WO2023162768A1 - リングデバイス - Google Patents

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WO2023162768A1
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ring
ring device
coil conductor
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peripheral surface
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Inventor
浩行 久保
Original Assignee
株式会社村田製作所
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop

Definitions

  • the present invention relates to a ring device having a wireless communication function or a wireless power receiving function.
  • Patent Document 1 describes a contactless charging module.
  • the contactless charging module described in Patent Document 1 is flat.
  • the contactless charging module described in Patent Document 1 includes a planarly wound charging coil and an NFC coil, and a magnetic sheet. The charging coil and the NFC coil are supported on one plane of the magnetic sheet.
  • a transmission power transmission device that communicates with such a contactless charging module has a shape with a generally flat surface. Then, such a transmission power transmission device uses this surface to perform communication power transmission with the non-contact charging module.
  • a contactless charging module as shown in Patent Document 1 has a flat plate shape, and the main surface of the flat plate, the surface on which the charging coil and the NFC coil are wound, and the main surface of the magnetic sheet are parallel. Therefore, the non-contact charging module as shown in Patent Document 1 can easily perform communication and power transmission by arranging the flat plate surface parallel to the surface of the transmission and power transmission device.
  • the ring device may not be able to perform communication or power transmission depending on how it is placed (orientation) with respect to the transmission and power transmission device having a flat surface (transmission and power transmission surface) as described above.
  • an object of the present invention is to provide a ring device that can more reliably perform communication and power reception with respect to an external transmission/transmission device.
  • the ring device of the present invention comprises a cylindrical ring body, a film-shaped magnetic material arranged outside the outer peripheral surface of the ring body, and a wound coil conductor arranged outside the outer peripheral surface. And prepare.
  • a base conductor is provided on the outer peripheral surface of the ring body. At least part of the magnetic body has a portion arranged between the coil conductor and the base conductor.
  • FIG. 1 is an external perspective view of the ring device according to the first embodiment.
  • FIG. 2(A) is a plan view of the ring device according to the first embodiment, and FIGS. 2(B) and 2(C) are side views of different sides.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the ring device according to the first embodiment.
  • FIG. 4A is a side view in the first communication mode, and FIG. 4B is a cross-sectional view in the first communication mode.
  • 5A and 5B are side views in the second communication mode.
  • FIG. 6 is an external perspective view of a ring device according to a second embodiment.
  • FIG. 7A is a plan view of the ring device according to the third embodiment, and FIGS.
  • FIG. 7B and 7C are side views of the ring device according to the third embodiment.
  • FIG. 8A is a plan view of the ring device according to the fourth embodiment
  • FIGS. 8B and 8C are side views of the ring device according to the fourth embodiment.
  • 9A and 9B are side views showing derivative examples of the ring device according to the fourth embodiment.
  • 10(A) and 10(B) are side cross-sectional views showing portions where coil conductors and magnetic bodies are arranged in a ring device according to a fifth embodiment.
  • 11A and 11B are external perspective views of a ring device according to the sixth embodiment.
  • FIG. 1 is an external perspective view of the ring device according to the first embodiment.
  • FIG. 2(A) is a plan view of the ring device according to the first embodiment, and FIGS. 2(B) and 2(C) are side views of different sides.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the ring device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a portion where coil conductors and magnetic bodies are arranged.
  • the ring device 10 includes a ring body 20, a coil conductor 30, and a magnetic body 40.
  • the ring device 10 is connected to the coil conductor 30 and has an electronic circuit for communication, power reception, etc., but illustration of this electronic circuit is omitted.
  • the ring body 20 is made of a conductor such as metal.
  • the ring body 20 is cylindrical.
  • the ring body 20 has an end face 21 at one end in the tube axis direction (the direction in which the cylinder extends) and an end face 22 at the other end.
  • the ring body 20 also has an outer peripheral surface 23 and an inner peripheral surface 24 .
