１１ｂを構成しており、その中でも２次側非接触充電モジュール２の２次側コイル１１ｂには０．１８～０．３０ｍｍ程度の導線が好適である。

　搭載される電子機器が携帯電話の場合、携帯電話の外装を構成するケースとその内部に位置する電池パックとの間に配置されることが多い。一般的に、電池パックはアルミニウムの筐体であるため、電力伝送に悪影響を与える。これは、コイルが発生させる磁束を弱める方向にアルミニウムに渦電流が発生するため、コイルの磁束が弱められることに起因する。そのため、電池パックの外装であるアルミニウムとその外装の上に配置される２次側コイル１１ｂとの間に磁性シート４を設け、アルミニウムに対する影響を軽減する必要がある。

　次に、マグネット３０ａのサイズと１次側コイル１１ａの内径のサイズとの関係について説明する。ここでは、１次側非接触充電モジュール１にマグネット３０ａを配置した場合について説明するが、２次側非接触充電モジュール２にマグネット３０ｂを配置した場合も同様の関係が成り立つ。その場合は、マグネット３０ｂはマグネット３０ａに相当する。

　図８は、マグネットを備える１次側非接触充電モジュール及び２次側非接触充電モジュールの関係を示す図である。図８（ａ）はコイルの内幅が小さいときに位置合わせのマグネットを用いた場合、図８（ｂ）はコイルの内幅が大きいときに位置合わせのマグネットを用いた場合、図８（ｃ）はコイルの内幅が小さいときに位置合わせのマグネットを用いない場合、図８（ｄ）はコイルの内幅が大きいときに位置合わせのマグネットを用いない場合である。なお、図８では、マグネット３０ａを備える１次側非接触充電モジュール１と電力伝送を行う２次側非接触充電モジュール２の２次側コイル１１ｂについて説明する。しかしながら、下記で説明する２次側非接触充電モジュール２の関係の２次側コイル１１ｂについての説明は、マグネット３０ｂを備える２次側非接触充電モジュール２と電力伝送を行う１次側非接触充電モジュール１の１次側コイル１１ａについても適用される。すなわち、電力伝送の相手である他方の非接触充電モジュールがマグネットを備える場合と備えない場合との双方において、位置合わせ及び電力伝送が可能となる非接触充電モジュールの平面コイル部について説明する。図９は、コイルの内径とコイルのＬ値との関係を示す図である。

　図中ではマグネット３０ａは１次側コイル１１ａの貫通孔内のみに収まっているが、２次側コイル１１ｂの貫通孔内に収まっていても同様のことがいえる。

　１次側コイル１１ａと２次側コイル１１ｂは対向している。コイル１１ａ、１１ｂのうち、内側部分２１１、２１２においても磁界が発生し、電力伝送されるである。各内側部分２１１、２１２はそれぞれ対向している。また、内側部分２１１、２１２はマグネット３０ａに近い部分でもあり、マグネット３０ａからの悪影響を受けやすい。すなわち、電力伝送のために１次側コイルと２次側コイルとの間に磁束が発生している際、その間や周辺にマグネットが存在すると磁束はマグネットを避けるように伸びる。もしくは、マグネットの中を貫く磁束はマグネットの中で渦電流や発熱となり、損失となる。更に、マグネットが磁性シートの近傍に配置されることによって、マグネット近傍の磁性シートの透磁率が低下してしまう。従って、１次側非接触充電モジュール１に備えられたマグネット３０ａは、１次側コイル１１ａ及び２次側コイル１１ｂの特に内側部分２１１、２１２の磁束を弱めてしまい悪影響を及ぼす。その結果、非接触充電モジュール間の伝送効率が低下してしまう。従って、図８（ａ）の場合、マグネット３０ａの悪影響を受けやすい内側部分２１１、２１２が大きくなってしまう。それに対して、マグネットを用いない図８（ｃ）は２次側コイル１１ｂの巻き数が多いためＬ値は大きくなる。その結果、（ｃ）におけるＬ値から図８（ａ）におけるＬ値へは大幅に数値が減少するため、内幅が小さいコイルでは、マグネット３０ａが位置合わせのために備えられる場合と備えられない場合とで、Ｌ値減少率が非常に大きくなってしまう。また、図８（ａ）のように２次側コイル１１ｂの内幅がマグネット３０ａの直径よりも小さいと、マグネット３０ａと対向する面積だけ２次側コイル１１ｂはダイレクトにマグネット３０ａの悪影響を受けてしまう。従って、２次側コイル１１ｂの内幅はマグネット３０ａの直径よりも大きい方がよい。

