WO2014002374A1 - 携帯端末 - Google Patents

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WO2014002374A1
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charging
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小柳 芳雄
山本 孝一
貴紀 廣部
上島 博幸
健一郎 田畑
修一郎 山口
宗範 藤村
晃男 日高
巧 成瀬
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パナソニック株式会社
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Priority to US15/882,829 priority patent/US10230272B2/en
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Definitions

  • the present invention relates to a portable terminal including a contactless charging module including a contactless charging module and an NFC antenna.
  • a NFC antenna module is provided with a magnetic sheet that improves the efficiency of 13.56 MHz band communication.
  • a contactless charging module in a communication device and perform the charging method of the communication device by contactless charging. This is a power transmission coil on the charger side, a power reception coil on the communication device side, and electromagnetic induction is generated between both coils in the band of about 100 kHz to 200 kHz to transmit power from the charger to the communication device side. It is.
  • the non-contact charging module is provided with a magnetic sheet that improves the communication efficiency in the band of about 100 kHz to 200 kHz, and is a non-contact charging module.
  • NFC is a short-range wireless communication that performs communication by electromagnetic induction using a frequency of 13.56 MHz band.
  • power is transmitted by electromagnetic induction using a frequency in the range of about 100 kHz to 200 kHz. Therefore, the optimum magnetic sheet for improving the efficiency of communication (power transmission) in each frequency band differs between the NFC module and the non-contact charging module.
  • both the NFC module and the non-contact charging module perform communication (power transmission) by electromagnetic induction, they tend to interfere with each other. That is, when one module communicates, the other module may lose magnetic flux, or an eddy current may be generated in the other coil and weaken electromagnetic induction of one module.
  • each of the NFC module and the non-contact charging module is provided with a magnetic sheet, and each is arranged as a module, which hinders downsizing of the communication device. Also, the communication directions are changed so as not to interfere with each other's communication, and the communication surface changes depending on the type of communication, which is very inconvenient. Furthermore, in recent years, there are smartphones that use most of one surface of the housing as a display unit. When applied to a smartphone, one communication must be performed on the display unit side.
  • the present invention achieves downsizing by using a non-contact charging coil, an NFC antenna, and a magnetic sheet as one module, and includes a non-contact charging module capable of communication and power transmission in the same direction.
  • An object of the present invention is to provide a portable terminal that can be realized. Moreover, it aims at improving both the power transmission efficiency of non-contact charge, and the communication efficiency of NFC communication by laminating
  • the portable terminal of the present invention includes a housing, a battery pack housed in the housing, and a non-contact charging module housed in the housing, and the non-contact charging module is wound with a conductive wire.
  • the battery pack is disposed in the first region in a plan view as viewed along the thickness direction of the housing, and the non-contact with the second region adjacent to the first region
  • a charging module is disposed, and the non-contact charging module is orthogonal to the center line of the second region along the adjacent direction of the first region and the second region and the adjacent direction in the second region. Above It overlaps the intersection of the width direction of the center line of the body.
  • a battery pack was disposed in the first region of the housing, and a non-contact charging module was disposed in the second region.
  • a battery pack and a non-contact charging module can be arrange
  • the non-contact charging modules are arranged so as to overlap each other at the intersection of the center line of the second region along the adjacent direction of the first region and the second region and the center line of the width direction of the housing. Thereby, the weight balance of the non-contact charging module is not biased to one side in the width direction of the housing, and the operator can be prevented from feeling uncomfortable.
  • the portable terminal of the present invention includes a housing, a battery pack housed in the housing, and a non-contact charging module housed in the housing, and the non-contact charging module is wound with a conductive wire.
  • the battery pack is disposed in the first region in a plan view as viewed along the thickness direction of the housing, and the non-contact with the second region adjacent to the first region
  • a charging module is disposed, and the non-contact charging module is orthogonal to the center line of the second region along the adjacent direction of the first region and the second region and the adjacent direction in the second region. Above They are duplicated at the intersection of the center line in the width direction of the pond pack.
  • a battery pack was disposed in the first region of the housing, and a non-contact charging module was disposed in the second region.
  • a battery pack and a non-contact charging module can be arrange
  • the non-contact charging module is disposed so as to overlap at the intersection of the center line of the second region along the adjacent direction of the first region and the second region and the center line of the battery pack in the width direction. Thereby, the weight balance of the non-contact charging module is not biased to one side in the width direction of the battery pack, and the operator can be prevented from feeling uncomfortable.
  • the portable terminal of the present invention includes a housing, a battery pack housed in the housing, and a non-contact charging module housed in the housing, and the non-contact charging module is wound with a conductive wire.
  • the battery pack is disposed in the first region in a plan view as viewed along the thickness direction of the housing, and the non-contact with the second region adjacent to the first region
  • a charging module is disposed, and the non-contact charging module is disposed closer to the first region than a center line of the second region along a direction adjacent to the first region and the second region.
  • a battery pack was disposed in the first region of the housing, and a non-contact charging module was disposed in the second region.
  • a battery pack and a non-contact charging module can be arrange
  • the non-contact charging module is arranged on the first region side with respect to the center line of the second region along the adjacent direction of the first region and the second region. Thereby, the weight balance of the non-contact charging module is not biased toward the side farther from the first region with respect to the center of the second region, and the operator can be prevented from feeling uncomfortable.
  • the non-contact charging coil, the NFC antenna, and the magnetic sheet are combined into one module to achieve miniaturization, and the non-contact charging module capable of communication and power transmission in the same direction is provided.
  • a feasible portable terminal can be provided.
  • by laminating two types of magnetic sheets it is possible to improve both the power transmission efficiency of non-contact charging and the communication efficiency of NFC communication.
  • FIGS. 4A to 4D are diagrams showing the relationship between a primary non-contact charging module including a magnet and a charging coil.
  • FIGS. 4A to 4C are diagrams showing frequency characteristics of the first magnetic sheet and the second magnetic sheet.
  • FIGS. 4A to 4C are diagrams showing frequency characteristics of the first magnetic sheet and the second magnetic sheet.
  • FIGS. 4A to 4C are plan views illustrating a charger for charging the secondary side non-contact charging module according to the first embodiment.
  • the perspective view which shows the example charged with the secondary side non-contact charge module of 1st Embodiment
  • the top view which shows the portable terminal of 2nd Embodiment which concerns on this invention
  • the top view which shows the portable terminal of 3rd Embodiment which concerns on this invention
  • the mobile terminal 10 includes a housing 11, a communication hole 12 that communicates the inside and outside of the housing 11, a camera unit 16 mounted on a circuit board 14, and a battery housed in the housing 11.
  • a pack 18 and a secondary side non-contact charging module (non-contact charging module) 20 accommodated in the housing 11 are provided.
  • the mobile terminal 10 includes a heat dissipation sheet 22 (see FIG. 2B) attached to the secondary side non-contact charging module 20, a display unit 24 provided on the opening 11A side of the housing 11, and a display unit. And a protective cover 26 covering 24.
  • the housing 11 is formed in a substantially rectangular shape in a plan view as viewed along the thickness direction of the housing 11, and on the opposite side of the communication hole 12 in the plan view. It has the 1st field 31 located and the 2nd field 32 adjacent to the 1st field 31.
  • the battery pack 18 is disposed in the first region 31, and the secondary non-contact charging module 20 and the camera unit 16 are disposed in the second region 32.
  • the circuit board 14 includes a base material 34 arranged in the second region of the housing 11 and a plurality of base materials 34 mounted on a surface 34 ⁇ / b> A on the secondary non-contact charging module 20 side.
  • the electronic component 35 is provided.
  • the circuit board 14 includes a shield case 36 that is provided on the surface 34 ⁇ / b> A on the secondary non-contact charging module 20 side and covers the plurality of electronic components 35.
  • the camera unit 16 includes a camera module that is provided on the surface 34 ⁇ / b> A on the secondary side non-contact charging module 20 side of the base material 34 and can be imaged through the communication hole 12.
  • the battery pack 18 is formed in a substantially rectangular shape, and is disposed in the first region 31 in a plan view as viewed along the thickness direction of the housing 11. .
  • the secondary non-contact charging module 20 is disposed in the second region 32 of the housing 11 (see FIG. 2A), and a charging coil 41 around which a conducting wire 42 is wound. And an NFC coil 43 disposed so as to surround the charging coil 41.
  • the secondary-side non-contact charging module 20 includes a first magnetic sheet 44 that supports the charging coil 41 and a second magnetic sheet 45 that is placed on the first magnetic sheet 44 and supports the NFC coil 43.
  • adhesion between the upper surface of the first magnetic sheet 44 and the lower surface of the second magnetic sheet 45, adhesion between the upper surface of the first magnetic sheet 44 and the lower surface of the charging coil 41, and the upper surface of the second magnetic sheet 45 and the NFC coil 43 The lower surface is bonded with an insulating double-sided tape or an adhesive.
  • the entire charging coil 41 may be placed without protruding from the first magnetic sheet 44, and the entire NFC coil 43 may be placed without protruding from the second magnetic sheet 45.
  • the second magnetic sheet 45 may be placed without protruding from the first magnetic sheet 44.
  • the slit 48 is formed in the 1st magnetic sheet 44, Even if the shape is a shape like FIG. 4 (A) (shape like FIG. 9 mentioned later), it is like FIG. 4 (D). It may be of any shape. 4A, the slit 48 does not extend to the central portion 44B, but may extend to the central portion 44B. Accordingly, the entire leg portions 432a and 432b can be reliably accommodated in the slit 48.
  • the charging coil 41 the NFC coil 43, the first magnetic sheet 44, and the second magnetic sheet 45 will be described in detail.
  • the charging coil 41 will be described in detail with reference to FIG.
  • the charging coil 41 is wound in a substantially square shape, but may have any shape such as a substantially rectangular shape including a substantially rectangular shape, a circular shape, an elliptical shape, or a polygonal shape.
  • the charging coil 41 has two leg portions (terminals) 432a and 432b as the start and end, and about 8 to 15 Litz wires or a plurality of wires (preferably 0.08 mm to 0. 2 to 15 conductors of 3 mm) are wound around the hollow portion so as to draw a vortex on the surface.
  • a coil wound with a litz wire consisting of 12 conductors having a wire diameter of 0.1 mm has much higher AC resistance due to the skin effect than a coil wound with one conductor having the same cross-sectional area. Go down. If the AC resistance during the operation of the coil decreases, the heat generated by the coil decreases, and the charging coil 41 with good thermal characteristics can be obtained.
  • the power transmission efficiency can be improved by using a litz wire composed of 8 to 15 conductive wires of 0.08 mm to 1.5 mm. If it is a single wire, it may be a conducting wire having a wire diameter of 0.2 mm to 1 mm. Further, for example, three 0.2 mm conducting wires and two 0.3 mm conducting wires may be used to form one conducting wire like a litz wire. Further, the leg portions (terminals) 432a and 432b as current supply units supply current from a commercial power source, which is an external power source, to the charging coil 41. The amount of current flowing through the charging coil 41 is about 0.4 A to 2 A. In this embodiment, it is 0.7A.
  • the charging coil 41 has a distance between adjacent sides (length of one side) of a substantially square hollow portion of 20 mm (preferably 15 mm to 25 mm), and a distance between opposite sides (one side of the substantially square outer end). ) Is 35 mm (preferably 25 mm to 45 mm).
  • the charging coil 41 is wound in a donut shape.
  • the distance between the short sides (length of one side) of the substantially rectangular hollow portion is 15 mm (preferably 10 mm to 20 mm), and the distance between the long sides (one side) ) Is 23 mm (preferably 15 mm to 30 mm), the distance between opposing short sides (length of one side) at the outer end of a substantially square is 28 mm (preferably 15 mm to 35 mm), and the distance between long sides ( The length of one side) is 36 mm (preferably 20 mm to 45 mm).
  • the diameter of the hollow portion is 20 mm (preferably 10 mm to 25 mm), and the diameter of the circular outer end is 35 mm (preferably 25 mm to 45 mm).
  • the charging coil 41 may use a magnet for positioning with the coil of the primary non-contact charging module in the charger that is a power transmission partner and supplies power to the charging coil 41.
  • the magnet is a circular (coin-shaped) neodymium magnet, the diameter is about 15.5 mm (about 10 mm to 20 mm), and the thickness is about 1.5 to 2 mm. It has been established. The strength may be about 75 mT to 150 mT. Since the distance between the coil of the primary side non-contact charging module and the charging coil 41 is about 2 to 5 mm, sufficient alignment can be achieved with such a magnet.
  • the magnet is disposed in the hollow portion of the primary side or secondary side non-contact charging module coil. You may arrange
  • examples of the alignment method include the following methods. For example, a method of performing physical (formal) forced alignment, such as forming a protrusion on the charging surface of the charger and forming a recess on the secondary electronic device. Also, a method of performing alignment by attracting each other's magnets or one magnet and the other magnetic sheet by mounting a magnet on at least one of the primary side and the secondary side.
  • the mobile terminal 10 secondary side
  • FIG. 11 (A) the mobile terminal 10 (secondary side) is provided by providing a large number in a wide area of the coil 53 provided in the primary side non-contact charging module 52 of the charger 50 (primary side).
  • a method of allowing charging anywhere on the surface of the charger 50 As shown in FIG.
  • the coil 53 of the primary side non-contact charging module 52 of the charger 50 is provided with a function of moving in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • FIG. 11 (C) charging the mobile terminal 10 (secondary side) by making the coil 53 of the primary side non-contact charging module 52 of the charger 50 (primary side) relatively large. There is a method of making the coil 41 coincide with the coil 53.
  • the secondary side non-contact charging module 20 can be adapted to both a primary side (charging side) non-contact charging module using a magnet and a primary side non-contact charging module not using a magnet. Charging is possible regardless of the type of the primary side non-contact charging module, and convenience is improved.
  • the hollow portion of the charging coil 41 is made larger than the magnet. That is, the area of the hollow portion is made larger than the area of the circular surface of the magnet on the coin so that the inner end (portion surrounding the hollow portion) of the charging coil 41 is outside the outer end of the magnet. Moreover, since the diameter of a magnet is 15.5 mm or less, what is necessary is just to make a hollow part larger than the circle
  • the charging coil 41 may be wound into a substantially rectangular shape, and the diagonal line of the hollow portion of the substantially rectangular shape may be longer than the diameter of the magnet (maximum 15.5 mm). Thereby, since the corner part (four corners) where magnetic flux concentrates among the charging coils 41 wound in a substantially rectangular shape is located outside the magnet, the influence of the magnet can be suppressed. Below, the effect by said structure is shown.
  • FIGS. 5A to 5D are diagrams showing the relationship between the primary side non-contact charging module including a magnet and the charging coil.
  • 5A shows a case where the alignment magnet is used when the inner width of the charging coil is small
  • FIG. 5B shows a case where the alignment magnet is used when the inner width of the charging coil is large
  • FIG. 5C shows the case where the alignment magnet is not used when the inner width of the charging coil is small
  • FIG. 5D shows the case where the alignment magnet is not used when the inner width of the charging coil is large.
  • the primary side non-contact charging module 200 disposed in the charger includes a primary side coil 210, a magnet 220, and a magnetic sheet (not shown). 5A to 5D schematically show the first magnetic sheet 44, the second magnetic sheet 45, and the charging coil 41 in the secondary side non-contact charging module 20.
  • the secondary side non-contact charging module 20 and the primary side non-contact charging module 200 are aligned so that the primary side coil 210 and the charging coil 41 face each other.
  • a magnetic field is also generated between the inner portion 211 of the primary coil 210 and the inner portion 133 of the charging coil 41, and power is transmitted.
  • the inner part 211 and the inner part 133 are opposed to each other. Further, the inner portion 211 and the inner portion 133 are also portions close to the magnet 220 and are easily affected by the magnet 220.
  • the magnet 220 when the magnet 220 is disposed in the vicinity of the first magnetic sheet 44 and the second magnetic sheet 45, the magnetic permeability of the magnetic sheet in the vicinity of the magnet 220 is lowered.
  • the first magnetic sheet 44 is closer to the magnet 220 than the second magnetic sheet 45 and is more susceptible to the influence of the magnet 220. Therefore, the magnet 220 provided in the primary side non-contact charging module 200 weakens the magnetic fluxes of the primary side coil 210 and the charging coil 41, particularly the inner portion 211 and the inner portion 133, and has an adverse effect. As a result, the transmission efficiency of non-contact charging is reduced. Therefore, in the case of FIG. 5A, the inner portion 133 that is easily affected by the magnet 220 becomes large.
  • the inner width of the charging coil 41 is smaller than the diameter of the magnet 220 as shown in FIG. 5A, the charging coil 41 is directly affected by the magnet 220 by an area facing the magnet 220. Therefore, the inner width of the charging coil 41 is preferably larger than the diameter of the magnet 220.