  • the end face 21 and the end face 22 are separated by a predetermined distance in the pipe axis direction. This distance is hereinafter referred to as the width of the ring body 20 . Further, the outer peripheral surface 23 and the inner peripheral surface 24 are separated by a predetermined distance. This distance is referred to as the thickness of ring body 20 . Thus, when the ring body 20 is made of a conductor, the ring body 20 also serves as the "base conductor" of the present invention.
  • the coil conductor 30 is a wound linear conductor.
  • the coil conductor 30 has a winding shape with approximately three turns, but the number of turns is not limited to this.
  • the coil conductor 30 is arranged outside the outer peripheral surface 23 along the outer peripheral surface 23 of the ring body 20 .
  • Coil conductor 30 has a first portion 31 and a second portion 32 extending along the circumferential direction of outer peripheral surface 23 .
  • the first portion 31 and the second portion 32 are composed of a plurality of linear conductors running parallel to each other.
  • the first portion 31 and the second portion 32 are spaced apart in the width direction (pipe axis direction) of the ring body 20 . Specifically, the first portion 31 is arranged closer to the end surface 21 than the second portion 32 is. Preferably, the first portion 31 is arranged near the end face 21 and the second portion 32 is arranged near the end face 22 .
  • the first portion 31 and the second portion 32 are connected by a third portion extending in the width direction of the ring body 20 so as to form a wound shape as the coil conductor 30 . That is, the coil conductor 30 is a so-called helical coil.
  • the coil conductor 30 is arranged so as not to conduct with the ring body 20 .
  • the surface (surrounding surface) of the coil conductor 30 is covered with an insulating film.
  • the magnetic body 40 is film-like.
  • the magnetic body 40 is arranged outside the outer peripheral surface 23 along the outer peripheral surface 23 of the ring body 20 .
  • the magnetic body 40 overlaps the first portion 31 and the second portion 32 of the coil conductor 30 and does not overlap the third portion of the coil conductor 30 in a side view (see FIG. 2(B)).
  • a portion of the magnetic body 40 may overlap the third portion of the coil conductor 30 . In that case, communication characteristics are further improved.
  • the magnetic body 40 is arranged between the first portion 31 (coil conductor 30 ) and the ring body 20 in the portion overlapping the first portion 31 .
  • the magnetic body 40 is arranged on the opposite side of the ring body 20 with respect to the second portion 32 (coil conductor 30 ) in the portion overlapping the second portion 32 .
  • the ring body 20, the magnetic body 40, and the coil conductor 30 are arranged in this order from the ring body 20 toward the outside.
  • the ring body 20, the coil conductor 30, and the magnetic body 40 are arranged in this order from the ring body 20 toward the outside.
  • the magnetic body 40 is arranged so as to pass through the central opening of the coil conductor 30 which is planar and wound along the outer peripheral surface 23 .
  • FIG. 4A is a side view in the first communication mode
  • FIG. 4B is a cross-sectional view in the first communication mode
  • 5A and 5B are side views in the second communication mode.
  • the ring device 10 is arranged such that the end surface 22 faces the surface (communication surface) 91 of the transmitter 90 .
  • the magnetic field generated by the transmitter 90 passes through the magnetic body 40, passes through the central opening of the coil conductor 30 from the side of the second portion 32 opposite to the ring main body 20, and reaches the first portion 31 on the ring main body 20 side of the first portion 31. and the ring body 20.
  • the coil conductor 30 can be more reliably coupled to the magnetic field generated by the transmission device 90 .
  • a current flows through the coil conductor 30, and communication between the electronic circuit of the ring device 10 and the transmitter 90 is realized more reliably.
  • the ring device 10 in the second communication mode, has a portion of the outer peripheral surface 23 facing the surface (communication surface) 91 of the transmitter 90. placed.
  • the magnetic field generated by the transmitter 90 passes through the magnetic body 40, the central opening of the coil conductor 30, and the region between the first portion 31 and the ring body 20 on the ring body 20 side of the first portion 31.
  • the coil conductor 30 can be more reliably coupled to the magnetic field generated by the transmission device 90 .