　対して、図８（ｂ）のようにコイルの内幅が大きいと、マグネット３０ａの悪影響を受けやすい内側部分２１１、２１２が非常に小さくなる。また、マグネットを用いない図８（ｄ）は２次側コイル１１ｂの巻き数が少なくなるためＬ値は図８（ｃ）に比べて小さくなる。その結果、図８（ｄ）におけるＬ値から図８（ｂ）におけるＬ値へは数値の減少が小さいため、内幅が大きいコイルではＬ値減少率を小さく抑えることができる。また、２次側コイル１１ｂの内幅が大きいほど、マグネット３０ａからコイル１１ｂの中空部の端部が離れるため、マグネット３０ａの影響を抑えることができる。しかしながら、非接触充電モジュールは充電器もしくは電子機器等に搭載されるため、ある一定以上の大きさに形成することができない。従って、コイル１１ａ、１１ｂの内幅を大きくしてマグネット３０ａからの悪影響を小さくしようとすると、巻き数が減ってしまいマグネット有り無しに関係せずＬ値そのものが減少してしまう。マグネット３０ａが円形の場合、以下のようになる。すなわち、マグネット３０ａの外径とコイル１１ｂの内幅とがほぼ同一（マグネット３０ａの外径がコイル１１ｂの内幅よりも０～２ｍｍ程度小さい）である場合、マグネット３０ａを最大限に大きくすることができるので、１次側非接触充電モジュールと２次側非接触充電モジュールとの位置合わせの精度が向上できる。また、コイル１１ｂの内径を最小にすることができるので、コイル１１ｂの巻き数が増大してＬ値を向上させることができる。また、マグネット３０ａの外径がコイル１１ｂの内幅よりも小さい（マグネット３０ａの外径がコイル１１ｂの内幅よりも２～８ｍｍ程度小さい）場合、位置合わせの精度にばらつきがあっても内側部分２１１、２１２が対向する部分の間にはマグネット３０ａが存在しないようにすることができる。このとき、マグネット３０ａの外径がコイル１１ｂの内幅の７０％～９５％であることによって、位置合わせの精度にばらつきにも十分対応でき、更に１次側非接触充電モジュールと２次側非接触充電モジュールとの位置合わせの精度が向上できる。また、コイル１１ｂの巻き数も確保することができる。これは、平面コイル部に平行な面において、マグネット３０ａの面積は、平面コイル部の中心の貫通孔の面積の７０％～９５％であることを意味する。このように構成することによって、電力伝送の相手である他方の非接触充電モジュールに位置合わせのためのマグネットを備える場合であっても備えない場合であっても、マグネットの有無による非接触充電モジュール内の平面コイルのＬ値の変動が小さくなり、位置合わせや電力伝送をすることができる。すなわち、１次側非接触充電モジュール１にマグネット３０ａを備えた場合であっても備えない場合であっても、２次側非接触充電モジュール２はどちらの場合も、１次側非接触充電モジュール１との位置合わせ及び電力伝送を効率よくすることができる。また、２次側非接触充電モジュール２にマグネット３０ｂを備えた場合であっても備えない場合であっても、１次側非接触充電モジュール１はどちらの場合も、２次側非接触充電モジュール２との位置合わせ及び電力伝送を効率よくすることができる。そして、１次側コイル１１ａは１次側非接触充電モジュール１において、共振コンデンサをもちいてＬＣ共振回路をつくる。このとき、マグネットを位置合わせに利用する場合と利用しない場合とでＬ値が大幅に変化すると、共振コンデンサとの共振周波数も大幅に変化してしまう。この共振周波数は、１次側非接触充電モジュール１と２次側非接触充電モジュール２との電力伝送に用いられるため、マグネットの有無によって共振周波数が大幅に変化すると正しく電力伝送ができなくなってしまうが、上記の構成とすることで、電力伝送が高効率化する。