  • the inner width of the charging coil 41 is large as shown in FIG. 5B, the inner portion 133 that is easily affected by the magnet 220 becomes very small. 5D in which the magnet 220 is not used, the number of turns of the charging coil 41 is reduced, so that the L value is smaller than that in FIG. 5C. As a result, since the decrease in the numerical value is small from the L value in FIG. 5D to the L value in FIG. 5B, the L value decrease rate can be kept small in a coil having a large inner width. In addition, since the end of the hollow portion of the charging coil 41 is separated from the magnet 220 as the inner width of the charging coil 41 is larger, the influence of the magnet 220 can be suppressed.
  • the charging coil 41 cannot be formed in a certain size or larger. Accordingly, if the inner width of the charging coil 41 is increased to reduce the adverse effect from the magnet 220, the number of turns decreases, and the L value itself decreases regardless of the presence or absence of the magnet. Therefore, the area of the magnet 220 and the area of the hollow portion of the charging coil 41 are substantially the same (the outer diameter of the magnet 220 is smaller by about 0 to 2 mm than the inner width of the charging coil 41, or the area of the magnet 220 is that of the charging coil 41.
  • the magnet 220 can be maximized, so the alignment accuracy between the primary side non-contact charging module and the secondary side non-contact charging module Can be improved.
  • the area of the magnet 220 is smaller than the area of the hollow portion of the charging coil 41 (the outer diameter of the magnet 220 is about 2 to 8 mm smaller than the inner width of the charging coil 41, or the area of the magnet 220 is hollow of the charging coil 41. In other words, even if the alignment accuracy varies, it is possible to prevent the magnet 220 from being present between the portions where the inner portion 211 and the inner portion 133 face each other.
  • the charging coil 41 incorporated in the secondary side non-contact charging module 20 having the same horizontal width and vertical width the influence of the magnet 220 is suppressed when wound in a substantially rectangular shape rather than being wound in a circular shape. be able to. That is, a comparison is made between a circular coil whose hollow portion has a diameter x and a substantially square coil whose distance between opposite sides (length of one side) of the hollow portion is x. At this time, when conducting wires having the same wire diameter are wound with the same number of turns, they are accommodated between the secondary side non-contact charging modules 20 having the same width. At this time, the diagonal length y of the hollow portion of the substantially square coil is y> x.
  • the diameter of the magnet 220 is m
  • the distance between the innermost end of the circular coil and the magnet 220 is always (x ⁇ m) constant (x> m).
  • the minimum distance between the innermost end of the substantially rectangular coil and the magnet 220 is (x ⁇ m), and the maximum is (ym) at the corner portions 431a to 431d.
  • the charging coil 41 has corners such as corner portions 431a to 431d, magnetic flux concentrates on the corners during power transmission. That is, the corner portions 431a to 431d where the magnetic flux is most concentrated are farthest from the magnet 220, and the width (size) of the secondary non-contact charging module 20 does not change. Therefore, the power transmission efficiency of the charging coil 41 can be improved without increasing the size of the secondary side non-contact charging module 20.
  • the size can be further reduced. That is, even if the short side of the hollow portion that is substantially rectangular is smaller than m, the four corner portions can be arranged outside the outer periphery of the magnet 220 if the long side is larger than m. Therefore, when the charging coil 41 is wound in a substantially rectangular shape around the substantially rectangular hollow portion, at least the long side of the hollow portion only needs to be larger than m.
  • the innermost end of the charging coil 41 is outside the magnet 220 provided in the primary side non-contact charging module 200, or the four corners of the substantially rectangular hollow portion of the charging coil 41 wound in a substantially rectangular shape. Being outside the magnet 220 means something like that shown in FIG. That is, when the end of the circular surface of the magnet 220 is extended in the stacking direction and extended to the secondary side non-contact charging module 20, the region surrounded by the extension line fits in the hollow portion of the charging coil 41.
  • FIG. 6 shows the relationship between the charging coil inner diameter and the charging coil L value when the outer diameter of the charging coil is constant when the primary non-contact charging module is provided with a magnet or not.
  • FIG. 6 shows the relationship between the charging coil inner diameter and the charging coil L value when the outer diameter of the charging coil is constant when the primary non-contact charging module is provided with a magnet or not.
  • FIG. 6 shows the relationship between the charging coil inner diameter and the charging coil L value when the outer diameter of the charging coil is constant when the primary non-contact charging module is provided with a magnet or not.
  • FIG. 6 shows the relationship between the charging coil inner diameter and the charging coil L value when the outer diameter of the charging coil is constant when the primary non-contact charging module is provided with a magnet or not.
  • the outer diameter of the coil is unified to 30 mm.
  • the distance between the end of the hollow portion of the charging coil 41 (the innermost end of the charging coil 41) and the outer end of the magnet 220 is larger than 0 mm and smaller than 6 mm, so that the L value is 15 ⁇ H or more.
  • the L value between when the magnet 220 is used and when it is not used can be made closer.
  • the conducting wire of the charging coil 41 may be formed by laminating one conducting wire in a plurality of stages, and this laminating direction is the same as the laminating direction in which the first magnetic sheet 44 and the charging coil 41 are laminated.
  • the layers of the conductive wires arranged vertically are stacked so as to leave a space between each other, so that the stray capacitance between the upper conductive wire and the lower conductive wire is reduced, and the AC resistance of the charging coil 41 is reduced. be able to.
  • the thickness of the charging coil 41 can be suppressed by winding so as to close the space.
  • corner portions (corners) 431a to 431d are provided as follows.
  • the charging coil 41 wound in a substantially square shape is one in which the corners 431a to 431d at the corners 431a to 431d of the hollow portion have R (the radius of the curved corners) of 30% or less of the side width of the hollow portion. That is, in FIG. 4B, the substantially square hollow portion has curved corners.
  • the strength of the conducting wire at the four corners can be improved by being slightly curved rather than perpendicular. However, if R becomes too large, there is almost no change from the circular coil, and the effect unique to the substantially square charging coil 41 cannot be obtained.
  • the side width of the hollow portion is, for example, 20 mm
  • the influence of the magnet can be more effectively suppressed if the radius R of the curve at each of the four corners is 6 mm or less.
  • the effect of the most rectangular coil described above can be obtained because the radius R of the curve at each corner is 5 to 30% of the side width of the hollow portion of the substantially square shape. it can.
  • the radius R of the curve at each of the four corners is 5 to 30% of the side width (either the short side or the long side) of the hollow portion of the substantially rectangular shape.
  • the corners of the four corners of the innermost end (hollow part) of the charging coil 41 have R of 2 mm, preferably about 0.5 mm to 4 mm.
  • the leg portions 432a and 432b are preferably provided in the vicinity of the corner portions 431a to 431d.
  • the leg portions 432a and 432b can be provided at the portion where the planar coil portion is wound in a curved line, regardless of where the leg portions 432a and 432b are provided.
  • the conducting wire is wound in a curved shape, a force for maintaining the curved shape works, and even if the leg portions 432a and 432b are formed, the entire shape is not easily broken.
  • the force with which the coil tries to maintain the shape of the coil itself differs between the side portion (straight portion) and the corner portion. That is, in the corner portions 431a to 431d in FIG. 4 (B), a force for maintaining the shape of the charging coil 41 works greatly.
  • the force for maintaining the shape of the charging coil 41 is small at the side portion, and the conductive wire can be easily unwound from the charging coil 41 around the curves of the corner portions 431a to 431d.
  • the number of turns of the charging coil 41 varies by about 1/8 turn, for example, and the L value of the charging coil 41 varies.
  • the L value of the charging coil 41 varies. Accordingly, the winding start point 432aa of the conductive wire and the winding end point 432bb of the conductive wire wound a plurality of times may be provided close to the corner portions 431a to 431d.
  • the conducting wire is bent from the winding end point 432bb to the outside of the charging coil 41 to form the leg portion 432b. At this time, the conducting wire is bent more gently at the winding end point 432bb than at the winding start point 432aa. It bends greatly. This improves the force trying to maintain the shape of the leg 432b.
  • the lead wire is a litz wire
  • the power to maintain the shape of the charging coil 41 is improved. Since the litz wire has a large surface area, it is easy to fix the shape of the charging coil 41 with an adhesive or the like.
  • the conducting wire is a single wire, since the surface area per conducting wire is small, the surface area to be bonded is small, and the shape of the charging coil 41 is easy to unwind.
  • the charging coil 41 is formed by using a conducting wire having a circular cross section, but the conducting wire to be used may be a conducting wire having a square cross section.
  • the conducting wire to be used may be a conducting wire having a square cross section.
  • the NFC coil 43 in this embodiment shown in FIG. 4C is an antenna that performs short-distance wireless communication that performs communication by electromagnetic induction using a frequency of 13.56 MHz band, and is generally used by a seat antenna. It is done.
  • the NFC coil 43 includes a second magnetic sheet 45 mainly composed of a ferrite-based magnetic material, a protective member sandwiching the magnetic sheet, a matching circuit, a terminal connection portion, a base material, a matching chip capacitor, and the like. It may be stored in a wireless communication medium such as an IC card or an IC tag, or may be stored in a wireless communication medium processing apparatus such as a reader or a reader / writer.
  • the NFC coil 43 is an antenna pattern and is formed of a spiral conductor (that is, a conductive wire is wound).
  • the spiral structure may be a spiral shape having an opening at the center, and the shape may be any of a circle, a substantially rectangle, a substantially square, or a polygon. In this embodiment, it is a rectangle, and in particular a square.
  • a circuit can be directly formed on the surface or inside of the second magnetic sheet 45, it is possible to form the NFC coil 43, the matching circuit, and the terminal connection portion directly on the second magnetic sheet 45.
  • the matching circuit is composed of a chip capacitor mounted so as to bridge the conductor of the NFC coil 43 formed on the base material, and thus the matching circuit can be formed on the NFC coil.
  • the resonance frequency of the antenna is adjusted to a desired frequency, the occurrence of standing waves due to mismatching is suppressed, and the NFC coil 43 with stable operation and low loss is obtained.
  • a chip capacitor used as a matching element is mounted so as to bridge the conductor of the NFC coil 43.
  • the base material can be formed of polyimide, PET (Polyethylene terephthalate), glass epoxy substrate (glass fiber solidified with epoxy resin), FPC (Flexible printed circuit) substrate, polyimide, PET, etc. It is possible to form the thin and flexible NFC coil 43 by printing or the like. In this embodiment, the FPC board is 0.2 mm thick.
  • NFC coil 43 is merely an example, and is not limited to the above-described configuration, materials, and the like.
  • the NFC coil 43 is formed by pattern-printing a conductive wire on a base material, and can be formed thin. Unlike the charging coil 41, the amount of current during communication is extremely small and can be formed by pattern printing. The current is approximately 0.2 A to 0.4 A.
  • the NFC coil 43 has a width of 0.1 mm to 1 mm and a thickness of 15 ⁇ m to 35 ⁇ m. In this embodiment, it is wound about 4 turns, and is 2 to 6 turns. Further, the length of one side of the outer shape of the NFC coil 43 is about 39 mm ⁇ 39 mm (preferably the length of one side is 30 mm to 60 mm), and the substrate is about 39.6 mm ⁇ 39.6 mm (preferably the length of one side). Is 30 to 60 m).
  • the outer diameters of the base material and the NFC coil 43 are preferably 40 to 60 mm for the long side and 30 to 50 mm for the short side.
  • the corners of the four corners are R0.1 mm to 0.3 mm at the innermost end of the NFC coil 43 and R0.2 mm to 0.4 mm at the outermost end. Also, the corners at the four corners of the outermost end bend gently.
  • the first magnetic sheet 44 corresponds to the flat portion 44A on which the charging coil 41 and the second magnetic sheet 45 are placed, and in the hollow region of the charging coil 41 substantially opposite the flat portion 44A (opposite).
  • a slit 48 into which at least a part of the two legs 432a and 432b of the charging coil 41 is inserted.
  • the slit 48 may be not only a slit shape penetrating as shown in FIG. Although the slit shape is easier to manufacture and can securely store the conductive wire, the concave shape makes it possible to increase the volume of the first magnetic sheet 44, thereby improving the L value of the charging coil 41 and improving the transmission efficiency. Can be improved.
  • the central portion 44B has a convex shape, a flat shape, a concave shape, or a shape that is a through hole with respect to the flat portion 44A, and may be any shape. If it is a convex shape, the magnetic flux of the charging coil 41 can be strengthened. If it is flat, it is easy to manufacture and the charging coil 41 can be easily placed, and the balance between the influence of the magnet for alignment described later and the L value of the charging coil 41 can be achieved.
  • the concave shape and the through hole will be described in detail later.
  • a Ni—Zn ferrite sheet, a Mn—Zn ferrite sheet, a Mg—Zn ferrite sheet, or the like can be used as the first magnetic sheet 44.
  • a single layer configuration may be used, a configuration in which a plurality of the same materials are stacked in the thickness direction, or a plurality of different magnetic sheets may be stacked in the thickness direction. It is preferable that at least the magnetic permeability is 250 or more and the saturation magnetic flux density is 350 mT or more.
  • An amorphous metal can also be used as the first magnetic sheet 44.
  • a ferrite sheet sintered body
  • an amorphous metal is used as the magnetic sheet, the charging coil 41 is made thin. Can do.
  • the first magnetic sheet 44 is substantially square and has a size of about 40 ⁇ 40 mm or less (35 mm to 50 mm), and is formed to be somewhat larger than the base material of the NFC coil 43. In the case of a substantially rectangular shape, the size is 35 mm (25 mm to 45 mm) on the short side and 45 mm (35 mm to 55 mm) on the long side. The thickness is 0.43 mm (actually between 0.4 mm and 0.55 mm, preferably 0.3 mm to 0.7 mm).
  • the first magnetic sheet 44 is desirably formed to be approximately the same or larger than the outer peripheral end of the second magnetic sheet 45.
  • the shape of the first magnetic sheet 44 may be a circle, a rectangle, a polygon, a rectangle with a large curve at each corner, or a polygon.
  • the secondary side non-contact charging module 20 of the present embodiment includes a charging coil 41 around which a conducting wire is wound, an NFC coil 43 disposed so as to surround the charging coil 41, the charging coil 41, and the NFC coil 43.
  • the first magnetic sheet 44 for supporting the charging coil 41 from the same direction and the slit 48 formed in the first magnetic sheet 44, and the leg portions 432 a and 432 b (both terminals) of the charging coil 41 are accommodated in the slit 48.
  • the slit 48 shown in FIG. 4D is formed from the winding start point 432aa (the innermost portion of the coil) and winding end point 432bb (the outermost end portion of the coil) of the charging coil 41 to the lower end of the first magnetic sheet 44. At least a part of the conductors of both the leg portions 432a and 432b up to the portion 414 are accommodated. This prevents the conductive wire from the coil winding start point 432aa to the leg 432a from overlapping the planar winding portion of the charging coil 41 in the stacking direction. Furthermore, the leg portions 432a and 432b are overlapped with the NFC coil 43 in the stacking direction to prevent the secondary side non-contact charging module 20 from increasing in thickness.
  • the slit 48 is formed so as to be substantially perpendicular to an end portion (end side) of the first magnetic sheet 44 at which one end thereof intersects with the central portion 44B of the first magnetic sheet 44.
  • the leg portions 432a and 432b can be formed without bending the winding start of the conducting wire by forming the slit 48 so as to overlap the tangent line of the central portion 44B (circular).
  • the leg portions 432a and 432b are formed without bending the winding start of the conducting wire by forming the slit 48 so as to overlap the extended line of the side of the central portion 44B (substantially rectangular). can do.
  • the length of the slit 48 depends on the inner diameter of the charging coil 41 and the size of the first magnetic sheet 44, and is approximately 15 mm to 30 mm in the present embodiment.
  • the slit 48 may be formed at a portion where the end portion (end side) and the center portion 44B of the first magnetic sheet 44 are closest to each other. That is, when the charging coil 41 is circular, the slit 48 is perpendicular to the tangent line of the end portion (end side) and the center portion 44B (circular shape) of the first magnetic sheet 44, and the slit 48 is formed short. Further, when the charging coil 41 is substantially rectangular, the slit 48 is formed to be short with respect to the end (end side) of the first magnetic sheet 44 and the side of the central portion 44B (substantially rectangular), and the slit 48 is formed short.
  • the formation area of the slit 48 can be suppressed to the minimum, and the transmission efficiency of the non-contact power transmission device can be improved.
  • the length of the slit 48 is about 5 mm to 20 mm. In either arrangement, the linear recess or the inner end of the slit 48 is connected to the central portion 44B.