  • a current flows through the coil conductor 30, and communication between the electronic circuit of the ring device 10 and the transmitter 90 is realized more reliably.
  • the ring device 10 communicates with the transmitter 90 regardless of whether the end surface 22 of the ring device 10 is brought close to the surface 91 of the transmitter 90 or the outer peripheral surface 23 is brought close to the surface 91 of the transmitter 90. It can be performed. Although communication is shown here as an example, even when the ring device 10 receives power from the transmission device 90 , this configuration allows the ring device 10 to more reliably receive power from the transmission device 90 .
  • the length of the coil conductor 30 and the magnetic body 40 arranged along the outer peripheral surface 23 depends on the specifications of the ring device 10. can be set as appropriate.
  • the central angle ⁇ is preferably 90 degrees or more, preferably 180 degrees or more.
  • FIG. 6 is an external perspective view of a ring device according to a second embodiment.
  • the ring device 10A according to the second embodiment differs from the ring device 10 according to the first embodiment in that it includes a coil conductor 30A and a magnetic body 40A.
  • the rest of the configuration of the ring device 10A is the same as that of the ring device 10, and the description of the same portions will be omitted.
  • the coil conductor 30A includes a first portion 31A, a second portion 32A, and a third portion.
  • the third portion of the coil conductor 30A is the same as the third portion of the coil conductor 30. As shown in FIG.
  • the first portion 31A and the second portion 32A have a shape that extends over substantially the entire circumference of the outer peripheral surface 23 . That is, the coil conductor 30A has a shape that extends over substantially the entire circumference of the outer peripheral surface 23 .
  • the magnetic body 40A is in the form of a film and has a shape that extends over substantially the entire circumference of the outer peripheral surface 23 .
  • the magnetic body 40A overlaps the first portion 31A and the second portion 32A of the coil conductor 30A and does not overlap the third portion.
  • the magnetic body 40A is arranged between the first portion 31A and the ring body 20 in the portion overlapping the first portion 31A. In the portion overlapping the second portion 32A, the magnetic body 40A is arranged on the opposite side of the ring body 20 with respect to the second portion 32A.
  • the ring device 10A can obtain the same effects as the ring device 10. Furthermore, the ring device 10 ⁇ /b>A can communicate with the transmitter 90 at any position on substantially the entire surface of the outer peripheral surface 23 in the circumferential direction close to or facing the surface 91 of the transmitter 90 .
  • the third portions at both ends do not overlap, but they may overlap at least partially.
  • FIG. 7A is a plan view of the ring device according to the third embodiment
  • FIGS. 7B and 7C are side views of the ring device according to the third embodiment.
  • the ring device 10B according to the third embodiment has coil conductors as compared with the ring device 10 according to the first embodiment. 30B and a magnetic body 40B.
  • the rest of the configuration of the ring device 10B is the same as that of the ring device 10, and the description of the similar portions will be omitted.
  • the ring device 10B includes a coil conductor 30B and a magnetic body 40B.
  • the coil conductor 30B has a shape wound along the outer peripheral surface 23 of the ring main body 20 for a plurality of turns. That is, the coil conductor 30B is a so-called spiral coil having a tube axis parallel to the tube axis direction of the ring body 20 .
  • the magnetic body 40B is cylindrical (thin-film cylindrical) with a small thickness, and is arranged between the coil conductor 30B and the outer peripheral surface 23 over the entire circumference of the outer peripheral surface 23 .
  • the length of the magnetic body 40B in the width direction (tube axis direction) of the ring body 20 is longer than the length of the coil conductor 30B. That is, when viewed from the side, the magnetic body 40B protrudes toward the end surface 21 from the end of the coil conductor 30B on the end surface 21 side. Similarly, the magnetic body 40B protrudes toward the end face 22 from the end of the coil conductor 30B on the end face 22 side.
  • the ring device 10B can communicate with the transmitting device as follows.