　更に、図９に示すように、マグネット３０ａのサイズ及び２次側コイル１１ｂの外径を一定にした場合、２次側コイル１１ｂの巻き数を減らして２次側コイル１１ｂの内径を大きくしていくと、マグネット３０ａの２次側コイル１１ｂに対する影響が小さくなる。すなわち、マグネット３０ａを１次側非接触充電モジュール１と２次側非接触充電モジュール２との位置合わせに利用する場合と利用しない場合における２次側コイル１１ｂのＬ値が近い値となる。従って、マグネット３０ａを使用するときと使用しないときとの共振周波数が非常に近い値となる。なお、このとき、コイルの外径は３０ｍｍに統一している。また、１次側コイル１１ａの中空部端部とマグネット３０ａの外側端部との距離は、０ｍｍより大きく、６ｍｍよりも小さくすることで、Ｌ値を１５μＨ以上としつつ、マグネット３０ａを利用する場合と利用しない場合でのＬ値を近づけることができる。図９の結果は、２次側非接触充電モジュール２にマグネット３０ｂを備えた場合の１次側非接触充電モジュール１の１次側コイル１１ａのＬ値としても、同様のことがいえる。

　図１０は、本発明の実施の形態における非接触充電モジュールと電力伝送を行う他方の非接触充電モジュールに備えられたマグネットの位置関係を示す模式図であり、１次側非接触充電モジュールに１次側非接触充電モジュールと２次側非接触充電モジュールの位置合わせに利用するマグネットを有するものである。なお、図１０（ａ）は２次側コイルが矩形コイルの場合を示し、図１０（ｂ）は２次側コイルが円形コイルの場合を示す。また、これらの図で説明する非接触充電モジュールは、磁性シートのコイル部の中空部には存在する凹部あるいは貫通孔を省略して説明する。

　このとき、マグネットと非接触充電モジュールとの関係は、１次側非接触充電モジュール１と２次側非接触充電モジュール２に設けられたマグネット３０ｂとの関係と、２次側非接触充電モジュール２と１次側非接触充電モジュール１に設けられたマグネット３０ａとの関係との、双方の関係において当てはまる。従って、２次側非接触充電モジュール２と１次側非接触充電モジュール１に設けられたマグネット３０ａとの関係を例として説明するが、１次側非接触充電モジュール１と２次側非接触充電モジュール２に設けられたマグネット３０ｂとの関係にも適用される。すなわち、電力伝送の相手である他方の非接触充電モジュールに備えられたマグネットの影響を抑え、他方の非接触充電モジュールにマグネットが備えられる場合であっても、備えられない場合であっても、位置合わせ及び電力伝送が可能である非接触充電モジュールについて説明する。

　図１０（ａ）に示す２次側コイル１１ｃ及び図１０（ｂ）に２次側コイル１１ｂは、その中心が位置合わせのマグネット３０ａの中心と合うように位置合わせされる。また、１次側非接触充電モジュール１がマグネット３０ａを設けない場合であっても、２次側非接触充電モジュール２がマグネットを備えることもある。

　相手側非接触充電モジュールが備える位置合わせのマグネット３０ａは直径ｍの円形状であり、磁性シート４は正方形である。なお、磁性シート４は正方形以外の多角形や矩形状、角に曲線（コーナー）であってもよいが、相手側である１次側非接触充電モジュール１の性能を確保しながら小型化するには正方形のほうが好ましい。

　位置合わせのマグネット３０ａは、非接触充電モジュール１、２を使用するに当たって規格提案されているもので、非接触充電モジュール１、２間の電力伝送を確実にし、送受信コイルの中心合わせを行なうために使用される。

　同じ巻線数の矩形の２次側コイル１１ｃまたは円形の２次側コイル１１ｂを同じ大きさの磁性シート４上に設置した場合、両者とも同一の面積の磁性シート４内に納まる。すなわち、図１０（ａ）及び（ｂ）に示す通り、同じ巻線数の矩形の２次側コイル１１ｃまたは円形の２次側コイル１１ｂを１辺の長さの磁性シート４上に設置した場合、矩形の２次側コイル１１ｃの対向する内辺間の最短距離ｙ１と円形の２次側コイル１１ｂの内径ｙ２を同じ長さにすることができる。

　一方、矩形の２次側コイル１１ｃ内側の対角線長ｘは円形の２次側コイル１１ｂの内径ｙ２と同じ長さである矩形の２次側コイル１１ｂの対向する内辺間の最短距離ｙ１より長いｘとなる。すなわち、矩形の２次側コイル１１ｃでは、円形の２次側コイル１１ｂに比べて位置合わせのマグネット３０ａと２次側コイル１１ｃとの間隔を大きく取れる領域が多くなる。すなわち、ｘ＞ｙ１、ｙ１＝ｙ２の関係である。