  • the primary-side non-contact charging module 200 when the primary-side non-contact charging module 200 is equipped with a magnet for alignment, the magnetic permeability of a portion of the first magnetic sheet 44 that is particularly close to the magnet is lowered due to the influence of the magnet. Accordingly, the L value of the charging coil 41 varies greatly depending on whether or not the primary-side non-contact charging module 200 is provided with the magnet 220 for alignment. Therefore, it is necessary to provide a magnetic sheet in which the L value of the charging coil 41 does not change as much as possible when the magnet 220 approaches or does not approach.
  • the electronic device to be mounted is a mobile phone
  • it is often arranged between the case constituting the exterior of the mobile phone and the battery pack located in the case, or on the case and the board located in the case.
  • a battery pack is an aluminum casing, it adversely affects power transmission. This is because an eddy current is generated in aluminum in a direction in which the magnetic flux generated by the coil is weakened, so that the magnetic flux of the coil is weakened. Therefore, it is necessary to provide the 1st magnetic sheet 44 between the aluminum which is the exterior of a battery pack, and the charging coil 41 arrange
  • the electronic components mounted on the board may interfere with the power transmission of the charging coil 41 and adversely affect each other. Therefore, it is necessary to provide a magnetic sheet or a metal film between the substrate and the charging coil 41 to suppress the mutual influence.
  • the first magnetic sheet 44 used in the secondary side non-contact charging module 20 has a high magnetic permeability and saturation magnetic flux density, and can increase the L value of the charging coil 41 as much as possible. is important. Any material having a magnetic permeability of 250 or more and a saturation magnetic flux density of 350 mT or more may be used. In this embodiment, it is a sintered body of Mn—Zn-based ferrite, and has a magnetic permeability of 1500 to 2500, a saturation magnetic flux density of 400 mT to 500 mT, and a thickness of about 400 ⁇ m to 700 ⁇ m. However, Ni—Zn ferrite may be used, and if the magnetic permeability is 250 or more and the saturation magnetic flux density is 350 mT or more, good power transmission with the primary side non-contact charging module 200 is possible.
  • the charging coil 41 forms an LC resonance circuit using a resonance capacitor.
  • the resonance frequency with the resonance capacitor also greatly increases. Will change. Since this resonance frequency is used for power transmission (charging) between the primary-side non-contact charging module 200 and the secondary-side non-contact charging module 20, if the resonance frequency changes greatly depending on the presence or absence of the magnet 220, power transmission is correctly performed. It becomes impossible.
  • variation in the resonance frequency due to the presence or absence of the magnet 220 is suppressed, and power transmission is highly efficient in any situation.
  • the ferrite sheet is Mn—Zn, it is possible to further reduce the thickness. That is, according to the standard (WPC), the frequency of electromagnetic induction is determined to be about 100 kHz to 200 kHz (for example, 120 kHz). In such a low frequency band, the Mn—Zn ferrite sheet has high efficiency. Note that the Ni—Zn ferrite sheet is highly efficient at high frequencies. Therefore, in the present embodiment, the first magnetic sheet 44 for non-contact charging that transmits power at about 100 kHz to 200 kHz is formed of a Mn—Zn ferrite sheet, and is used for NFC communication that performs communication at about 13.56 MHz. The second magnetic sheet 45 is composed of a Ni—Zn ferrite sheet.
  • a hole may be formed in the central portion 44B of the first magnetic sheet 44.
  • any of a through-hole and a recessed part may be sufficient as a hole.
  • the hole may be larger or smaller than the central portion 44B, but it is preferable that the hole is smaller. That is, when the charging coil 41 is placed on the first magnetic sheet 44, the charging coil 41 may be larger or smaller than the hollow portion of the charging coil 41. When it is small, the entire charging coil 41 is placed on the first magnetic sheet 44.
  • the secondary side non-contact charging module 20 can be applied to both the primary side (charging side) non-contact charging module using a magnet and the primary side non-contact charging module 200 not using a magnet. Therefore, charging can be performed regardless of the type of the primary-side non-contact charging module 200, and convenience is improved. Further, the L value of the charging coil 41 when the primary-side non-contact charging module 200 is provided with the magnet 220 and the L value of the charging coil 41 when the magnet 220 is not provided are brought close to each other, and both L values are improved. Desired. Further, since the magnet 220 is disposed in the vicinity of the first magnetic sheet 44, the magnetic permeability of the central portion 44B of the first magnetic sheet 44 in the vicinity of the magnet 220 is lowered. Therefore, by providing a hole in the central portion 44B, it is possible to suppress a decrease in magnetic permeability.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the L value of the charging coil and the hollowing ratio of the central portion when the primary side non-contact charging module is provided with a magnet and when it is not provided.
  • the percentage of hollowing out is 100% means that the hole in the central portion 44B is a through hole, and the percentage of hollowing out is 0% means that no hole is provided.
  • the percentage cut out means 50% means that a hole (concave portion) having a depth of 0.3 mm is provided on a magnetic sheet having a thickness of 0.6 mm, for example.
  • the L value decreases as the cut-out ratio is increased when the magnet 220 is not provided in the primary-side non-contact charging module 200.
  • the hollowing out ratio hardly decreases from 0% to 75%, but greatly decreases from 75% to 100%.
  • the L value is improved as the hollowing ratio is increased. This is because it is less likely to be adversely affected by the magnet.
  • the L value is gradually improved when the cut-out ratio is from 0% to 75%, and is greatly improved from 75% to 100%.
  • the primary side non-contact charging module 200 has the magnet 220 while maintaining the L value when the primary side non-contact charging module 200 is not provided with the magnet 220. Can be improved. Further, when the cut-out ratio is 75% to 100%, the L value when the magnet 220 is not provided in the primary-side non-contact charging module 200 and the case where the magnet 220 is provided in the primary-side non-contact charging module 200. The L value can be made much closer. It is most effective when the cut-out ratio is 40 to 60%, and the primary side non-contact is maintained while maintaining the L value when the magnet 220 is not provided in the primary side non-contact charging module 200. When the charging module 200 includes the magnet 220, the L value is improved by 1 ⁇ H or more, and when the magnet 220 is further provided, the magnet 220 and the first magnetic sheet can sufficiently attract each other.
  • the second magnetic sheet 45 shown in FIG. 4E is made of a metal material such as ferrite, permalloy, sendust, silicon plywood or the like.
  • the second magnetic sheet 45 is preferably Ni-based soft magnetic ferrite, and can be made into a fired body or a high-density ferrite fired body by dry press-molding and firing ferrite powder, and the density of the soft magnetic ferrite is reduced. It is preferably 3.5 g / cm 3 or more. Furthermore, it is preferable that the size of the magnetic body of the soft magnetic ferrite is not less than the crystal grain boundary.
  • the second magnetic sheet 45 is in the form of a sheet (or plate, film, or layer) formed with a thickness of about 0.07 mm to 0.5 mm.
  • the size of the outer shape is almost the same as the outer shape of the NFC coil 43. However, it is preferable that the outer diameter of the NFC coil 43 be larger by about 1 to 3 mm.
  • the thickness of the second magnetic sheet 45 is 0.1 mm, which is smaller than the thickness of the first magnetic sheet 44 and less than half.
  • the magnetic permeability is at least 100-200.
  • the protective members attached to the upper and lower surfaces (front and back surfaces) of the first magnetic sheet 44 and the second magnetic sheet 45 are resin, ultraviolet curable resin, visible light curable resin, thermoplastic resin, thermosetting resin, heat resistance. At least one means of an adhesive resin, synthetic rubber, double-sided tape, adhesive layer, or film is used, considering not only the flexibility of the NFC coil 43 against bending and bending, but also weather resistance such as heat resistance and moisture resistance. May be selected. Further, one side, both sides, one side, both sides, or the entire surface of the NFC coil 43 may be coated with a protective member.
  • the first magnetic sheet 44 and the second magnetic sheet 45 are provided with flexibility by being pulverized into small pieces in advance. Therefore, it is useful to provide a protective sheet so that a large number of small pieces arranged in a sheet form do not fall apart.
  • FIGS. 8A to 8D are diagrams showing a secondary side non-contact charging module (non-contact charging module) in the present embodiment
  • FIG. 8A is a top view of the secondary side non-contact charging module
  • FIG. 8B is a bottom view of the secondary side non-contact charging module
  • FIG. 8C is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 8A
  • FIG. 8D is a cross-sectional view of FIG. It is an expanded sectional view of the right side from B.
  • the presence of each other reduces the power transmission efficiency of the other party even if they are simply arranged. That is, during non-contact charging, the NFC coil 43 receives the magnetic flux generated by the primary side non-contact charging module 200, and the power received by the charging coil 41 may be reduced. As a result, power transmission efficiency may be reduced. Further, for the NFC coil 43, the magnetic flux generated by the primary side non-contact charging module 200 is very large and is generated for a longer time. Therefore, a current that is too large for the NFC coil 43 may be generated in the NFC coil 43, which may adversely affect the NFC coil 43.
  • the charging coil 41 when the NFC coil 43 communicates, an eddy current is generated in the charging coil 41 to prevent the NFC coil 43 from communicating. That is, the charging coil 41 has a larger wire diameter, number of turns, and overall size than the NFC coil 43 due to the difference in the magnitude of transmitted power. As a result, when viewed from the NFC coil 43, the charging coil 41 is a large metal body. Magnetic flux that tries to cancel out the magnetic flux generated during communication of the NFC coil 43 flows to the charging coil 41, and the communication efficiency of the NFC coil 43 is greatly reduced.
  • the NFC coil 43 is arranged around the charging coil 41.
  • the NFC coil 43 is positioned away from the magnetic flux generated by the primary side non-contact charging module 200, so that it is difficult to receive power and the power that the charging coil 41 is supposed to receive is difficult to take.
  • a decrease in power transmission efficiency can be suppressed.
  • the NFC coil 43 when the NFC coil 43 is disposed in the hollow portion of the charging coil 41, the NFC coil 43 receives the entire magnetic flux during non-contact charging, and therefore the power that the NFC coil 43 should receive by the charging coil 41 Take away a lot.
  • the charging coil 41 Even if the charging coil 41 receives the magnetic flux at the time of communication with the NFC coil 43, the charging coil 41 has a very small magnetic flux and current, so there is no influence. That is, the charging coil 41 generates an eddy current to the NFC coil 43, but does not flow to the NFC coil 43 to the extent that the eddy current of the charging coil 41 is affected. The area is increased and the communication efficiency of the NFC coil 43 is improved.
  • the charging coil 41 since the charging coil 41 is located inside, the area of the charging coil 41 adjacent to the NFC coil 43 is smaller than the size of the NFC coil 43. As a result, eddy current is unlikely to occur in the charging coil 41. Conversely, when the charging coil 41 is located outside, the charging coil 41 is larger than the small NFC coil 43, and as a result, the area of the charging coil 41 adjacent to the NFC coil 43 is relatively large. Therefore, the eddy current generated in the charging coil 41 becomes very large for the NFC coil 43, and communication of the NFC coil 43 is extremely hindered. Even if an eddy current is generated in the NFC coil 43 at the time of non-contact charging, the charging coil 41 has a very small current and thus does not affect.
  • the first magnetic sheet 44 has a frequency characteristic that can improve power transmission of about 100 to 200 kHz electromagnetic induction that performs non-contact charging.
  • the 2nd magnetic sheet 45 is provided with the frequency characteristic which can improve the communication of the electromagnetic induction of about 13.56 MHz with which the NFC coil 43 communicates.
  • the efficiency of contactless charging is hardly affected in the band of about 100 to 200 kHz where contactless charging is performed.
  • the first magnetic sheet 44 is used for improving the communication of the NFC coil 43 by arranging the charging coil 41 in the hollow position (hollow part and lower part of the hollow part) of the NFC coil 43. be able to. That is, while the first magnetic sheet 44, the second magnetic sheet 45, the charging coil 41, and the NFC coil 43 are modularized, the first magnetic sheet 44 can be reduced in size while the original purpose (improving the efficiency of the charging coil 41) is achieved. The first magnetic sheet 44 can be efficiently used for purposes other than the above (improving the efficiency of the NFC coil 43).
  • the induced voltage when receiving the magnetic flux from the same NFC reader / writer changed as follows.
  • the voltage is 1573 mV, whereas the non-secondary side of FIG. In the contact charging module 20, it was 1712mV. This is because the first magnetic sheet 44 improves the communication efficiency of the NFC coil 43.
  • the distance d1 between the corner portions 441a to 41d of the substantially square NFC coil 43 and the corner portions 431a to 431d of the approximately square corner of the charging coil 41 is other than This is wider than the distance d2 between the portions (each side). That is, the distance d2 between the adjacent side portions of the NFC coil 43 and the charging coil 41 is narrow, but the distance d1 between the corner portions 441a to 441d and the corner portions 431a to 431d is large. This is because the corner portions 431a to 431d of the charging coil 41 are gradually bent (larger rounded) as compared with the corner portions 441a to 441d of the NFC coil 43, and enter the inside.
  • the charging coil 41 and the NFC coil 43 which are substantially rectangular, magnetic flux concentrates at the corner portions 431a to 431d and the corner portions 441a to 441d. Therefore, if the distance d1 between the corner portions 431a to 431d and the corner portions 441a to 441d is increased, it is possible to suppress the respective magnetic fluxes from being taken away by the other. That is, the opposite side portions are formed by gently bending the outermost ends of the corner portions 431a to 431d of the charging coil 41 (R is set larger) than the innermost ends of the corner portions 441a to 441d of the NFC coil 43.
  • the distance d1 between the opposite corner portions 441a to 441d and the corner portions 431a to 431d can be made larger than the distance d2 between them.
  • the corner portions 431a to 431d of the charging coil 41 have an R of about 2 mm at the innermost end (hollow portion) and about 5 mm to 15 mm at the outermost end, and the corners 441a to 441d of the NFC coil 43 R is about 0.1 mm at the innermost end (hollow part) and about 0.2 mm at the outermost end.
  • the distance d1 between the corner portions 431a to 431d and the corner portions 441a to 441d is 2 mm, preferably about 1.5 mm to 10 mm, and the distance d2 between the facing side portions is 1 mm.
  • the thickness is preferably about 0.5 mm to 3 mm.
  • d1 3 times or more and 7 times or less of d2 it is possible to achieve a reduction in size, improvement in power transmission efficiency, and improvement in communication efficiency in a balanced manner.
  • the charging coil 41 By making the charging coil 41 rectangular, the side of the rectangular part approaches the NFC coil 43, but a wide opening area can be secured.
  • the approaching part (the closest part) to the NFC coil 43 is not a side but a point, and mutual interference can be reduced. That is, the distance between the four corners of the NFC coil 43 and the charging coil 41 is further increased. As a result, the distance between the charging coil 41 and the four corners of the NFC coil 43 where the magnetic flux is most concentrated is increased, and the communication efficiency of the NFC coil 43 can be improved.
  • the charging coil 41 by making the charging coil 41 into a circular shape, the charging coil 41 and the primary side coil 210 of the primary side non-contact charging module 200 are not affected by the directivity regardless of the direction of each other. Can be charged.
  • the charging coil 41 is disposed in the hollow portion of the NFC coil 43, the leg portions 432a and 432b and the NFC coil 43 are laminated, and the thickness of the secondary side non-contact charging module 20 is increased.
  • the charging coil 41 is considerably thicker than the NFC coil 43, the leg portion 432a and the leg portion 432b of the charging coil 41 are laminated with the other parts of the secondary non-contact charging module 20.
  • the thickness of the secondary side non-contact charging module 20 becomes very thick. Accordingly, both the leg portions 432 a and 432 b are accommodated in the slit 48 of the first magnetic sheet 44.
  • At least a part of the leg 432a connected to the winding start (inside) point 432aa of the winding portion (planar coil portion) of the charging coil 41 is the winding portion (planar coil portion) of the charging coil 41 and the NFC coil 43. Laminate with both sides.
  • at least a part of the leg portion 432b connected to the point 432bb at the winding end (outside) of the winding portion (planar coil portion) of the charging coil 41 is laminated with the NFC coil 43. Therefore, the slit 48 is extended from the lower end 414 shown in FIG. 8B to at least a point 432bb at the winding start (inner side) of the winding portion (planar coil portion) of the charging coil 41.
  • the winding portion (planar coil portion) of the charging coil 41 and the portion laminated with the NFC coil 43 are accommodated in the slit 48. Further, a portion of the leg portion 432 b that is stacked with the NFC coil 43 is accommodated in the slit 48. As a result, it is possible to eliminate the increase in thickness by the amount of the conductive wires laminated by storing both the leg portions 432a and 432b in the slit 48. Further, since the NFC coil 43 and the charging coil 41 are rectangular, the slit 48 is orthogonal to the straight portions of the NFC coil 43 and the charging coil 41. Thereby, the slit 48 can be shortened and the power transmission efficiency or communication efficiency of the charging coil 41 and the NFC coil 43 can be improved.