  • the magnetic field generated by the transmitter passes through the vicinity of the coil conductor 30B within the central opening of the coil conductor 30B. That is, the magnetic field passes through the portion where the magnetic body 40B is arranged between the coil conductor 30B and the ring body 20. As shown in FIG. Therefore, the coil conductor 30B couples to the magnetic field generated by the transmitter, generates a coil current, and the ring device 10B can communicate with the transmitter.
  • the outer peripheral surface 23 of the ring device 10B closely faces the surface (communication surface) of the transmitter.
  • the magnetic field generated by the transmitter advances from the vicinity of the end surface of the ring body 20 that does not overlap the coil conductor 30 of the magnetic body 40B to the area sandwiched between the coil conductor 30 and the ring body 20 of the magnetic body 40B.
  • the magnetic field generated by the transmitter passes through the vicinity of the coil conductor 30B within the central opening of the coil conductor 30B. Therefore, the coil conductor 30B couples to the magnetic field generated by the transmitter, generates a coil current, and the ring device 10B can communicate with the transmitter. At this time, it is preferable that the ring device 10B be arranged at a position different from the center of the magnetic field generating surface of the transmitter. The electromagnetic field coupling between the ring device 10B and the transmitter can be strengthened, and communication performance can be improved.
  • the ring device 10B can achieve the same effects as the ring devices 10 and 10A of the above embodiments.
  • FIG. 8A is a plan view of the ring device according to the fourth embodiment
  • FIGS. 8B and 8C are side views of the ring device according to the fourth embodiment.
  • the ring device 10C according to the fourth embodiment is different from the ring device 10B according to the third embodiment. 40C is provided.
  • the rest of the configuration of the ring device 10C is the same as that of the ring device 10B, and the description of the similar portions will be omitted.
  • the ring device 10C includes a coil conductor 30C and a magnetic body 40C.
  • 30 C of coil conductors are provided with the structure similar to the coil conductor 30B, and abbreviate
  • the magnetic body 40C differs from the magnetic body 40B in that it has a plurality of slits 41 .
  • the plurality of slits 41 have a shape extending in the width direction of the ring body 20 and are portions where no magnetic material is formed. That is, the magnetic body 40 ⁇ /b>C is divided into a plurality of members by a plurality of slits 41 .
  • the width of the plurality of slits 41 (length in the circumferential direction of ring body 20) is preferably short. Furthermore, a plurality of members obtained by dividing the magnetic body 40C may be in contact with each other.
  • the shape processing of the magnetic body 40C is facilitated, and the magnetic body 40C can be easily arranged along the outer peripheral surface 23 of the ring body 20.
  • the magnetic body 40 ⁇ /b>C has a plurality of slits 41 , the number of the slits 41 may be one.
  • the ring device 10C1 includes a plurality of slits 42.
  • the plurality of slits 42 are recessed from both ends of the magnetic body 40 ⁇ /b>C in the width direction of the ring body 20 .
  • the plurality of slits 42 have a shape that does not connect from one end to the other end in the width direction of the ring main body 20 in the magnetic body 40C.
  • the plurality of slits 42 have a shape that does not divide the magnetic body 40C into a plurality of members.
  • the shape processing of the magnetic body 40C is facilitated, and the magnetic body 40C can be easily arranged along the outer peripheral surface 23 of the ring main body 20.
  • the ring device 10C2 includes a plurality of slits 43.
  • the plurality of slits 43 are formed by non-magnetic-body portions discretely arranged in the width direction of the ring body 20 in the magnetic body 40 ⁇ /b>C. Also in this case, the plurality of slits 43 have a shape that does not divide the magnetic body 40C into a plurality of members.
  • the shape processing of the magnetic body 40C is facilitated, and the magnetic body 40C can be easily arranged along the outer peripheral surface 23 of the ring main body 20.
  • these slits 41, 42, and 43 are merely examples, and other shapes may be used as long as they are shapes that facilitate shape processing of the magnetic body 40C.
  • FIGS. 9A and 9B are side cross-sectional views showing a portion where coil conductors and magnetic bodies are arranged in a ring device according to a fifth embodiment. 9A and 9B differ in the configuration of the housing.