　そして、１次側非接触充電モジュール１または２次側非接触充電モジュール２に備えるマグネットの影響を抑えるためには、矩形のコイルはｘ＞＝ｍ、好ましくはｙ１＞＝ｍとなる必要がある。

　２次側コイル１１ｂまたは１１ｃと、位置合わせのマグネット３０ａとの間隔が大きくなると、位置合わせマグネット３０ａの影響が小さくなるため、２次側コイル１１ｂまたは１１ｃのＬ値減少率を小さくできる。２次側コイルが矩形の場合、２次側コイル１１ｃの内側の対角線寸法ｘが円形の２次側コイル１１ｂの内径寸法ｙ２と同じ値のとき、２次側コイル１１ｃのＬ値減少率が２次側コイル１１ｂと略同じ値になる。

　そのため、非接触充電器４００の１次側非接触充電モジュール１を収納するスペースが方形状であり、しかもそのスペースが限られている場合には、磁性シート４を方形状として２次側コイル１１ｃを矩形状に形成することが好ましい。これにより、円形コイルと比較して、矩形の２次側コイル１１ｃをマグネット３０ａから遠ざけることができ、矩形の２次側コイル１１ｃはマグネット３０ａからの影響を受けにくい。また、矩形の２次側コイル１１ｃは、磁束がコーナー部に集中するが、そのコーナー部とマグネット３０ａとの距離を大きく確保できるため、マグネット３０ａの影響を軽減できる。

　すなわち、２次側コイル１１ｂが円形に巻回される場合は、２次側コイル１１ｂ全体がほぼ同じ磁界の強さを示す。しかし、２次側コイル１１ｂが略矩形に巻回される場合は、その角部（コーナー）において磁界が集中する。従って、２次側コイル１１ｃの内側の対角線寸法ｘが位置合わせマグネット３０ａの外径よりも外側に位置すること（ｘ＞＝ｍ）で、マグネット３０ａの影響を抑えて電力送信することができる。また、２次側コイル１１ｂの対向する内辺間の最短距離ｙ１が位置合わせマグネット３０ａの外径よりも外側に位置すること（ｙ１＞＝ｍ）で、２次側コイル１１ｃ全体が位置合わせマグネット３０ａの外径よりも外側に位置し、更に２次側コイル１１ｂの角部（コーナー）がマグネット３０ａから一定距離を開けて位置することとなる。従って、よりマグネット３０ａが２次側コイル１１ｂに与える影響を低減させることができる。

　なお、本実施の形態では、前述した関係を満足するように矩形の２次側コイル１１ｃの対角線寸法（ｘ）をおよそ２３ｍｍにし、位置合わせのマグネット３０ａの径（ｍ）を１５．５ｍｍφに設定した。位置合わせのマグネット３０ａは一般的に、１５．５ｍｍを最大の直径とし、それよりも小さく構成される。小型化と、位置合わせの精度を鑑みた場合に、マグネット３０ａの直径が約１０ｍｍ～１５．５ｍｍであり、厚みは約１．５～２ｍｍとなることでバランスよく位置合わせをすることができるからである。また、ネオジウム磁石を使用しており、強さは約７５ｍＴから１５０ｍＴ程度でよい。本実施の形態においては、１次側非接触充電モジュールのコイルと２次側非接触充電モジュールのコイルとの間隔が２～５ｍｍ程度であるので、この程度のマグネットで十分位置合わせが可能となる。従って、２次側コイルが円形状に巻回されていれば、中空部の直径を１５．５ｍｍ以上、矩形に巻回していれば中空部の対角線を１５．５ｍｍ以上、好ましくは中空部の辺幅を１５．５ｍｍ以上とすることで、基本的に、相手側に備えられたマグネット３０ａの大きさに関わらずマグネット３０ａの影響を低減することができる。

　上述したように、矩形コイルの方が円形コイルよりもマグネットの影響を受けにくいが、１次側コイル１１ａ及び後述する２次側コイル１１ｂの両方が矩形コイルであると、充電時の位置合わせの際にお互いのコーナーどうしの位置合わせをしなくてはならなくなる。従って、位置合わせの際の角度合わせが難しいため、一方が円形コイル、他方が矩形コイルであるとよい。すなわち、角度調整も必要なく、更に矩形コイルがマグネットの影響を抑えることができるためである。なお、１次側非接触充電モジュール１及び２次側非接触充電モジュール２のいずれが矩形コイルを備え、いずれが円形コイルを備えても構わないが、円形コイルは電力伝送の相手となるコイルの形状によらず効率的な電力伝送が可能であるため、１次側非接触充電モジュール１に円形コイルを備えるとよい。