  • the slit 48 may be a penetrating slit or a concave slit having a bottom. What is necessary is just to form deeper than the diameter of the conducting wire of the charging coil 41 at least.
  • the lateral width (width in the short direction) of the slit 48 is 5 mm, and preferably 2 mm to 10 mm. In the case of this embodiment, the minimum width required to accommodate both the legs 432a and 432b was 2 mm.
  • the horizontal width of the slit 48 is preferably not less than 2 times and not more than 5 times the wire diameter of the two conducting wires of the charging coil 41.
  • the slit 48 is preferably provided with a width that can accommodate about four terminals of the charging coil 41. Further, if the width of the slit 48 becomes larger than this, the power transmission efficiency of the charging coil 41 is lowered. The reason why the minimum required width is at least twice is to provide a gap between the leg portions 432a and 432b. Thereby, the stray capacitance between the leg portions 432a and 432b can be reduced. As a result, the efficiency of the charging coil 41 can be improved. Moreover, it becomes easy to store the leg parts 432a and 432b in the slit 48, and the strength of the leg parts 432a and 432b can be improved.
  • a plurality of slits 48 may be provided depending on the direction in which the leg portions 432a and 432b are extended. That is, the slit that accommodates the leg portion 432a connected to the winding start (inside) point 432aa of the winding portion (planar coil portion) of the charging coil 41 is at least a winding portion (planar coil) of the charging coil 41 from the lower end portion 414. Extend to the point 432aa at the beginning (inner side) of (part).
  • the winding portion (planar coil portion) of the charging coil 41 and the portion laminated with the NFC coil 43 are accommodated in the slit 48.
  • a slit that accommodates the leg portion 432b connected to the winding end (outside) point 432bb of the winding portion (planar coil portion) of the charging coil 41 is provided at least from the lower end portion 414 to the winding portion (planar surface). Extend to the end (outside) point 432bb of the coil portion.
  • the portion that is stacked with the NFC coil 43 is accommodated in the slit 48.
  • each slit is about 0.5 mm.
  • the first slit is formed only in the portion where the leg portion 432a is laminated with the winding portion (planar coil portion) of the charging coil 41, and the leg portion 432a and the leg portion 432b are provided in the portion where the NFC coil 43 is laminated.
  • a second slit that accommodates the leg portion 432a and the leg portion 432b may be provided. That is, the slit 48 may be formed in any shape, and it is important that both the leg portion 432a and the leg portion 432b are accommodated in the slit 48.
  • the first magnetic sheet 44 that supports the charging coil 41 and the second magnetic sheet 45 that is positioned above the first magnetic sheet 44 and supports the NFC coil 43 have the slit 48 in the first magnetic sheet 44.
  • the leg portions 432 a and 432 b (both terminals) of the charging coil 41 are accommodated in the slit 48 at the lower portion of the second magnetic sheet 45.
  • FIG. 9 is a schematic view showing a first magnetic sheet having an L-shaped slit in the present embodiment.
  • the region x corresponds to the slit 48 of FIG. 4D and accommodates the leg portions 432a and 432b.
  • the reason why the area of the slit 48a is expanded to the area y and the area z is that, as described above, the winding end point 432bb of the conducting wire in FIG. 4B is bent more gently than the winding start point 432aa. It is for forming in.
  • the slit 48a is expanded to the region y in order to accommodate the curved portion. However, it is not necessary to enlarge the slit 48a up to the region z.
  • the first magnetic sheet 44 is composed of a ferrite sheet (sintered body)
  • the region z is not part of the slit 48a but part of the first magnetic sheet 44, The sheet portion in the region z is damaged. Therefore, the slits 48a are also formed up to the region z to prevent the first magnetic sheet 44 from being damaged and to stabilize the characteristics of the first magnetic sheet 44. If the first magnetic sheet 44 is damaged, the characteristics of the first magnetic sheet 44 are significantly changed, and the characteristics of the charging coil 41 are also significantly changed. For example, L value falls and the power transmission efficiency of non-contact charge reduces.
  • a frequency is a frequency of an antenna (for example, charging coil 41, NFC coil 43) provided with this magnetic sheet.
  • 10A to 10C are diagrams showing the frequency characteristics of the first magnetic sheet and the second magnetic sheet in the present embodiment.
  • FIG. 10A shows the frequency characteristics of the magnetic permeability of the first magnetic sheet 44 (Mn—Zn ferrite sintered body)
  • FIG. 10B shows the second magnetic sheet 45 (Ni—Zn ferrite sintered body).
  • FIG. 10C shows the frequency characteristic of the Q value of the second magnetic sheet 45.
  • the second magnetic sheet 45 is laminated on the upper surface of the first magnetic sheet 44 as shown in FIG.
  • the second magnetic sheet 45 has good characteristics (high Q value, magnetic permeability of about 125) at a high communication frequency (13.56 MHz) of the NFC coil 43.
  • the first magnetic sheet 44 has good characteristics (permeability of about 1700) at a low frequency (100 to 200 kHz) of power transmission of the charging coil 41. Therefore, originally, the communication efficiency of the NFC coil 43 is improved by forming only the second magnetic sheet 45 thick below the NFC coil 43. However, in the present embodiment, the first magnetic sheet 44 is extended just below the NFC coil 43 to improve the power transmission efficiency of the charging coil 41.
  • the first magnetic sheet 44 used for non-contact charging with large transmission power is a high permeability material in order to ensure sufficient power transmission efficiency.
  • the magnetic permeability as low as that of the first magnetic sheet 44 is not necessary for the second magnetic sheet 45 for NFC communication with low power. Therefore, the first magnetic sheet 44 has a magnetic permeability necessary for NFC communication even in the communication frequency band of NFC communication. That is, the first magnetic sheet 44 that supports non-contact charging has a high magnetic permeability as a whole regardless of the frequency, compared with the second magnetic sheet 45 that supports NFC communication. As shown in FIG.
  • the first magnetic sheet 44 has a permeability ⁇ of about 500 even when the frequency is about 13.56 MHz, and functions sufficiently as a magnetic sheet.
  • the first magnetic sheet 44 in the present embodiment described above plays a sufficient role.
  • the second magnetic sheet 45 does not have sufficient magnetic permeability for contactless charging in the frequency band of 100 kHz to 200 kHz (permeability is about 125).
  • the communication efficiency of both coils can be improved. That is, by increasing the size of the first magnetic sheet, the power transmission efficiency of contactless charging is improved, and further, NFC communication is sufficiently supported.
  • the reason why the second magnetic sheet for NFC communication is provided in addition to the first magnetic sheet 44 is to improve the Q value of NFC communication by the NFC coil 43. As shown in FIG. 10C, since the second magnetic sheet 45 has a good Q value, the communication distance of NFC communication can be improved.
  • the entire surfaces of the NFC coil 43 and the second magnetic sheet 45 are placed on the first magnetic sheet 44.
  • the first magnetic sheet 44 is always present at the lower part of the entire surface of the second magnetic sheet 45, the communication efficiency of the NFC coil can be improved.
  • the outer shape of the second magnetic sheet 45 is the same as or smaller than the outer shape of the first magnetic sheet 44.
  • the NFC coil 43 and the second magnetic sheet 45 may be placed on the first magnetic sheet 44, and the remaining part may be formed outside the first magnetic sheet 44.
  • the outer shape of the second magnetic sheet 45 is larger than the outer shape of the first magnetic sheet 44 or the center of the first magnetic sheet 44 and the center of the second magnetic sheet 45 are shifted.
  • the NFC coil 43 and the second magnetic sheet 45 have as large an area as possible on the first magnetic sheet 44, and the centers of the first magnetic sheet 44 and the second magnetic sheet 45 are It is better to overlap.
  • a part thereof may be formed outside the first magnetic sheet 44.
  • the secondary non-contact charging module 20 is downsized for the size of the NFC coil 43. be able to.
  • the thickness of the first magnetic sheet 44 is 0.43 mm, whereas the second magnetic sheet 45 is 0.1 mm and relatively thin. Less than half.
  • the second magnetic sheet 45 is thinner than the wire diameter of the charging coil 41 (about 0.2 mm to 1.0 mm).
  • the second magnetic sheet 45 and the NFC coil 43 is placed on the first magnetic sheet 44, and the whole need not be placed.
  • the entire NFC coil 43 is placed on the second magnetic sheet 45.
  • the communication efficiency of the NFC coil 43 can be improved.
  • the secondary side non-contact charging module 20 is along the thickness direction (arrow A direction) of the housing 11 with respect to the camera unit 16 in the housing 11. It arrange
  • the secondary-side non-contact charging module 20 is disposed at a position 11B that does not overlap with the battery pack 18 in a plan view when viewed in the thickness direction of the casing 11, and the casing 11 in the battery pack 18 It is arrange
  • the secondary-side non-contact charging module 20 is disposed at the position 11B that does not overlap with the camera unit 16 and the battery pack 18. Further, the secondary-side non-contact charging module 20 is disposed in the length dimension L1 of the camera unit 16 and in the length dimension L2 of the battery pack 18, whereby the mobile terminal 10 can be thinned.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the portable terminal 10 and the charger 50 that is the primary non-contact charging module for power transmission.
  • the secondary non-contact charging module 20 is shown in FIG. At least a part of the secondary non-contact charging module 20 is disposed within 2.5 mm with respect to the outer wall surface of the housing 11 on the side where the charger 50 is close. As a result, as shown in FIG. 12, it is possible to bring the secondary non-contact charging module 20 of the mobile terminal 10 closer to the primary non-contact charging module 52 of the charger 50 during power transmission.
  • the power transmission efficiency between the portable terminal 10 and the charger 50 can be increased.
  • communication efficiency between the mobile terminal 10 and other mobile terminals can be increased.
  • the secondary non-contact charging module 20 includes a center line 55 of the second region 32 along the adjacent direction of the first region 31 and the second region 32.
  • the second region 32 is disposed so as to overlap the intersection 58 with the center line 56 in the width direction of the casing 11 orthogonal to the adjacent direction.
  • the adjacent direction of the first region 31 and the second region 32 is the arrow B direction.
  • the width direction of the casing 11 orthogonal to the adjacent direction (arrow B direction) in the second region 32 is the arrow C direction.
  • the battery pack 18 is arranged in the first region 31 of the housing 11 and the secondary-side non-contact charging module 20 is arranged in the second region 32, whereby the battery pack 18 and the secondary-side non-contact charging are performed.
  • Modules 20 can be placed adjacent to each other. Thereby, connection of the battery pack 18 and the secondary side non-contact charge module 20 becomes easy.
  • the secondary side non-contact charging module 20 is disposed so as to overlap. Thereby, the weight balance of the secondary side non-contact charge module 20 does not deviate in one direction of the housing
  • the heat dissipation sheet 22 is attached to the first magnetic sheet 44 on the circuit board 14 side in the secondary side non-contact charging module 20.
  • the heat dissipation sheet 22 is provided on the first magnetic sheet 44 (that is, the secondary non-contact charging module 20) and is in contact with the shield case 36. Thereby, the heat of the secondary side non-contact charge module 20 can be easily radiated, and the heat of the base material 34 (circuit board 14) can be easily radiated.
  • the mobile terminal 60 of the second embodiment includes the center line 55 of the second region 32 and the width direction (arrow C direction) of the battery pack 18 orthogonal to the adjacent direction in the second region 32.
  • the secondary-side non-contact charging module 20 is disposed so as to overlap with the intersection 63 with the center line 62.
  • Other configurations of the portable terminal 60 are the same as those of the portable terminal 10 of the first embodiment.
  • the secondary side non-contact charging module 20 is arranged at the intersection 63 of the center line 55 of the second region 32 and the center line 62 of the battery pack 18 in the width direction so that the secondary side non-contact is arranged.
  • the imbalance in the weight balance of the charging module 20 can be eliminated.
  • the weight balance of the secondary side non-contact charging module 20 is not biased to one side in the width direction of the battery pack 18, and the operator can be prevented from feeling uncomfortable. Further, when charging the mobile terminal, the operator can charge only by placing the casing side of the mobile terminal facing the charger.
  • the mobile terminal 70 of the third embodiment is such that the secondary-side non-contact charging module 72 is disposed closer to the first region 31 than the center line 55 of the second region 32.
  • the configuration is the same as that of the mobile terminal 10 of the first embodiment.
  • the weight balance of the secondary side non-contact charging module 72 is eliminated. Can do. Specifically, the weight balance of the secondary side non-contact charging module 72 is not biased to the side farther from the first region 31 with respect to the center line 55 of the second region 32, and the operator does not feel uncomfortable. You can Further, when charging the mobile terminal, the operator can charge only by placing the casing side of the mobile terminal facing the charger.
  • the secondary side non-contact charging module 20 is merely disposed adjacent to the camera unit 16, but penetrates part of the secondary side non-contact charging module 20. It is also possible to form a hole and place the camera unit 16 in the through hole. Moreover, when forming a through-hole in a part of secondary side non-contact charge module 20, it is also possible to form a part of NFC coil 43 so that the through-hole may be enclosed.
  • the mobile terminal according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed and improved.
  • the portable terminal, casing, communication hole, circuit board, camera unit, primary side non-contact charging module, secondary side non-contact charging module, charging coil, NFC used in the first to fourth embodiments The shapes and configurations of the coil, the first magnetic sheet, the second magnetic sheet, and the like are not limited to those illustrated, and can be appropriately changed.
  • various electronic devices such as a mobile terminal including a non-contact charging module including a non-contact charging module and an NFC antenna, in particular, a portable device such as a mobile phone, a portable audio, a personal computer, a digital camera, and a video camera. Useful for equipment.