  • ring devices 10D1 and 10D2 according to the fifth embodiment have housings 50A and 50B as opposed to the ring device 10 according to the first embodiment. They differ in terms of preparation. Other configurations of the ring devices 10D1 and 10D2 are the same as those of the ring device 10, and the description of the same parts will be omitted.
  • the ring device 10D1 includes a housing 50A.
  • the housing 50A is made of insulating resin or the like and has magnetic permeability, except when a conductor, which will be described later, is required.
  • the housing 50A includes a bottom plate 51, side plates 52, and a covering member 53.
  • the bottom plate 51 has a shape that follows the outer peripheral surface 23 of the ring body 20 .
  • the side plate 52 is a frame, and is erected from the surface of the bottom plate 51 opposite to the outer peripheral surface 23 side of the ring body 20 .
  • the coil conductor 30 and the magnetic body 40 are arranged in a space surrounded by the bottom plate 51 and the side plates 52 of the frame.
  • the covering member 53 is filled in the space surrounded by the bottom plate 51 and the side plates 52 of the frame, and covers the coil conductor 30 and the magnetic body 40 .
  • the covering member 53 is made of an insulator such as glass or resin.
  • An electronic circuit (not shown) connected to the coil conductor 30 is preferably arranged in a space surrounded by the bottom plate 51 and the side plate 52 and filled with the covering member 53 .
  • a wireless communication module composed of the housing 50A, the coil conductor 30, and the magnetic body 40 is formed.
  • this wireless communication module is formed on the outer peripheral surface 23 of the ring main body 20, the ring device 10D1 is formed.
  • the coil conductor 30 and the magnetic body 40 are fixed to the ring body 20 in an integrated state. Therefore, the ring device 10D1 can be easily manufactured.
  • one or both of the bottom plate 51 and the side plates 52 may be a conductor such as metal.
  • the bottom plate 51 by making the bottom plate 51 a conductor such as metal, the bottom plate 51 can be used as the base conductor of the present invention.
  • the ring body 20 does not need to be a conductor, and various materials can be used.
  • the ring device 10D2 includes a housing 50B.
  • the housing 50B includes a box 51B, a covering member 53, and a conductor plate 54.
  • the ring device 10D2 differs from the ring device 10D1 in the structure of the housing, but the other configurations are the same.
  • the box 51B has a plate-shaped bottom along the outer peripheral surface 23 of the ring body 20 and a frame side.
  • the coil conductor 30 and the magnetic body 40 are arranged in the internal space of the box 51B.
  • the covering member 53 is filled in the space surrounded by the bottom plate 51 and the side plates 52 of the frame, and covers the coil conductor 30 and the magnetic body 40 .
  • the conductor plate 54 is arranged on the bottom surface of the internal space of the box 51B.
  • the conductor plate 54 overlaps the coil conductor 30 and the magnetic body 40 in side view. Incidentally, if the ring body 20 is a conductor, the conductor plate 54 can be omitted.
  • a wireless communication module composed of the housing 50B, the coil conductor 30, and the magnetic body 40 is formed by such a configuration. By arranging this wireless communication module on the outer peripheral surface 23 of the ring main body 20, the ring device 10D2 is formed.
  • the coil conductor 30 and the magnetic body 40 are fixed to the ring body 20 in an integrated state. Therefore, the ring device 10D2 can be easily manufactured.
  • FIG. 11A and 11B are external perspective views of a ring device according to the sixth embodiment. 11A and 11B differ in the shape of the direction indicator mark.
  • ring devices 10E1 and 10E2 according to the sixth embodiment have directional marks 28 and 29 as opposed to the ring device 10 according to the first embodiment. different in that it has Other configurations of the ring devices 10E1 and 10E2 are the same as those of the ring device 10, and the description of the same portions will be omitted.
  • the ring device 10E1 includes a direction indicator mark 28.
  • Direction mark 28 is a partial recess from end face 21 in ring body 20 .
  • the ring device 10E2 has a direction indicator mark 29.