　なお、円形コイルに比較して、矩形コイルとは、中空部四隅の角のＲ（四隅の曲線の半径）が中空部の辺幅（図１０（ａ）のｙ１）の３０％以下のものをいう。すなわち、図１０（ａ）において、略矩形の中空部は四隅が曲線状となっている。直角であるよりも、多少でも曲線であることで、四隅における導線の強度を向上させることができる。しかしながら、Ｒが大きくなりすぎると円形コイルとほとんど変化なく、矩形コイルならではの効果を得ることができなくなる。検討の結果、中空部の辺幅ｙ１が例えば２０ｍｍであった場合、各四隅の曲線の半径Ｒが６ｍｍ以下であれば、マグネットの影響をより効果的に抑えることができることがわかった。また、前述したように四隅の強度まで考慮すると、各四隅の曲線の半径Ｒが略矩形の中空部の辺幅の５～３０％であることによって、前述したもっとも矩形コイルの効果を得ることができる。

　さらに非接触充電モジュールの矩形に巻回されたコイルの中空部とマグネットとの関係について説明する。

　図１１は、図１０の矩形の平面コイル部内側の対角線寸法及び円形の平面コイル部の内径寸法を可変した（磁性シート４の大きさもそれに応じて変えている）時に、位置合わせマグネット３０ａが無い場合に対して位置合わせマグネット３０ａが有る場合の平面コイル部のＬ値減少率を示したものである。すなわち、Ｌ値減少率が少ないほど位置合わせマグネットの影響が小さいことを表している。なお、本実施例は一例として受信側非接触充電モジュールについて説明するが、送信側非接触充電モジュールにも適用できる。

　図１１に示す通り、コイルの内寸法が大きいほど平面コイル部のＬ値減少率が少ない。位置合わせマグネット３０ａと平面コイル部の内側との間隔を余分に取れる領域が多くなるので位置合わせマグネット３０ａの影響が小さくなるためである。一方、矩形の平面コイル部の内側の対角線寸法と円形の平面コイル部の内径寸法とが同じ値の場合には平面コイル部のＬ値減少率も同じ値である。

　すなわち、矩形の平面コイル部の内側の対角線寸法ｘ及び円形の平面コイル部の内径寸法ｙが位置合わせマグネットの直径ｍより大きいと（ｘ＝ｙ＞ｍ）、平面コイル部の内辺と位置合わせマグネットの外周辺との間に隙間ができる。ところが、この場合平面コイル部の平面の面積は矩形の平面コイル部のほうが円形の平面コイル部に比較して小さい。そこで、磁性シート４の大きさに合うように矩形の平面コイル部の内側の対角寸法を大きくすることができる。そうすることで、磁性シート４内に平面コイル部を設置した場合矩形の平面コイル部のほうが円形の平面コイル部に比較して平面コイル部の内辺と位置合わせマグネットの外周辺との間に隙間が作ることができ、位置合わせマグネットの影響を小さくすることができる。本実施の形態では、前述した関係を満足するように矩形の平面コイル部の対角線寸法（ｘ）をおよそ２３ｍｍにし、位置合わせマグネット４の径（ｍ）を１５ｍｍΦに設定した。

　次に、図１２を用いて矩形の平面コイル部で発生する磁界の大きさについて説明する。図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＡ－Ａ´断面図であり、図１２（ｃ）は図１２（ａ）のＢ－Ｂ´断面図である。図１２（ｂ）においては、位置合わせマグネットの端部と矩形の平面コイル部の内端とが近接しており、位置合わせマグネットの磁界の影響により矩形の平面コイル部で発生する磁界は小さくなる。一方、図１２（ｃ）においては、位置合わせマグネットの端部と矩形の平面コイル部の内端とが離れており、位置合わせマグネットの磁界の影響を受けにくくなり矩形の平面コイル部で生じる磁界は大きくなる。