Abstract

 携帯端末10は、筺体11と、電池パック18と、2次側非接触充電モジュール72と、を備える。筺体の厚み方向に沿って見た平面視において第1領域31に電池パック18が配置されるとともに、第1領域31に対して隣接する第2領域32に2次側非接触充電モジュール72が配置される。2次側非接触充電モジュール72は、第1領域31および第2領域32の隣接方向に沿った第2領域32の中心線と、第2領域32における隣接方向に対して直交する筺体11の幅方向の中心線との交点に重複している。

Description

携帯端末
 本発明は、非接触充電モジュールとNFCアンテナとを備えた非接触充電モジュールを備えた携帯端末に関する。
 近年、携帯端末機器等の通信装置に搭載されているアンテナとして、RFID(Radio Frequency Identification)技術を利用し、13.56MHz帯域の電波を使用したNFC(Near Field Communication)アンテナ等がある。NFCアンテナは、その通信効率を向上させるために、13.56MHz帯域の通信の効率を向上させる磁性シートを備え、NFCアンテナモジュールとする。また、通信装置に非接触充電モジュールを搭載し、通信装置の充電方式を非接触充電で行うことも提案されている。これは、充電器側に送電用コイル、通信装置側に受電用コイルを配し、約100kHz~200kHz帯域において両コイル間に電磁誘導を生じさせ、充電器から通信装置側に電力を伝送するものである。非接触充電モジュールもまた、その通信効率を向上させるために、約100kHz~200kHz帯域の通信の効率を向上させる磁性シートを備え、非接触充電モジュールとする。
 そして、これらNFCモジュールと非接触充電モジュールとを備える携帯端末が提案されている(例えば特許文献1)。
日本国特許第4669560号公報
 NFCは13.56MHz帯の周波数を用いて電磁誘導により通信を行う近距離無線通信である。また、非接触充電は、約100kHz~200kHz帯域の周波数を用いて電磁誘導により電力伝送を行う。従って、それぞれの周波数帯域の通信(電力伝送)を高効率化させる最適な磁性シートは、NFCモジュールと非接触充電モジュールとで異なる。その一方で、NFCモジュールと非接触充電モジュールとの双方とも電磁誘導によって通信(電力伝送)を行うため、お互いに干渉しやすい。すなわち、一方のモジュールの通信時に他方のモジュールが磁束を奪う可能性や、他方のコイルに渦電流が発生して一方のモジュールの電磁誘導を弱める可能性がある。
 そのため、特許文献1では、NFCモジュールと非接触充電モジュールとをそれぞれが磁性シートを備え、それぞれをモジュールとして配置し、通信装置の小型化を妨げてしまう。また、お互いの通信を干渉しあわないよう、通信方向を異ならせており、通信の種類によって通信面が変わってしまうため非常に不便となる。更に、近年では筐体の一方の面のほとんどを表示部とするスマートフォンがあり、スマートフォンに適用した場合は一方の通信を表示部側で行わなくてはならなくなる。
 また、携帯端末に非接触充電モジュールを備えた場合、携帯端末の薄型化が難しく、その観点から改良の余地が残されていた。
 上記課題に鑑み本発明は、非接触充電コイルとNFCアンテナと磁性シートとをひとつのモジュールにして小型化を達成し、同一方向の通信および電力伝送が可能である非接触充電モジュールを備え、薄型化を実現可能な携帯端末を提供することを目的とする。また、2種類の磁性シートを積層することによって、非接触充電の電力伝送効率およびNFC通信の通信効率の双方を向上させることを目的とする。
 本発明の携帯端末は、筐体と、前記筐体に収容された電池パックと、前記筐体に収容された非接触充電モジュールと、を備え、前記非接触充電モジュールが、導線が巻回された充電コイルと、前記充電コイルを囲むように配置されたNFCコイルと、前記充電コイルを支持する第1磁性シートと、前記第1磁性シートに載置され、前記NFCコイルを支持する第2磁性シートと、を有し、前記筐体の厚み方向に沿って見た平面視において第1領域に前記電池パックが配置されるとともに、前記第1領域に対して隣接する第2領域に前記非接触充電モジュールが配置され、前記非接触充電モジュールが、前記第1領域および前記第2領域の隣接方向に沿った前記第2領域の中心線と、前記第2領域における前記隣接方向に対して直交する前記筐体の幅方向の中心線との交点に重複している。
 筐体の第1領域に電池パックを配置し、第2領域に非接触充電モジュールを配置した。
 これにより、電池パックおよび非接触充電モジュールを隣接させて配置できるので、電池パックおよび非接触充電モジュールの接続を容易にできる。
 さらに、第1領域および第2領域の隣接方向に沿った第2領域の中心線と、筐体の幅方向の中心線との交点に非接触充電モジュールを重複させて配置した。
 これにより、非接触充電モジュールの重量バランスが筐体の幅方向において一方に偏ることが無く、操作者に違和感を感じさせないようにできる。
 本発明の携帯端末は、筐体と、前記筐体に収容された電池パックと、前記筐体に収容された非接触充電モジュールと、を備え、前記非接触充電モジュールが、導線が巻回された充電コイルと、前記充電コイルを囲むように配置されたNFCコイルと、前記充電コイルを支持する第1磁性シートと、前記第1磁性シートに載置され、前記NFCコイルを支持する第2磁性シートと、を有し、前記筐体の厚み方向に沿って見た平面視において第1領域に前記電池パックが配置されるとともに、前記第1領域に対して隣接する第2領域に前記非接触充電モジュールが配置され、前記非接触充電モジュールが、前記第1領域および前記第2領域の隣接方向に沿った前記第2領域の中心線と、前記第2領域における前記隣接方向に対して直交する前記電池パックの幅方向の中心線との交点に重複している。
 筐体の第1領域に電池パックを配置し、第2領域に非接触充電モジュールを配置した。
 これにより、電池パックおよび非接触充電モジュールを隣接させて配置できるので、電池パックおよび非接触充電モジュールの接続を容易にできる。
 さらに、第1領域および第2領域の隣接方向に沿った第2領域の中心線と、電池パックの幅方向の中心線との交点に非接触充電モジュールを重複させて配置した。
 これにより、非接触充電モジュールの重量バランスが電池パックの幅方向において一方に偏ることが無く、操作者に違和感を感じさせないようにできる。
 本発明の携帯端末は、筐体と、前記筐体に収容された電池パックと、前記筐体に収容された非接触充電モジュールと、を備え、前記非接触充電モジュールが、導線が巻回された充電コイルと、前記充電コイルを囲むように配置されたNFCコイルと、前記充電コイルを支持する第1磁性シートと、前記第1磁性シートに載置され、前記NFCコイルを支持する第2磁性シートと、を有し、前記筐体の厚み方向に沿って見た平面視において第1領域に前記電池パックが配置されるとともに、前記第1領域に対して隣接する第2領域に前記非接触充電モジュールが配置され、前記非接触充電モジュールが、前記第1領域および前記第2領域の隣接方向に沿った前記第2領域の中心線よりも前記第1領域側に配置されている。
 筐体の第1領域に電池パックを配置し、第2領域に非接触充電モジュールを配置した。
 これにより、電池パックおよび非接触充電モジュールを隣接させて配置できるので、電池パックおよび非接触充電モジュールの接続を容易にできる。
 さらに、非接触充電モジュールを第1領域および第2領域の隣接方向に沿った第2領域の中心線よりも第1領域側に配置した。
 これにより、非接触充電モジュールの重量バランスが第2領域の中心に対して第1領域よりも離れた側に偏ることが無く、操作者に違和感を感じさせないようにできる。
 本発明によれば、非接触充電コイルとNFCアンテナと磁性シートとをひとつのモジュール化として小型化を達成し、同一方向の通信および電力伝送が可能である非接触充電モジュールを備え、薄型化を実現可能な携帯端末を提供できる。また、2種類の磁性シートを積層することによって、非接触充電の電力伝送効率およびNFC通信の通信効率の双方を向上させることができる。
本発明に係る第1実施形態の携帯端末を示す分解斜視図 (A)は第1実施形態の携帯端末を示す平面図、(B)は第1実施形態の携帯端末を示す側面図 第1実施形態の回路基板および2次側非接触充電モジュールを示す断面図 (A)~(E)は第1実施形態の2次側非接触充電モジュールを示す分解図 (A)~(D)はマグネットを備える1次側非接触充電モジュールおよび充電コイルの関係を示す図 1次側非接触充電モジュールにマグネットを備える場合と備えない場合とにおける充電コイルの外径を一定にしたときの充電コイルの内径の大きさと充電コイルのL値との関係を示す図 1次側非接触充電モジュールにマグネットを備える場合と備えない場合とにおいて充電コイルのL値と中心部のくり抜きの割合との関係を示した図 (A)~(D)は第1実施形態の2次側非接触充電モジュールを示す図 L字のスリットを備える第1磁性シートを示す概略図 (A)~(C)は第1磁性シートおよび第2磁性シートの周波数特性を示す図 (A)~(C)は第1実施形態の2次側非接触充電モジュールを充電する充電器を説明する平面図 第1実施形態の2次側非接触充電モジュールで充電する例を示す斜視図 本発明に係る第2実施形態の携帯端末を示す平面図 本発明に係る第3実施形態の携帯端末を示す平面図
 以下、本発明の実施形態に係る携帯端末について図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
 図1に示すように、携帯端末10は、筐体11と、筐体11の内外を連通する連通孔12と、回路基板14に実装されたカメラ部16と、筐体11に収容された電池パック18と、筐体11に収容された2次側非接触充電モジュール(非接触充電モジュール)20とを備えている。
 さらに、携帯端末10は、2次側非接触充電モジュール20に取り付けられた放熱シート22(図2(B)参照)と、筐体11の開口11A側に設けられた表示部24と、表示部24を覆う保護カバー26とを備えている。
 図2(A)、(B)に示すように、筐体11は、筐体11の厚み方向に沿って見た平面視において略矩形状に形成され、平面視において連通孔12の反対側に位置する第1領域31と、第1領域31に対して隣接する第2領域32とを有する。
 第1領域31に電池パック18が配置され、第2領域32に2次側非接触充電モジュール20およびカメラ部16が配置されている。
 図3に示すように、回路基板14は、筐体11の第2領域に配置された基材34と、基材34のうち2次側非接触充電モジュール20側の面34Aに実装された複数の電子部品35とを備えている。
 また、回路基板14は、2次側非接触充電モジュール20側の面34Aに設けられて複数の電子部品35を覆うシールドケース36を備えている。
 カメラ部16は、基材34のうち2次側非接触充電モジュール20側の面34Aに設けられ、連通孔12を通じて撮像可能なカメラモジュールを有する。
 図2(A)、(B)に示すように、電池パック18は、略矩形体状に形成され、筐体11の厚み方向に沿って見た平面視において第1領域31に配置されている。
 図4(A)に示すように、2次側非接触充電モジュール20は、筐体11(図2(A)参照)の第2領域32に配置され、導線42が巻回された充電コイル41と、充電コイル41を囲むように配置されたNFCコイル43とを有する。
 また、2次側非接触充電モジュール20は、充電コイル41を支持する第1磁性シート44と、第1磁性シート44に載置されてNFCコイル43を支持する第2磁性シート45とを有する。
 また、第1磁性シート44の上面と第2磁性シート45の下面との接着、第1磁性シート44の上面と充電コイル41の下面との接着、第2磁性シート45の上面とNFCコイル43の下面との接着は、絶縁性の両面テープや接着剤等で接着される。充電コイル41全体が第1磁性シート44上からはみ出さずに載置され、NFCコイル43全体が第2磁性シート45上からはみ出さずに載置されるとよい。第2磁性シート45は第1磁性シート44からはみ出さずに載置されるとよい。このようにすることで、充電コイル41およびNFCコイル43の双方の通信効率を向上させることができる。なお、第1磁性シート44にはスリット48が形成され、その形状は、図4(A)のような形(後述する図9のような形)であっても、図4(D)のような形であってもよい。また、図4(A)ではスリット48は中心部44Bまで伸びていないが、中心部44Bまで伸びていても良い。それにより、脚部432a、432b全体を確実にスリット48内に収納することができる。
 以下、充電コイル41、NFCコイル43、第1磁性シート44および第2磁性シート45について、詳しく説明する。
 〔充電コイルについて〕
 図4(B)を用いて充電コイル41について詳細に説明する。
 本実施形態においては、充電コイル41は略正方形に巻回されているが、略長方形を含める略矩形、円形、楕円形、多角形等、どのような形状であってもよい。
 充電コイル41は、2つの脚部(端子)432a、432bを始端および終端として、線径が0.1mm程度の導線8~15本程度のリッツ線や複数線(好ましくは0.08mm~0.3mmの導線を2~15本程度)を、中空部を中心に面上で渦を描くように巻回されている。例えば、線径が0.1mmの導線12本からなるリッツ線で巻回されたコイルは、同一の断面積をもつ導線1本で巻回されたコイルよりも、表皮効果によりはるかに交流抵抗が下がる。コイルの動作中の交流抵抗が下がればコイルによる発熱が下がり、熱特性の良好な充電コイル41とすることができる。このとき、0.08mm~1.5mmの導線8~15本からなるリッツ線であることで、電力伝送効率を良好にすることができる。単線であれば、線径が0.2mm~1mmである導線であるとよい。また、例えば、0.2mmの導線を3本、0.3mmの導線を2本用いてリッツ線のように1本の導線として構成してもよい。また、電流供給部としての脚部(端子)432a、432bは、外部電源である商用電源からの電流を充電コイル41に供給する。なお、充電コイル41を流れる電流量は、約0.4A~2A程度である。本実施形態においては、0.7Aである。
 本実施形態における充電コイル41は略正方形の中空部の対向する辺間距離(一辺の長さ)が20mm(好ましくは15mm~25mm)であり、略正方形の外端における対向する辺間距離(一辺の長さ)が35mm(好ましくは25mm~45mm)となっている。充電コイル41はドーナツ形状に巻回されている。また、充電コイル41が略長方形に巻回される場合は、略長方形の中空部の対向する短辺間距離(一辺の長さ)が15mm(好ましくは10mm~20mm)、長辺間距離(一辺の長さ)が23mm(好ましくは15mm~30mm)、であり、略正方形の外端における対向する短辺間距離(一辺の長さ)が28mm(好ましくは15mm~35mm)、長辺間距離(一辺の長さ)が36mm(好ましくは20mm~45mm)、となっている。また、充電コイル41が円形に巻回される場合、中空部の直径が20mm(好ましくは10mm~25mm)であり、円形の外端の径が35mm(好ましくは25mm~45mm)となっている。
 また、充電コイル41は、電力伝送の相手であり充電コイル41に電力供給する充電器内の1次側非接触充電モジュールのコイルとの位置合わせに、マグネットを利用する場合がある。これは、規格(WPC)によって、マグネットは円形(コイン形状)のネオジウム磁石であり、直径が約15.5mm(約10mm~20mm)であり、厚みは約1.5~2mmであること等が定められている。また、強さは約75mTから150mT程度でよい。1次側非接触充電モジュールのコイルと充電コイル41との間隔は、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。マグネットは1次側または2次側非接触充電モジュールコイルの中空部内に配置される。本実施形態における充電コイル41の中空部内に配置してもよい。
 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。また、少なくとも1次側および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。図11(A)に示すように、充電器50(1次側)の1次側非接触充電モジュール52に備えるコイル53の広範囲の領域に多数備えることにより、携帯端末10(2次側)を充電器50の面上のどこにおいても充電可能とする方法。図11(B)に示すように、充電器50(1次側)の1次側非接触充電モジュール52のコイル53をX軸方向およびY軸方向に移動させる機能を備えることにより、コイル53を携帯端末10(2次側)の充電コイル41の位置まで移動させる方法。さらに、図11(C)に示すように、充電器50(1次側)の1次側非接触充電モジュール52のコイル53を比較的大きくすることにより、携帯端末10(2次側)の充電コイル41をコイル53に一致させやすくする方法等がある。
 このように、一般的な1次側(充電側)非接触充電モジュールおよび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、2次側非接触充電モジュール20としては、マグネットを使用する1次側(充電側)非接触充電モジュールおよびマグネットを使用しない1次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。
 ここで、マグネットが2次側非接触充電モジュール20の電力伝送効率に与える影響について説明する。
 電力伝送のために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20との間に電磁誘導のための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、マグネットが第1磁性シート44の近傍に配置されることによって、マグネット近傍の第1磁性シート44が飽和して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に備えられたマグネットは、充電コイル41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。これを防ぐために、本実施形態においては、充電コイル41の中空部を、マグネットよりも大きくしている。すなわち、中空部の面積をコイン上のマグネットの円形面の面積よりも大きくし、充電コイル41の内端(中空部を囲っている部分)がマグネットの外端よりも外側になるようにする。また、マグネットの直径は15.5mm以下であるため、中空部を、直径15.5mmの円よりも大きくすればよい。また、その他の方法としては、充電コイル41を略長方形に巻回し、略長方形の中空部の対角線がマグネットの直径(最大15.5mm)よりも長くすればよい。それにより、略長方形に巻回された充電コイル41のうち磁束が集中するコーナー部(四隅)がマグネットよりも外側に位置するため、マグネットの影響を抑えることができる。以下に、上記の構成による効果を示す。
 図5(A)~(D)は、マグネットを備える1次側非接触充電モジュールおよび充電コイルの関係を示す図である。図5(A)は充電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5(B)は充電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5(C)は充電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5(D)は充電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。