  • the direction indicator mark 29 is a pattern applied to the outer peripheral surface of the ring body 20 .
  • the directional mark 29 may be engraved on the ring body 20 or may be printed and pasted.
  • directional marks 28, 29 represent the direction of insertion of the finger with respect to the ring devices 10E1, 10E2. More specifically, in any of the multiple aspects as described above, the ring devices 10E1 and 10E2 can be pointed so as to facilitate closely facing the surface (communication surface) of the transmitter. Indicates the direction to fit into the .
  • the ring devices 10E1 and 10E2 can achieve communication in various postures as described above, and more reliably communicate with the transmitting device while being fitted on the finger.
  • the coil conductor is composed only of a linear conductor.
  • the coil conductor can also be realized by a conductor pattern formed on an insulating substrate.
  • the insulating substrate is preferably a flexible substrate that can be easily bent.
  • the ring body has a cylindrical shape.
  • the outer peripheral surface of the ring body may not be cylindrical, and may be polygonal or the like in plan view.
  • ring device 20 ring body 21: end surface 22: end surface 23: outer peripheral surface 24: inner peripheral surface 28, 29: direction indicator mark 30, 30A, 30B, 30C: coil conductors 31, 31A: first portions 32, 32A: second portions 40, 40A, 40B, 40C: magnetic bodies 41, 42, 43: slits 50A, 50B: housing 51: bottom plate 51B: Box 52: Side plate 53: Covering member 54: Conductor plate 90: Transmitting device 91: Surface

Landscapes

  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

リングデバイス(10)は、円筒形のリング本体(20)と、リング本体(20)の外周面(23)よりも外方に配置された膜状の磁性体(40)と、外周面(23)よりも外方に配置された巻回形のコイル導体(30)と、を備える。リング本体(20)の外周面(23)には、ベース導体が備えられる。磁性体(40)の少なくとも一部は、コイル導体(30)と外周面(23)のベース導体との間に配置される部分を有する。

Description

リングデバイス
 本発明は、ワイヤレス通信機能またはワイヤレス受電機能を有するリングデバイスに関する。
 特許文献1には、非接触充電モジュールが記載されている。特許文献1に記載の非接触充電モジュールは平板状である。特許文献1に記載の非接触充電モジュールは、平面的に巻回する充電コイルおよびNFCコイルと、磁性シートとを備える。充電コイルとNFCコイルは、磁性シートの一平面上に支持されている。
 このような非接触充電モジュールへの通信を行う送信送電装置は、概ね平坦な表面を有する形状である。そして、このような送信送電装置は、この表面を用いて非接触充電モジュールと通信送電を行う。
 特許文献1に示すような非接触充電モジュールは、平板形状であり、平板の主面と、充電コイルおよびNFCコイルの巻く面と、磁性シートの主面とが平行である。したがって、特許文献1に示すような非接触充電モジュールは、平板面を送信送電装置の表面に平行になるように配置すれば、通信および送電を容易に行うことができる。