　要するに、上述した円形の平面コイル部ではコイル円周のどこでも、円形の平面コイル部で生じる磁界は小さく、すなわち電磁誘導の相互インダクタンスに影響を与える円形の平面コイル部のＬ値は小さくなり、非接触充電モジュールの電力伝送効率は低い。一方、上述した矩形の平面コイル部では、生じる磁界は大きく、すなわち電磁誘導の相互インダクタンスに影響を与える矩形の平面コイル部のＬ値は円形の平面コイル部のＬ値より大きくなり、それで非接触充電モジュールの電力伝送効率は円形の平面コイル部に比べ大きく向上することになる。

　次に、図１０における矩形の平面コイル部と円形の平面コイル部で磁性シート４のフェライト厚みを変えて平面コイル部のＬ値を測定した結果について説明する。

　図１３は磁性シート４のフェライト厚みを変えて平面コイル部のＬ値を測定した結果を示している。ここでＬ値とは平面コイル部のインダクタンス値であり、その値が大きいほど非接触充電モジュールの電力伝送の効率が高くなる。

　非接触充電モジュールの電力伝送の性能を満足させるには、コイルのＬ値は６～８μＨ必要であるが、位置合わせマグネットが有る場合には位置合わせマグネットの影響で磁性シート４の磁界強度アップの効果が低減する。

　図１３によると、位置合わせマグネットがある時には円形の平面コイル部が６～８μＨ発生するには磁性シート４のフェライト厚みは５００μｍ必要である。それに比較し、同じフェライト厚みを持つ矩形の平面コイル部のＬ値は１２μＨとなる（矢印Ａ）。

　磁性シート４のフェライト厚みと面積が同一の条件下では矩形の平面コイル部のＬ値のほうが円形の平面コイル部に比べて大きい値になっている。したがって、矩形の平面コイル部で生じる磁界は大きく、非接触充電モジュールの電力伝送効率は大きくなることとなる。

　矩形の平面コイル部と円形の平面コイル部のＬ値を同じにしようとした場合では矩形の平面コイル部のほうが磁性シート４のフェライト厚みを薄く設定することができる。すなわち、Ｌ値の目標値である６～８μＨにするには、矩形の平面コイル部の磁性シート４のフェライト厚みを３００μｍにすることができ（矢印Ｂ）、フェライトの厚みを薄くすることができる。したがって、非接触充電モジュールの厚さを薄くすることができ、小型化しやすくなる。

　このように、非接触充電モジュールの用いる平面コイルを矩形にすることで位置合わせマグネットの磁界の影響を避け、非接触充電モジュールの電力伝送効率を向上させることにより非接触受電モジュールの小型化を達成することができる。

　なお、コイルは矩形に巻回されることに限定されず、角にＲを有した方形状や多角形状に巻回される場合もある。すなわち、コイルの形状は、その全体が磁性シート４上にあって、コイルの内縁が位置合わせマグネットの外縁から離れる部分を多く有する形状であればよい。その中でも、矩形の形状は上述した効果を得られるとともに、矩形コイルを容易に作成することができるものである。

　本実施の形態では、矩形の平面コイル部のコイルの巻回は正方形で説明しているが、これに限るわけではなく長方形でもよい。すなわち、コイルの４つの内辺の少なくとも一部が位置合わせマグネットの外周よりも外側にあれば、上述した効果が得られる。

　なお、位置合わせマグネットは、必ずしも送電用と受電用の両方の非接触充電モジュール内に設置されているわけでは無く、片方に設置されている場合もある。本実施の形態では、位置合わせマグネットは非接触充電モジュール内に設置されてなく、相手側である非接触充電モジュール内に設置されている場合について説明しているが、位置合わせマグネットが自分側にあっても同様に説明することができる。

　なお、図１１の矩形コイル（角コイルとも呼ぶ）の対角線寸法のデータは最小でおよそ１９ｍｍである。この対角線寸法が１９ｍｍのとき、矩形コイルの内側の中空部の対向する辺どうしの距離はおよそ１３．５ｍｍ程度である。したがって、図１１では、矩形コイルの対角線寸法が１９ｍｍのとき、直径１５．５ｍｍの位置合わせマグネットと矩形コイルの内側の中空部が幾分被っている。すなわち、矩形の平面コイル部の内側の中空部が位置合わせマグネットの大きさよりも大きいとＬ値減少率を小さくすることができる。