 充電器内に配置される1次側非接触充電モジュール200は1次側コイル210、マグネット220、磁性シート(図示せず)を備える。また、図5(A)~(D)においては、2次側非接触充電モジュール20内の第1磁性シート44と第2磁性シート45と充電コイル41とを模式的に示す。
 2次側非接触充電モジュール20と1次側非接触充電モジュール200は、1次側コイル210と充電コイル41とが対向するように位置合わせされている。1次側コイル210の内側部分211と、充電コイル41の内側部分133との間においても磁界が発生し、電力伝送される。内側部分211と内側部分133とは対向している。また、内側部分211と内側部分133とはマグネット220に近い部分でもあり、マグネット220からの悪影響を受けやすい。
 更に、マグネット220が第1磁性シート44、第2磁性シート45の近傍に配置されることによって、マグネット220近傍の磁性シートの透磁率が低下してしまう。もちろん、第2磁性シート45よりも第1磁性シート44の方がマグネット220に近接し、マグネット220の影響を受けやすい。従って、1次側非接触充電モジュール200に備えられたマグネット220は、1次側コイル210および充電コイル41の特に内側部分211と内側部分133の磁束を弱めてしまい、悪影響を及ぼす。その結果、非接触充電の伝送効率が低下してしまう。従って、図5(A)の場合、マグネット220の悪影響を受けやすい内側部分133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5(C)は充電コイル41の巻き数が多いためL値は大きくなる。その結果、図5(C)におけるL値から図5(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220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5(A)のように充電コイル41の内幅がマグネット220の直径よりも小さいと、マグネット220と対向する面積だけ充電コイル41はダイレクトにマグネット220の悪影響を受けてしまう。従って、充電コイル41の内幅はマグネット220の直径よりも大きい方がよい。
 対して、図5(B)のように充電コイル41の内幅が大きいと、マグネット220の悪影響を受けやすい内側部分133が非常に小さくなる。また、マグネット220を用いない図5(D)は充電コイル41の巻き数が少なくなるためL値は図5(C)に比べて小さくなる。その結果、図5(D)におけるL値から図5(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、充電コイル41の内幅が大きいほど、マグネット220から充電コイル41の中空部の端部が離れるため、マグネット220の影響を抑えることができる。
 一方で、2次側非接触充電モジュール20は電子機器等に搭載されるため、充電コイル41ある一定以上の大きさに形成することが出来ない。従って、充電コイル41の内幅を大きくしてマグネット220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。従って、マグネット220の面積と充電コイル41の中空部の面積とがほぼ同一(マグネット220の外径が充電コイル41の内幅よりも0~2mm程度小さい、またはマグネット220の面積が充電コイル41の中空部の面積の75%~95%程度)である場合、マグネット220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、マグネット220の面積が充電コイル41の中空部の面積よりも小さい(マグネット220の外径が充電コイル41の内幅よりも2~8mm程度小さい、またはマグネット220の面積が充電コイル41の中空部の面積の45%~75%程度)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と内側部分133が対向する部分の間にはマグネット220が存在しないようにすることができる。
 また、同じ横幅および縦幅をもつ2次側非接触充電モジュール20に組み込まれる充電コイル41としては、円形に巻回されるよりも、略矩形に巻回された方がマグネット220の影響を抑えることができる。すなわち、中空部の直径がxである円形コイルと、中空部の対向する辺間距離(一辺の長さ)がxである略正方形コイルと、で比較する。このとき、同一の線径の導線を同一の巻数で巻回すると、同じ幅の大きさの2次側非接触充電モジュール20間に収納される。このとき、略正方形コイルの中空部の対角線長yは、y>xである。従って、マグネット220の直径をmとすると、円形コイルの最内端部とマグネット220との距離は、常に(x-m)一定である(x>m)。一方、略矩形コイルの最内端部とマグネット220との距離は、最小が(x-m)であり、コーナー部431a~431dにおいて最大の(y-m)となる。また、充電コイル41にコーナー部431a~431dのような角があると、電力伝送時には角に磁束が集中する。すなわち、もっとも磁束が集中するコーナー部431a~431dが、もっともマグネット220から離れており、なおかつ2次側非接触充電モジュール20の幅(サイズ)は変化しない。従って、2次側非接触充電モジュール20を大型化することなく、充電コイル41の電力伝送効率を向上させることができる。
 また、充電コイル41を略長方形に巻回すると、更に小型化が可能になる。すなわち、略長方形である中空部の短辺がmより小さくても、長辺がmよりも大きければ、4つのコーナー部をマグネット220の外周の外側に配置させることができる。従って、略長方形の中空部を中心に略長方形に充電コイル41を巻回した場合は、すくなくとも中空部の長辺がmよりも大きければよい。なお、充電コイル41の最内端部が1次側非接触充電モジュール200に備えられたマグネット220の外側であったり、略矩形に巻回された充電コイル41の略矩形の中空部の四隅がマグネット220の外側であるとは、図5(B)のようなことをいう。すなわち、マグネット220の円形面の端部を積層方向に伸ばして2次側非接触充電モジュール20にまで延長させたとき、延長線で囲まれる領域が充電コイル41の中空部内におさまることをいう。
 図6は、1次側非接触充電モジュールにマグネットを備える場合と備えない場合とにおける充電コイルの外径を一定にしたときの充電コイルの内径の大きさと充電コイルのL値との関係を示す図である。図6に示すように、マグネット220のサイズおよび充電コイル41の外径を一定にした場合、充電コイル41の巻き数を減らして充電コイル41の内径を大きくしていくと、マグネット220の充電コイル41に対する影響が小さくなる。すなわち、マグネット220を1次側非接触充電モジュール200と2次側非接触充電モジュール20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充電コイル41のL値が近づく。従って、マグネット220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、充電コイル41の中空部端部(充電コイル41の最内端部)とマグネット220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220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。
 また、充電コイル41の導線は1本の導線を複数段に積層してもよく、この積層方向は第1磁性シート44と充電コイル41とが積層する積層方向と同一の方向である。このとき、上下に並ぶ導線の層は、お互いに空間を空けるように積層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、充電コイル41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、充電コイル41の厚みを抑えることができる。このように導線を積層することによって、充電コイル41の巻き数を増やしてL値を向上させることができる。ただし、充電コイル41は積層方向に複数段で巻回するよりも、1段で巻回した方が充電コイル41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。
 また、充電コイル41を多角形に巻回した場合は、以下のようにコーナー部(角)431a~431dを設ける。略正方形に巻回された充電コイル41は、中空部四隅のコーナー部431a~431dのR(四隅の曲線の半径)が中空部の辺幅の30%以下のものをいう。すなわち、図4(B)において、略正方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、略正方形の充電コイル41ならではの効果を得ることができなくなる。中空部の辺幅が例えば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が略正方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。なお、略長方形に巻回された充電コイル41であっても、各四隅の曲線の半径Rが略長方形の中空部の辺幅(短辺および長辺のいずれか)の5~30%であることによって、前述した略長方形コイルの効果を得ることができる。なお、本実施形態においては、充電コイル41の最内端(中空部)の四隅の角はRが2mmであり、0.5mm~4mm程度が好ましい。
 また、充電コイル41を矩形に巻回する場合は、脚部432a、432bは、コーナー部431a~431dの近傍に設けられることが好ましい。充電コイル41を円形に巻回した場合は、どこに脚部432a、432bを設けても、平面コイル部が曲線に巻回されている部分に脚部432a、432bを設けることができる。曲線状に導線が巻回されていると、その曲線形状を維持しようとする力が働き、脚部432a、432bを形成しても全体の形状が崩れにくい。対して矩形に導線が巻回されたコイルの場合は、辺部分(直線部分)とコーナー部分とで、コイルがコイル自体の形状を維持しようとする力が異なる。すなわち、図4(B)のコーナー部431a~431dにおいては、充電コイル41の形状を維持しようとする力が大きく働く。しかしながら、辺部分においては充電コイル41の形状を維持しようとする力が小さく、コーナー部431a~431dの曲線を軸に、導線が充電コイル41からほどけやすくなる。その結果、充電コイル41の巻き数が例えば1/8ターン分程度変動し、充電コイル41のL値が変動する。すなわち、充電コイル41のL値がばらついてしまう。従って、導線の巻き始めの点432aa、および導線を複数回巻回しての巻き終わりの点432bbを、コーナー部431a~431dに近接して設けるとよい。なお、導線は巻き終わりの点432bbから充電コイル41の外側へ曲げられて脚部432bとなるが、このとき、導線の曲がりは、巻き始めの点432aaよりも巻き終わりの点432bbのほうが緩やかに大きく曲がる。これは、脚部432bの形状を維持しようとする力を向上させる。
 また、導線がリッツ線であれば、より充電コイル41の形状を維持しようとする力が向上する。リッツ線は1本あたりの表面積が大きいため、接着剤等で充電コイル41の形状を固定すると固定されやすい。対して導線が単線であると、導線1本あたりの表面積が小さくなるため、接着される表面積が少なく、充電コイル41の形状はほどけやすい。
 なお、本実施形態では、断面形状が円形状の導線を使用して充電コイル41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、隣り合う導線同士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、充電コイル41の交流抵抗を小さく抑えることができる。
 〔NFCコイルについて〕
 図4(C)に示される本実施形態におけるNFCコイル43とは、13.56MHz帯の周波数を用いて電磁誘導により通信を行う近距離無線通信を行うアンテナであり、一般的にシートアンテナが用いられる。
 NFCコイル43は、フェライト系磁性体を主成分とした第2磁性シート45、磁性シートを挟む保護部材および整合回路や端子接続部、基材、整合用チップコンデンサ等を備える。ICカードやICタグ等の無線通信媒体に格納されてもよく、リーダやリーダライタ等の無線通信媒体処理装置に格納されてもよい。
 NFCコイル43はアンテナパターンであり、スパイラル状の導体で形成される(すなわち、導線が巻回される)。スパイラルの構造としては、中央に開口部を備えたスパイラル形状であればよく、その形状は円形または略矩形、略正方形または多角形のいずれであってもよい。本実施形態においては矩形とし、特に正方形にしている。スパイラル構造とすることで、十分な磁界を発生させて、誘導電力の発生と相互インダクタンスによる通信を可能とする。
 また、第2磁性シート45の表面もしくは内部に直接回路を形成できるので、NFCコイル43や整合回路や端子接続部を直接第2磁性シート45に形成することが可能である。
 整合回路は、基材に形成されたNFCコイル43の導体を橋渡しするように実装されたチップコンデンサで構成されるものであり、このことにより整合回路をNFCコイル上に形成することができる。
 整合回路はコイルに接続することで、アンテナの共振周波数を所望の周波数に調整し、不整合による定在波の発生を抑え、動作の安定した損失の少ないNFCコイル43となる。整合素子として使用するチップコンデンサはNFCコイル43の導体を橋渡しするように実装されている。
 基材は、ポリイミド(polyimide)、PET(Polyethylene terephthalate)、ガラエポ基板(ガラス繊維をエポキシ樹脂で固めたもの)、FPC(Flexible printed circuits)基板等で形成することが可能であり、ポリイミド、PET等に形成することで薄くて柔軟性を有するNFCコイル43を印刷等で形成することができる。本実施形態においては厚さが0.2mmであるFPC基板で構成している。
 なお、上記説明したNFCコイル43はあくまで一例であり、上述の構成、素材等に限定されるわけではない。
 NFCコイル43は、基材に導線をパターン印刷して形成され、薄く形成することができる。充電コイル41と異なって通信の際の電流量が極めて小さいため、パターン印刷で形成可能である。電流は略0.2A~0.4Aである。NFCコイル43の幅は0.1mm~1mm、厚みは15μm~35μm、である。本実施形態においては4ターンほど巻回しており、2ターン~6ターンである。また、NFCコイル43の外形一辺の長さは約39mm×39mm程度(好ましくは一辺の長さが30mm~60mm)であり、基材は約39.6mm×39.6mm程度(好ましくは一辺の長さが30mm~60m)である。また、NFCコイル43が長方形に巻回される場合は、基材およびNFCコイル43の外径は、好ましくは長辺の長さが40mm~60mm、短辺が30mm~50mmである。また、四隅の角は、NFCコイル43の最内端部でR0.1mm~0.3mm、最外端部でR0.2mm~0.4mmであって、必ず最内端部の四隅の角よりも最外端部の四隅の角の方が緩やかに曲がる。
 〔第1磁性シートについて〕
 また、第1磁性シート44は、充電コイル41と第2磁性シート45とを載置する平坦部44Aと、平坦部44Aの略中心部にあって充電コイル41の中空領域内に相当(対向)する中心部44Bと、充電コイル41の2本の脚部432a、432bの少なくとも一部が挿入されるスリット48とを備える。スリット48は図4(D)のように貫通したスリット形状だけでなく、貫通しない凹部形状であってもよい。スリット形状の方が製造も簡単で確実に導線を収納できる反面、凹部形状であることによって第1磁性シート44の体積を大きくすることができるので充電コイル41のL値を向上させ、伝送効率を向上させることができる。中心部44Bは、平坦部44Aに対して凸部形状、平坦形状、凹部形状、貫通孔である形状となり、いずれであってもよい。凸部形状であれば、充電コイル41の磁束を強めることができる。平坦であれば、製造しやすく充電コイル41を載置しやすい上、後述する位置合わせのマグネットの影響と充電コイル41のL値のバランスをとることができる。凹部形状、貫通孔に関しては、詳しく後述する。
 また、第1磁性シート44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。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第1磁性シート44として用いることができる。第1磁性シート44としてフェライトシート(焼結体)を使用する場合は充電コイル41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充電コイル41を薄型化することができる。
 第1磁性シート44は、略正方形であり、約40×40mm以内(35mm~50mm)程度のサイズであり、NFCコイル43の基材と同一化、多少大きく形成する。略長方形の場合は、サイズを、短辺が35mm(25mm~45mm)、長辺が45mm(35mm~55mm)とする。厚みは0.43mmで、(実際は0.4mm~0.55mmの間で、好ましくは0.3mm~0.7mm)である。第1磁性シート44は第2磁性シート45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、第1磁性シート44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および多角形でもよい。
 また、本実施形態の2次側非接触充電モジュール20は、導線が巻回された充電コイル41と、充電コイル41を囲むように配置されたNFCコイル43と、充電コイル41とNFCコイル43とを同一方向から支持する第1磁性シート44と、第1磁性シート44に形成されたスリット48と、を備え、充電コイル41の脚部432a、432b(両端子)は、スリット48内に収納される。
 図4(D)に記載のスリット48は、充電コイル41の巻始めの点432aa(コイルの最内側部分)および巻き終わりの点432bb(コイルの最外端部分)から第1磁性シート44の下端部414までの脚部432a、432bの双方の少なくとも一部の導線を収納する。これにより、コイルの巻始めの点432aaから脚部432aまでの導線が、充電コイル41の平面巻回部分に積層方向に重なることを防ぐ。更に、脚部432a、432bがNFCコイル43と積層方向に重なって2次側非接触充電モジュール20の厚みが増すことを防ぐ。
 スリット48は、その一端が交差する第1磁性シート44の端部(端辺)とほぼ垂直であり、第1磁性シート44の中心部44Bと接するように形成される。充電コイル41が円形の場合、スリット48を中心部44B(円形)の接線と重なるように形成することによって、導線の巻始めを折り曲げることなく脚部432a、432bを形成することができる。また、充電コイル41が略矩形の場合、スリット48を中心部44B(略矩形)の辺の延長線と重なるように形成することによって、導線の巻始めを折り曲げることなく脚部432a、432bを形成することができる。スリット48の長さは充電コイル41の内径と第1磁性シート44の大きさに依存し、本実施形態の場合、約15mm~30mmとしている。