　上述したように、矩形コイルの方が円形コイルよりもマグネットの影響を受けにくいが、１次側コイルと２次側コイルの両方が矩形コイルであると、充電時の位置合わせの際にお互いのコーナーどうしの位置合わせをしなくてはならなくなる。従って、位置合わせの際の角度合わせが難しいため、一方が円形コイル、他方が矩形コイルであると良い。すなわち、角度調整も必要なく、さらに矩形コイルがマグネットの影響を抑えることができるためである。なお、１次側非接触充電モジュール及び２次側非接触充電モジュールのいずれが矩形コイルを備え、いずれが円形コイルを備えても構わないが、円形コイルは電力伝送の相手となるコイルの形状によらず効率的な電力伝送が可能であるため、１次側非接触充電モジュールに円形コイルを備えると良い。

　以上のように、本願発明では、平面コイル部の内側の中空部が、マグネットの大きさよりも大きいことを特徴とする非接触充電モジュールとした。このとき、平面コイル部の内側の中空部が、マグネットの大きさよりも大きいとは、送信側非接触充電モジュール及び受信側非接触充電モジュールが位置合わせした際に、例えば送信側非接触充電モジュール（他方の非接触充電モジュール）に備えられたマグネットが、受信側非接触充電モジュールの平面コイル部の中空部と重ならないことをいう。すなわち、送信側非接触充電モジュール及び受信側非接触充電モジュールを上からみて、送信側非接触充電モジュールに備えられたマグネットが、受信側非接触充電モジュールの中空部からコイル面へとはみ出さず、中空部内におさまることをいう。

　本発明の送信側非接触充電モジュール及びそれを用いた非接触充電機器によれば、１次側非接触充電モジュールと２次側非接触充電モジュールの位置合わせにマグネットを使用する場合と使用しない場合のいずれの場合であっても、非接触充電モジュールに設けられたコイルのＬ値の変化を抑えるので、マグネットを使用する場合と使用しない場合のいずれの場合でも使用でき、携帯電話、ポータブルオーディオ、携帯用のコンピュータ等の携帯端末、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の携帯機器を充電する際の送信側充電機器として有用である。

　１　１次側非接触充電モジュール
　２　２次側非接触充電モジュール
　３　磁性シート（１次側）
　４　磁性シート（２次側）
　１１ａ　　１次側コイル
　１１ｂ、１１ｃ　　２次側コイル
　２２ａ、２３ａ　　端子（１次側）
　２２ｂ、２３ｂ　　端子（２次側）
　３０ａ　　マグネット（１次側）
　３０ｂ　　マグネット（２次側）
　３１ａ　　平坦部（１次側）
　３１ｂ　　平坦部（２次側）
　３２ａ　　中心部（１次側）
　３２ｂ　　中心部（２次側）
　３３ａ　　直線凹部（１次側）
　３３ｂ　　直線凹部（２次側）
　３４ａ　　スリット（１次側）
　３４ｂ　　スリット（２次側）

Claims

　相手側非接触充電モジュールとの位置合わせに際し、相手側非接触充電モジュールに備えられたマグネットを利用する場合とマグネットを利用しない場合とがある非接触充電モジュールにおいて、
　導線が巻回された平面コイル部と、
　前記平面コイル部のコイル面を載置し、前記平面コイル部のコイル面に対向するように設けられた磁性シートと、を備え、
　前記平面コイル部の中空部が、前記相手側非接触充電モジュールに備えられたマグネットよりも大きい非接触充電モジュール。
　前記平面コイル部の導線は円形に巻回された請求項１記載の非接触充電モジュール。
　前記平面コイル部の内径端部と前記マグネットの外側端部との距離は、０ｍｍより大きく６ｍｍよりも小さい請求項２に記載の非接触充電モジュール。
　前記平面コイル部は、前記平面コイル部に平行な面において、前記マグネットの面積が、前記平面コイル部の内側円の面積の８０％～９５％となるように構成された請求項２に記載の非接触充電モジュール。
　前記マグネットは円形であり、前記マグネットの径が１５．５ｍｍである請求項１記載の非接触充電モジュール。
　前記平面コイル部の導線は矩形に巻回された請求項１記載の非接触充電モジュール。
　前記平面コイル部の略矩形状である中空部における対向する内辺間の最短距離の長さが、前記円形マグネットの径よりも長い請求項５記載の非接触充電モジュール。
　請求項１から請求項７のいずれかひとつに記載の非接触充電モジュールを備えた受信側非接触充電機器。
　請求項１から請求項７のいずれかひとつに記載の非接触充電モジュールを備えた送信側非接触充電機器。