 また、スリット48は、第1磁性シート44の端部(端辺)および中心部44Bが最も近づく部分に形成してもよい。すなわち、充電コイル41が円形の場合、第1磁性シート44の端部(端辺)および中心部44B(円形)の接線に対して垂直なスリット48とし、スリット48を短く形成する。また、充電コイル41が略矩形の場合、第1磁性シート44の端部(端辺)および中心部44B(略矩形)の辺に対して垂直なスリット48とし、スリット48を短く形成する。これによって、スリット48の形成面積を最低限に抑えることができ、非接触電力伝送機器の伝送効率を向上させることができる。なお、この場合、スリット48の長さは約5mm~20mmである。どちらの配置であっても、直線凹部またはスリット48の内側端部は中心部44Bに接続している。
 次に、先述した位置合わせのためのマグネットによる第1磁性シート44への悪影響について説明する。先述したように、位置合わせのために1次側非接触充電モジュール200にマグネットが備えられると、マグネットの影響で、第1磁性シート44のうち特にマグネットに近い部分の透磁率が低下する。従って、1次側非接触充電モジュール200に、位置合わせのためのマグネット220が備えられる場合と備えられない場合とでは、充電コイル41のL値が大きく変化してしまう。そこで、充電コイル41のL値が、マグネット220が近づいた場合と近づかない場合とで、なるべく変化しない磁性シートとすることが必要となる。
 また、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や、ケースとその内部に位置する基板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充電コイル41との間に第1磁性シート44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。また、基板に実装された電子部品は、充電コイル41の電力伝送と干渉しあい、お互いに悪影響を及ぼしあう可能性がある。そのため、基板と充電コイル41との間に磁性シートや金属膜を設け、お互いの影響を抑える必要がある。
 以上の点を考慮して、2次側非接触充電モジュール20に用いる第1磁性シート44は、透磁率、飽和磁束密度の高いものが使用され、充電コイル41のL値をなるべく大きくすることが重要である。透磁率250以上、飽和磁束密度350mT以上を備えるものであればよい。本実施形態においては、Mn-Zn系のフェライトの焼結体であって、透磁率1500以上2500以下、飽和磁束密度400mT以上500mT以下、厚みは約400μm以上700μm以下である。ただし、Ni-Zn系フェライトでもよく、透磁率250以上、飽和磁束密度350mT以上あれば、1次側非接触充電モジュール200と良好な電力伝送が可能である。
 そして、充電コイル41は、共振コンデンサを用いてLC共振回路をつくる。このとき、1次側非接触充電モジュール200に備えられるマグネット220を位置合わせに利用する場合と利用しない場合とで、充電コイル41の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200と2次側非接触充電モジュール20との電力伝送(充電)に用いられるため、マグネット220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。しかしながら、上記の構成とすることで、マグネット220の有無による共振周波数のばらつきが抑えられ、いずれの情況であっても、電力伝送が高効率化する。
 また、フェライトシートがMn-Zn系であることによって、更なる薄型化が可能となる。すなわち、規格(WPC)によって、電磁誘導の周波数は100kHz~200kHz程度(例えば120kHz)と決まっている。このような低周波数帯において、Mn-Zn系のフェライトシートは高効率となる。なお、Ni-Zn系のフェライトシートは高周波において高効率である。従って、本実施形態においては、約100kHz~200kHzで電力伝送を行う非接触充電用の第1磁性シート44をMn-Zn系フェライトシートで構成し、約13.56MHzで通信を行うNFC通信用の第2磁性シート45をNi-Zn系フェライトシートで構成する。
 また、第1磁性シート44の中心部44Bの中に穴を形成してもよい。なお、穴とは貫通孔および凹部のいずれであってもよい。また、穴は中心部44Bよりも大きくてもいいし、小さくてもよいが、小さい方がよい。すなわち、充電コイル41を第1磁性シート44に載置した際に、充電コイル41の中空部よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。小さい場合は、充電コイル41全体が第1磁性シート44上に載る。
 前述したように、2次側非接触充電モジュール20としては、マグネットを使用する1次側(充電側)非接触充電モジュールおよびマグネットを使用しない1次側非接触充電モジュール200の双方に適応できるようにすることで1次側非接触充電モジュール200のタイプに関係せず充電ができ利便性が向上する。そして、1次側非接触充電モジュール200にマグネット220が備えられる場合の充電コイル41のL値と、備えられない場合の充電コイル41のL値を近づけ、かつ双方のL値を向上させることが求められる。また、マグネット220が第1磁性シート44の近傍に配置されることによって、マグネット220近傍であるの第1磁性シート44の中心部44Bの透磁率が低下してしまう。そこで、中心部44Bに穴を設けることによって、透磁率の低下を抑えることができる。
 図7は、1次側非接触充電モジュールにマグネットを備える場合と備えない場合とにおいて充電コイルのL値と中心部のくり抜きの割合との関係を示した図である。なお、くり抜きの割合が100%であるとは、中心部44Bの穴が貫通口であることを意味し、くり抜きの割合が0%であるとは、穴が設けられないことをいう。更に、くり抜きの割合が50%であるとは、例えば0.6mmの厚さの磁性シートに対して、0.3mmの深さの穴(凹部)を設けることを意味する。
 図7に示すように、くり抜きの割合を大きくするに従って、1次側非接触充電モジュール200にマグネット220が備えられない場合はL値が減少する。このとき、くり抜きの割合が0%~75%まではほとんど減少しないが75%~100%にかけて大きく減少する。対して、1次側非接触充電モジュール200にマグネット220が備えられる場合は、くり抜きの割合を大きくするに従ってL値が向上する。マグネットの悪影響を受けにくくなるからである。このとき、くり抜きの割合が0%~75%までは徐々にL値が向上し、75%~100%にかけて大きく向上する。
 従って、くり抜きの割合が0%~75%までは、1次側非接触充電モジュール200にマグネット220が備えられない場合のL値を維持させたまま、1次側非接触充電モジュール200にマグネット220が備えられる場合のL値を向上させることができる。また、くり抜きの割合が75%~100%では、1次側非接触充電モジュール200にマグネット220が備えられない場合のL値と、1次側非接触充電モジュール200にマグネット220が備えられる場合のL値とを、大幅に近づけることができる。そして、くり抜きの割合が40~60%のときに最も効果的であって、1次側非接触充電モジュール200にマグネット220が備えられない場合のL値を維持させたまま、1次側非接触充電モジュール200にマグネット220が備えられる場合のL値が1μH以上向上し、更にマグネット220が備えられる場合にマグネット220と第1磁性シートとが十分に引き合うことができる。
 〔第2磁性シートについて〕
 図4(E)に示される第2磁性シート45は、フェライトやパーマロイ、センダスト、珪素合板等の金属材料で構成される。第2磁性シート45としては、Ni系軟磁性フェライトが好ましく、フェライト粉体を乾式プレス成形し、焼成することにより焼成体、高密度のフェライト焼成体とすることができ、軟磁性フェライトの密度が3.5g/cm3以上であることが好ましい。更に軟磁性フェライトの磁性体の大きさが、結晶粒界以上であることが好ましい。また第2磁性シート45は、厚さ0.07mm~0.5mm程度で形成されるシート状(あるいは板状、膜状、層状)のものである。外形のサイズはNFCコイル43の外形とほぼ同一である。ただし、NFCコイル43の外形よりも1~3mm程度おおきくするとよい。第2磁性シート45の厚みは0.1mmであり、第1磁性シート44の厚みよりも薄く半分以下である。透磁率は少なくとも100~200である。
 第1磁性シート44および第2磁性シート45の上下面(表裏面)に貼着される保護部材は、樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、またはフィルムの少なくとも1つの手段がもちいられ、NFCコイル43の曲げやたわみ等に対する柔軟性だけではなく、耐熱性、耐湿性等の耐候性を考慮して選定をおこなってもよい。また、NFCコイル43の片面、両面、片側面、両側面または全面が、保護部材によりコーティングされていてもよい。とくに、本実施形態においては、第1磁性シート44と第2磁性シート45とは予め小片状に粉砕されることで柔軟性を備えている。従って、このシート状に並んだ多数の小片がバラバラにならないよう、保護シートを備えることが有用となる。
 〔非接触充電モジュールの構成について〕
 図8(A)~(D)は、本実施形態における2次側非接触充電モジュール(非接触充電モジュール)を示す図であり、図8(A)は2次側非接触充電モジュールの上面図、図8(B)は2次側非接触充電モジュールの下面図、図8(C)は図8(A)のA-A断面図、図8(D)は図8(C)におけるB-Bより右側の拡大断面図である。
 充電コイル41の電力受電方向と、NFCコイル43の通信方向とを同一方向にして近接させた場合、単純に配置してもお互いの存在が相手の電力伝送効率を低下させる。すなわち、非接触充電の際は、1次側非接触充電モジュール200が発生させる磁束をNFCコイル43が受電して、充電コイル41の受電するパワーが低下する可能性がある。その結果、電力伝送効率が低下する可能性がある。また、NFCコイル43にとっては、1次側非接触充電モジュール200の発生させる磁束が非常に大きく、更に長時間発生される。従って、NFCコイル43にとって大きすぎる電流がNFCコイル43に発生する可能性があり、NFCコイル43に悪影響をもたらすことがある。一方で、NFCコイル43が通信する際は、充電コイル41に渦電流が発生してNFCコイル43の通信を妨げる。すなわち、伝送する電力の大きさの違いから、NFCコイル43と比べて充電コイル41は導線の線径も巻数も全体大きさも大きくなる。その結果、NFCコイル43から見ると充電コイル41は大きな金属体である。NFCコイル43の通信時に発せされる磁束を打ち消そうとする磁束が充電コイル41に流れてしまい、NFCコイル43の通信効率を大幅に低下させてしまう。
 従って、本実施形態においては、NFCコイル43を充電コイル41の周囲に配置する。その結果、非接触充電の際は、1次側非接触充電モジュール200が発生させる磁束からNFCコイル43が離れて位置するため受電しにくく、充電コイル41の受電するはずのパワーを奪いにくい。その結果、電力伝送効率の低下を抑えることができる。逆にNFCコイル43を充電コイル41の中空部内に配置した場合、非接触充電の際の磁束をNFCコイル43が全体で受信してしまうため、NFCコイル43が充電コイル41の受電するはずのパワーをたくさん奪ってしまう。なお、NFCコイル43通信時の磁束を充電コイル41が受電したとしても、充電コイル41にとっては非常に小さい磁束、電流のため、なんら影響はない。すなわち、充電コイル41はNFCコイル43に対して渦電流を発生させるが、NFCコイル43に充電コイル41の渦電流が影響するほどに流れることはないので、NFCコイル43の方を外側にして開口面積を大きくし、NFCコイル43の通信効率を向上させる。
 更に、NFCコイル43が通信する際は、充電コイル41が内側に位置するため、NFCコイル43の大きさに対してNFCコイル43と隣接する充電コイル41の領域が小さくなる。その結果、充電コイル41には渦電流が発生しにくい。逆に充電コイル41が外側に位置すると、小さいNFCコイル43に対して充電コイル41は大きくなり、その結果NFCコイル43に隣接する充電コイル41の領域が相対的に大きくなる。従って、充電コイル41に発生する渦電流がNFCコイル43にとって非常に大きくなり、NFCコイル43の通信が非常に妨げられる。なお、非接触充電時に、NFCコイル43に渦電流が発生したとしても、充電コイル41にとってはとても小さな電流のため、影響しない。
 また、第1磁性シート44は、非接触充電を行う約100~200kHzの電磁誘導の電力伝送を向上することができる周波数特性を備える。しかし、約100~200kHzにピークがある場合、NFCの通信を行う13.56MHz帯域においてもNFCコイル43の通信を向上させることができる。対して、第2磁性シート45は、NFCコイル43が通信を行う約13.56MHzの電磁誘導の通信を向上することができる周波数特性を備える。しかし、約13.56MHzにピークがある場合、非接触充電を行う約100~200kHz帯域においては、非接触充電の効率にほとんど影響を及ぼさない。
 NFCコイル43と充電コイル41とにおいて、NFCコイル43の中空位置(中空部および中空部の下部)に充電コイル41を配置させることにより、第1磁性シート44をNFCコイル43の通信向上に利用させることができる。すなわち、第1磁性シート44、第2磁性シート45、充電コイル41、NFCコイル43をモジュール化することにより小型化を達成しつつ、第1磁性シート44を本来の目的(充電コイル41の効率向上)とは異なる目的(NFCコイル43の効率向上)にも利用することができ、第1磁性シート44を効率よく利用することができる。
 その結果、同じNFCリーダライタからの磁束を受け取ったときの誘起電圧が下記のように変化した。例えば、NFCコイル43の中空部に対応する領域に貫通孔を備えた磁性シートの上にNFCコイル43を載置した場合は1573mVであったのに対し、図8(A)の2次側非接触充電モジュール20においては、1712mVであった。これは、第1磁性シート44がNFCコイル43の通信効率を向上させるからである。
 更に、図8(A)に示すように、略正方形のNFCコイル43の四隅のコーナー部441a~41dと、略正方形の充電コイル41の四隅のコーナー部431a~431dと、の距離d1は、他の部分(それぞれの辺同士)間距離d2に比較して広くなっている。すなわち、隣接しあっているNFCコイル43の辺部分と充電コイル41の辺部分の距離d2は狭いが、コーナー部441a~441dとコーナー部431a~431dとの間の距離d1は大きい。これは、NFCコイル43のコーナー部441a~441dに比較して、充電コイル41のコーナー部431a~431dが緩やかに曲がっている(大きなアールである)ことで内側に入り込むからである。
 また、略矩形である充電コイル41およびNFCコイル43は、そのコーナー部431a~431dおよびコーナー部441a~441dにおいて磁束が集中する。従って、コーナー部431a~431dとコーナー部441a~441dとの距離d1が大きくなれば、それぞれの磁束を他方に奪われることを抑えることができる。すなわち、NFCコイル43のコーナー部441a~441dの最内端部よりも充電コイル41のコーナー部431a~431dの最外端部を緩やかに曲げる(Rを大きく設定する)ことで、対向する辺部分同士間の距離d2よりも対向するコーナー部441a~441dとコーナー部431a~431dとの間の距離d1を大きくすることができる。その結果、磁束の集中しない辺部分は近接させることによって2次側非接触充電モジュール20を小型化することができ、コーナー部間を離すことによってそれぞれの通信(電力伝送)効率を向上させることができる。なお、充電コイル41のコーナー部431a~431dのRは最内端部(中空部)が約2mm、最外端部が約5mm~15mm程度であって、NFCコイル43のコーナー部441a~441dのアールは最内端部(中空部)が約0.1mm、最外端部が約0.2mmである。また、本実施形態においては、コーナー部431a~431dとコーナー部441a~441dとの距離d1は2mmであり、1.5mm~10mm程度であるとよく、対向する辺部分同士間の距離d2は1mm、0.5mm~3mm程度であるとよい。また、好ましくは、d1をd2の3倍以上7倍以下にすることで、小型化と電力伝送効率向上と通信効率向上とをバランスよく達成することができる。
 充電コイル41を矩形にしたことにより、矩形部の辺部において、NFCコイル43と接近するが、開口面積を広く確保することができる。これに対して、充電コイル41を円形に巻回するとNFCコイル43との接近部(最も近接する部分)は辺ではなく、点となり、お互いの干渉を軽減することができる。すなわち、NFCコイル43の四隅と充電コイル41との距離が、より大きくなる。その結果、NFCコイル43の最も磁束が集中する四隅と充電コイル41との距離が離れ、NFCコイル43の通信効率を向上させることができる。更に、充電コイル41を円形状にすることで、充電コイル41と1次側非接触充電モジュール200の1次側コイル210がお互いにどのような向きであっても、方向性に左右されずに充電することができる。
 また、充電コイル41をNFCコイル43の中空部に配置したため、脚部432a、432bとNFCコイル43とが積層し、2次側非接触充電モジュール20の厚みが増加してしまう。特に、充電コイル41はNFCコイル43に比較してかなり厚み方向に厚いので、充電コイル41の脚部432aと脚部432bとが、2次側非接触充電モジュール20の他の部分と積層することで、2次側非接触充電モジュール20の厚みが非常に厚くなってしまう。従って、第1磁性シート44のスリット48に、脚部432a、432bの双方を収納する。充電コイル41の巻回部分(平面コイル部分)の巻き始め(内側)の点432aaに接続する脚部432aの少なくとも一部は、充電コイル41の巻回部分(平面コイル部分)およびNFCコイル43の双方と積層する。また、充電コイル41の巻回部分(平面コイル部分)の巻き終わり(外側)の点432bbに接続する脚部432bの少なくとも一部は、NFCコイル43と積層する。従って、スリット48を、図8(B)に示す下端部414から少なくとも充電コイル41の巻回部分(平面コイル部分)の巻き始め(内側)の点432bbまで伸ばす。脚部432aのうち、充電コイル41の巻回部分(平面コイル部分)およびNFCコイル43と積層する部分がスリット48に収納される。また、脚部432bのうち、NFCコイル43と積層する部分がスリット48に収納される。その結果、導線同士が積層した分だけ厚みが増してしまうのを、スリット48に脚部432a、432bの双方を収納することによって解消することができる。また、NFCコイル43および充電コイル41は矩形であるので、スリット48はNFCコイル43および充電コイル41の直線部と直交する。これにより、スリット48を短く構成することができ、充電コイル41およびNFCコイル43の電力伝送効率または通信効率を向上させることができる。
 前述したようにスリット48は貫通したスリットであっても底部を備える凹部のスリットであってもよい。少なくとも、充電コイル41の導線の直径よりも深く形成すればよい。スリット48の横幅(短手方向の幅)は、5mmであり、2mm~10mmが好ましい。なお、本実施形態の場合、脚部432a、432b双方を収納するのに最低限必要な幅が2mmであった。スリット48の横幅は充電コイル41の導線2本分の線径の2倍以上5倍以下であることが好ましい。すなわち、導線がリッツ線等複数線であっても、スリット48を、充電コイル41の端子4本程度が収まるくらいの幅を備えることが好ましい。また、スリット48の幅がこれ以上大きくなると、充電コイル41の電力伝送効率を低下させてしまう。また、最低限必要な幅の2倍以上としたのは、脚部432aと432bとの間に隙間を設けるためである。それによって、脚部432aと432bとの間の浮遊容量を低下させることができる。その結果、充電コイル41の効率を向上させることができる。また、脚部432aと432bとをスリット48内に収納することが簡単となり、脚部432aと432bとの強度を向上させることができる。
 また、1つのスリット48内に脚部432aと432bとの双方を収納することで、第1磁性シート44の欠落部分の面積を最小限に抑えることができる。しかしながら、脚部432a、432bを伸ばす方向によっては、スリット48を複数設けてもよい。すなわち、充電コイル41の巻回部分(平面コイル部分)の巻き始め(内側)の点432aaに接続する脚部432aを収納するスリットを、下端部414から少なくとも充電コイル41の巻回部分(平面コイル部分)の巻き始め(内側)の点432aaまで伸ばす。脚部432aのうち、充電コイル41の巻回部分(平面コイル部分)およびNFCコイル43と積層する部分がスリット48に収納される。一方で、充電コイル41の巻回部分(平面コイル部分)の巻き終わり(外側)の点432bbに接続する脚部432bを収納するスリットを、下端部414から少なくとも充電コイル41の巻回部分(平面コイル部分)の巻き終わり(外側)の点432bbまで伸ばす。脚部432bのうち、NFCコイル43と積層する部分がスリット48に収納される。このようにスリットを2つ設け、脚部432aと脚部432bとをそれぞれ1つずつスリットに収納することによって、脚部432aと432bとの間の浮遊容量を発生させずに済む。また、脚部432aと脚部432bとを引き出す方向を自由に設定することができる。導線を1本のみ収納するスリット2本を形成する場合は、それぞれのスリットが0.5mm程度である。
 更に、脚部432aが充電コイル41の巻回部分(平面コイル部分)と積層する部分にのみ1つ目のスリットを形成し、脚部432aと脚部432bとがNFCコイル43と積層する部分に、脚部432aと脚部432bとを収納する2つ目のスリットを設けてもよい。すなわち、スリット48はどのような形状に形成してもよく、脚部432aと脚部432bとの双方がスリット48内に収納させることが重要である。以上のように、充電コイル41を支持する第1磁性シート44と、第1磁性シート44の上部に位置しNFCコイル43を支持する第2磁性シート45とは、スリット48が第1磁性シート44に備えられ、充電コイル41の脚部432a、432b(両端子)は、第2磁性シート45の下部においてスリット48内に収納される。
 また、スリット48は、図9に示すL字のスリット48aのように形成してもよい。図9は、本実施形態におけるL字のスリットを備える第1磁性シートを示す概略図である。図9に示すL字状のスリット48aのうち、領域xは図4(D)のスリット48に相当し、脚部432a、432bを収納する。領域y、領域zまでスリット48aの領域を拡大しているのは、前述したとおり、図4(B)の導線を、巻き始めの点432aaよりも巻き終わりの点432bbのほうが緩やかに大きく曲がるように形成するためである。導線を巻き終わりの点432bbにおいて緩やかに曲げるため、その曲線部分を収納するためにスリット48aを領域yまで拡大している。しかし、領域zまではスリット48aを拡大させる必要はない。しかしながら、本実施形態においては第1磁性シート44をフェライトシート(焼結体)で構成しているため、領域zをスリット48aの一部とせずに第1磁性シート44の一部としてしまうと、領域zのシート部分が破損してしまう。そのため、領域zまでもスリット48aとし、第1磁性シート44の破損を防ぎ、第1磁性シート44の特性を安定させる。なお、第1磁性シート44が破損してしまうと、第1磁性シート44は大幅に特性が変化し、充電コイル41の特性も大幅に変化してしまう。例えば、L値が低下し、非接触充電の電力伝送効率が低減する。
 次に第1磁性シートと第2磁性シートとの周波数特性について説明する。周波数とは、この磁性シートを備えるアンテナ(例えば充電コイル41、NFCコイル43)の周波数である。図10(A)~(C)は、本実施形態における第1磁性シートおよび第2磁性シートの周波数特性を示す図である。図10(A)は第1磁性シート44(Mn-Zn系フェライト焼結体)の透磁率の周波数特性、図10(B)は第2磁性シート45(Ni-Zn系フェライト焼結体)の透磁率の周波数特性、図10(C)は第2磁性シート45のQ値の周波数特性を示す。
 本実施形態においては、図8(C)に示すように第2磁性シート45は、第1磁性シート44の上面に積層される。図10(A)~(C)に示すように、第2磁性シート45は、NFCコイル43の通信の高い周波数(13.56MHz)に良好な特性(高いQ値、透磁率125程度)を備え、第1磁性シート44は、充電コイル41の電力伝送の低い周波数(100~200kHz)に良好な特性(透磁率1700程度)を備える。従って、本来であれば、NFCコイル43の真下は第2磁性シート45のみを厚く形成した方が、NFCコイル43の通信効率を向上させる。しかしながら、本実施形態においては、第1磁性シート44をNFCコイル43の真下にまで伸ばして、充電コイル41の電力伝送効率を向上させている。これは、それぞれのフェライトシートの周波数特性による。まず、一般的に、伝送電力の大きな非接触充電に使用される第1磁性シート44は、十分な電力伝送効率を確保するため高透磁率材料である。一方、電力の小さなNFC通信のための第2磁性シート45に対しては、第1磁性シート44ほどの透磁率は必要ない。従って、第1磁性シート44は、NFC通信の通信周波数帯域でもNFC通信に必要な透磁率を有する。すなわち、非接触充電をサポートする第1磁性シート44は、NFC通信をサポートする第2磁性シート45に比べて周波数に関係せず全体的に透磁率が高い。図10(A)に示すとおり、第1磁性シート44は周波数が13.56MHz程度となっても、透磁率μが500程度であり、十分磁性シートとして機能する。特に先述した本実施形態における第1磁性シート44の場合は十分な役割を果たす。対して、図10(B)に示すとおり、第2磁性シート45は周波数が100kHz~200kHzの帯域では、非接触充電にとって十分な透磁率を有さない(透磁率125程度)。
 従って、充電コイル41およびNFCコイル43双方の通信効率を向上させ維持するためには、NFCコイル43の真下を、第1磁性シート44と第2磁性シート45との積層構造としたほうがよい。これにより、双方のコイルの通信効率を向上させることができる。すなわち、第1磁性シートを大きくすることで非接触充電の電力伝送効率を向上させ、更にNFC通信も十分にサポートする。また、第1磁性シート44だけでなく、NFC通信のための第2磁性シートを備えるのは、NFCコイル43によるNFC通信のQ値を向上させるためである。図10(C)に示すとおり、第2磁性シート45は良好なQ値を備えるため、NFC通信の通信距離を向上させることができる。
 また、図8(A)~(D)に示されるように、NFCコイル43と第2磁性シート45との全面は、第1磁性シート44上に載置される。これにより、第2磁性シート45全面の下部には必ず第1磁性シート44があるため、NFCコイルの通信効率を向上させることができる。このとき、第2磁性シート45の外形は、第1磁性シート44の外形と同じサイズであるか、小さくなる。
 また、NFCコイル43と第2磁性シート45との一部は、第1磁性シート44上に載置され、残りの一部は、第1磁性シート44の外側に形成されてもよい。このとき、第2磁性シート45の外形は、第1磁性シート44の外形よりも大きくなるか、第1磁性シート44の中心と第2磁性シート45との中心をずらすかである。ただし、NFCコイル43と第2磁性シート45とは、なるべく広い面積が第1磁性シート44上に載置されることが好ましく、第1磁性シート44と第2磁性シート45とのそれぞれの中心は略重なった方が良い。しかし、NFCコイル43と第2磁性シート45とが大きすぎて第1磁性シート44上に載置しきれないときは、その一部を第1磁性シート44の外側に形成するとよい。これにより、第1磁性シート44の大きさに依存せず、NFCコイル43の開口面の面積を広く確保することができる。その結果、NFCコイル43の通信効率を向上させつつ、第1磁性シート44を大きく形成する必要が無いため、NFCコイル43の大きさの割には2次側非接触充電モジュール20を小型化することができる。
 また、第1磁性シート44の厚みが0.43mmであるのに対し、第2磁性シート45は0.1mmであって相対的に薄い。半分以下である。また、第2磁性シート45は充電コイル41の導線の線径(0.2mm~1.0mm程度)よりも薄い。
 更に、第2磁性シート45およびNFCコイル43は少なくとも一部が第1磁性シート44上に載置されていればよく、全体が載置される必要はない。一方で、NFCコイル43の全体が、第2磁性シート45に載置された方がよい。それによってNFCコイル43の通信効率を向上させることができる。しかしながら、NFCコイル43の通信効率向上のためにはNFCコイル43の開口面を大きくすることがよく、その場合、第2磁性シート45およびNFCコイル43のみを大きくすれば効果を得ることができる。
 次に上述した2次側非接触充電モジュール20の携帯端末内における配置について説明する。
 図2(A)、(B)に示すように、2次側非接触充電モジュール20は、筐体11のうち、カメラ部16に対して筐体11の厚み方向(矢印A方向)に沿って見た平面視において重複しない位置11Bに配置されている。
 さらに、2次側非接触充電モジュール20は、カメラ部16における筐体11の厚み方向に沿った長さ寸法L1内に配置されている。
 加えて、2次側非接触充電モジュール20は、電池パック18に対して筐体11の厚み方向に沿って見た平面視において重複しない位置11Bに配置され、かつ、電池パック18における筐体11の厚み方向に沿った長さ寸法L2内に配置されている。
 このように、カメラ部16および電池パック18に対して重複しない位置11Bに2次側非接触充電モジュール20が配置されている。さらに、2次側非接触充電モジュール20がカメラ部16の長さ寸法L1内、および電池パック18の長さ寸法L2内に配置されることにより携帯端末10の薄型化が図れる。
 また、カメラ部16および電池パック18に対して重複しない位置11Bに2次側非接触充電モジュール20を配置することにより、図3に示すように、2次側非接触充電モジュール20を筐体11に近づけることが可能になる。
 図3は、携帯端末10を、電力伝送のために1次側非接触充電モジュールである充電器50に近づけた際の両者の関係をも示す図であり、2次側非接触充電モジュール20は、筐体11の充電器50が近接する側の外壁面に対して、2次側非接触充電モジュール20の少なくとも一部が2.5mm以内に配置されている。
 これにより、図12に示すように、電力電送に際しては、充電器50の1次側非接触充電モジュール52に対して携帯端末10の2次側非接触充電モジュール20を接近させることが可能となり、携帯端末10と充電器50との電力伝送効率を高めることができる。加えて、携帯端末10と他の携帯端末等との通信効率を高めることができる。
 さらに、図2(A)、(B)に示すように、2次側非接触充電モジュール20は、第1領域31および第2領域32の隣接方向に沿った第2領域32の中心線55と、第2領域32における隣接方向に対して直交する筐体11の幅方向の中心線56との交点58に重複するように配置されている。
 第1領域31および第2領域32の隣接方向は矢印B方向である。また、第2領域32における隣接方向(矢印B方向)に対して直交する筐体11の幅方向は矢印C方向である。
 このように、筐体11の第1領域31に電池パック18が配置され、第2領域32に2次側非接触充電モジュール20が配置されることにより、電池パック18および2次側非接触充電モジュール20を隣接させて配置できる。これにより、電池パック18および2次側非接触充電モジュール20の接続が容易になる。
 さらに、第1領域31および第2領域32の隣接方向(矢印B方向)に沿った第2領域32の中心線55と、筐体11の幅方向(矢印C方向)の中心線56との交点58に2次側非接触充電モジュール20を重複させて配置した。
 これにより、2次側非接触充電モジュール20の重量バランスが筐体11の一方向に偏ることが無く、操作者に違和感を感じさせないようにできる。また、携帯端末に充電を行う際、操作者は、携帯端末の筐体側を充電器に向けて載置するだけで充電が可能となる。
 図3に示すように、放熱シート22は、2次側非接触充電モジュール20における回路基板14側の第1磁性シート44に取り付けられている。
 この放熱シート22は、第1磁性シート44(すなわち、2次側非接触充電モジュール20)に設けられ、かつシールドケース36に接触されている。これにより、2次側非接触充電モジュール20の熱を放熱しやすくでき、かつ、基材34(回路基板14)の熱を放熱しやすくできる。
 次に、第2実施形態、第3実施形態を図13、図14に基づいて説明する。
 なお、第2実施形態、第3実施形態において第1実施形態の携帯端末10と同一類似部材については同じ符号を付して説明を省略する。
(第2実施形態)
 図13に示すように、第2実施形態の携帯端末60は、第2領域32の中心線55と、第2領域32における隣接方向に対して直交する電池パック18の幅方向(矢印C方向)の中心線62との交点63に重複して2次側非接触充電モジュール20が配置されている。
 携帯端末60の他の構成は第1実施形態の携帯端末10と同様である。
 このように、第2領域32の中心線55と電池パック18の幅方向の中心線62との交点63に2次側非接触充電モジュール20を重複させて配置することにより、2次側非接触充電モジュール20の重量バランスの偏りを無くすことができる。
 具体的には、2次側非接触充電モジュール20の重量バランスが電池パック18の幅方向において一方に偏ることが無く、操作者に違和感を感じさせないようにできる。また、携帯端末に充電を行う際、操作者は、携帯端末の筐体側を充電器に向けて載置するだけで充電が可能となる。
(第3実施形態)
 図14に示すように、第3実施形態の携帯端末70は、2次側非接触充電モジュール72が第2領域32の中心線55よりも第1領域31側に配置されたもので、その他の構成は第1実施形態の携帯端末10と同様である。
 このように、2次側非接触充電モジュール72を第2領域32の中心線55よりも第1領域31側に配置することにより、2次側非接触充電モジュール72の重量バランスの偏りを無くすことができる。
 具体的には、2次側非接触充電モジュール72の重量バランスが第2領域32の中心線55に対して第1領域31よりも離れた側に偏ることが無く、操作者に違和感を感じさせないようにできる。また、携帯端末に充電を行う際、操作者は、携帯端末の筐体側を充電器に向けて載置するだけで充電が可能となる。
(第4実施形態)
 図2(A)、(B)においては、2次側非接触充電モジュール20はカメラ部16に隣接して配置されているに過ぎないが、2次側非接触充電モジュール20の一部に貫通孔を形成し、その貫通孔にカメラ部16を配置することも可能である。また、2次側非接触充電モジュール20の一部に貫通孔を形成するに際しては、NFCコイル43の一部を、その貫通孔を囲むように形成することも可能である。
 このように構成することで、カメラ部16の周囲のスペースを利用して、NFCコイル43における導線の巻回し距離を長く確保することができ、アンテナ特性を高めることが可能となる。
 なお、本発明に係る携帯端末は、前述した実施形態に限定されるものではなく適宜変更、改良等が可能である。
 例えば、前記第1実施形態~第4実施形態で使用した携帯端末、筐体、連通孔、回路基板、カメラ部、1次側非接触充電モジュール、2次側非接触充電モジュール、充電コイル、NFCコイル、第1磁性シートおよび第2磁性シート等の形状や構成は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。
 本出願は、2012年6月28日出願の日本国特許出願(特願2012-145962)に基づくものであり、それらの内容はここに参照として取り込まれる。
 本発明によれば、非接触充電モジュールとNFCアンテナとを備えた非接触充電モジュールを備える携帯端末、特にポータブル機器である携帯電話、ポータブルオーディオ、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の様々な電子機器に有用である。
 10、60、70 携帯端末
 11 筐体
 12 連通孔
 14 回路基板
 16 カメラ部
 20、72 2次側非接触充電モジュール(非接触充電モジュール)
 22 放熱シート
 41 充電コイル
 42 導線
 43 NFCコイル
 44 第1磁性シート
 45 第2磁性シート

Claims (3)

  1.  筺体と、
     前記筺体に収容された電池パックと、
     前記筺体に収容された非接触充電モジュールと、を備え、
     前記非接触充電モジュールが、
     導線が巻回された充電コイルと、
     前記充電コイルを囲むように配置されたNFCコイルと、
     前記充電コイルを支持する第1磁性シートと、
     前記第1磁性シートに載置され、前記NFCコイルを支持する第2磁性シートと、を有し、
     前記筺体の厚み方向に沿って見た平面視において第1領域に前記電池パックが配置されるとともに、前記第1領域に対して隣接する第2領域に前記非接触充電モジュールが配置され、
     前記非接触充電モジュールが、前記第1領域および前記第2領域の隣接方向に沿った前記第2領域の中心線と、前記第2領域における前記隣接方向に対して直交する前記筺体の幅方向の中心線との交点に重複している携帯端末。
  2.  筺体と、
     前記筺体に収容された電池パックと、
     前記筺体に収容された非接触充電モジュールと、を備え、
     前記非接触充電モジュールが、
     導線が巻回された充電コイルと、
     前記充電コイルを囲むように配置されたNFCコイルと、
     前記充電コイルを支持する第1磁性シートと、
     前記第1磁性シートに載置され、前記NFCコイルを支持する第2磁性シートと、を有し、
     前記筺体の厚み方向に沿って見た平面視において第1領域に前記電池パックが配置されるとともに、前記第1領域に対して隣接する第2領域に前記非接触充電モジュールが配置され、
     前記非接触充電モジュールが、前記第1領域および前記第2領域の隣接方向に沿った前記第2領域の中心線と、前記第2領域における前記隣接方向に対して直交する前記電池パックの幅方向の中心線との交点に重複している携帯端末。
  3.  筺体と、
     前記筺体に収容された電池パックと、
     前記筺体に収容された非接触充電モジュールと、を備え、
     前記非接触充電モジュールが、
     導線が巻回された充電コイルと、
     前記充電コイルを囲むように配置されたNFCコイルと、
     前記充電コイルを支持する第1磁性シートと、
     前記第1磁性シートに載置され、前記NFCコイルを支持する第2磁性シートと、を有し、
     前記筺体の厚み方向に沿って見た平面視において第1領域に前記電池パックが配置されるとともに、前記第1領域に対して隣接する第2領域に前記非接触充電モジュールが配置され、
     前記非接触充電モジュールが、前記第1領域および前記第2領域の隣接方向に沿った前記第2領域の中心線よりも前記第1領域側に配置されている携帯端末。
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