特許第5168404号明細書
 現在、円筒形の主体を有するリングデバイスが多く実用化されようとしている。
 しかしながら、リングデバイスでは、上述のような平坦な表面(送信送電面)を有する送信送電装置に対する置き方(姿勢)によっては、通信や送電を行えない場合がある。
 したがって、本発明の目的は、外部の送信送電装置に対する通信や受電をより確実に実行できるリングデバイスを提供することにある。
 この発明のリングデバイスは、筒形のリング本体と、リング本体の外周面よりも外方に配置された膜状の磁性体と、外周面よりも外方に配置された巻回形のコイル導体と、を備える。リング本体の外周面には、ベース導体が備えられる。磁性体の少なくとも一部は、コイル導体とベース導体との間に配置される部分を有する。
 この構成では、リング本体の円筒形の端面(管軸方向の端面)を送信装置の表面に対向して配置しても、リング本体の外周面の一部を送信装置の表面に対向して配置しても、巻回形のコイル導体の中央の開口部と、コイル導体とベース導体との間に配置された磁性体とに、送信送電装置によって発生される磁界が通る。これにより、リング本体の姿勢によらず、外部の送信送電装置との通信や外部の送信送電装置からの受電が実現される。
 この発明によれば、外部の送信送電装置に対する通信や受電をより確実に実行できる。
図1は、第1の実施形態に係るリングデバイスの外観斜視図である。 図2(A)は、第1の実施形態に係るリングデバイスの平面図であり、図2(B)、図2(C)は、それぞれ異なる側面を視た側面図である。 図3は、第1の実施形態に係るリングデバイスの断面図である。 図4(A)は、第1の通信態様における側面図であり、図4(B)は、第1の通信態様における断面図である。 図5(A)、図5(B)は、第2の通信態様における側面図である。 図6は、第2の実施形態に係るリングデバイスの外観斜視図である。 図7(A)は、第3の実施形態に係るリングデバイスの平面図であり、図7(B)、図7(C)は、第3の実施形態に係るリングデバイスの側面図である。 図8(A)は、第4の実施形態に係るリングデバイスの平面図であり、図8(B)、図8(C)は、第4の実施形態に係るリングデバイスの側面図である。 図9(A)、図9(B)は、第4の実施形態に係るリングデバイスの派生例を示す側面図である。 図10(A)、図10(B)は、第5の実施形態に係るリングデバイスにおけるコイル導体および磁性体が配置された部分を示す側面断面図である。 図11(A)、図11(B)は、第6の実施形態に係るリングデバイスの外観斜視図である。
 [第1の実施形態]
 本発明の第1の実施形態に係るリングデバイスについて、図を参照して説明する。図1は、第1の実施形態に係るリングデバイスの外観斜視図である。図2(A)は、第1の実施形態に係るリングデバイスの平面図であり、図2(B)、図2(C)は、それぞれ異なる側面を視た側面図である。図3は、第1の実施形態に係るリングデバイスの断面図である。図3は、コイル導体および磁性体が配置された部分の断面図である。
 図1、図2(A)、図2(B)、図2(C)に示すように、リングデバイス10は、リング本体20、コイル導体30、および、磁性体40を備える。なお、リングデバイス10は、コイル導体30に接続し、通信、受電等を行う電子回路を備えるが、この電子回路の図示は省略する。
 リング本体20は、金属等の導体からなる。リング本体20は、円筒形である。リング本体20は、管軸方向(円筒の延びる方向)の一方端に端面21を有し、他方端に端面22を有する。また、リング本体20は、外周面23と内周面24とを有する。
 管軸方向において端面21と端面22とは、所定の距離で離間する。この距離を、以下では、リング本体20の幅と称する。また、外周面23と内周面24とは、所定の距離で離間する。この距離を、リング本体20の厚みと称する。このように、リング本体20が導体からなる場合、リング本体20が、本発明の「ベース導体」を兼用する。
 コイル導体30は、巻回形の線状導体である。なお、本実施形態では、コイル導体30は、略三周の巻回形であるが、周回数はこれに限るものではない。
 コイル導体30は、リング本体20の外周面23に沿って、外周面23よりも外方に配置される。コイル導体30は、外周面23の周方向に沿って延びる第1部分31と第2部分32とを有する。第1部分31と第2部分32とは、それぞれに並走する複数の線状導体からなる。
 第1部分31と第2部分32とは、リング本体20の幅方向(管軸方向)に離間して配置される。具体的には、第1部分31は、第2部分32よりも端面21側に配置される。好ましくは、第1部分31は、端面21の近傍に配置され、第2部分32は、端面22の近傍に配置される。
 第1部分31と第2部分32とは、リング本体20の幅方向に延びる第3部分によって、コイル導体30として巻回形を形成するように接続される。すなわち、コイル導体30は、所謂ヘリカルコイルである。
 コイル導体30は、リング本体20と導通しないように配置される。例えば、コイル導体30の表面(周面)は、絶縁膜で覆われている。
 磁性体40は、膜状である。磁性体40は、リング本体20の外周面23に沿って、外周面23よりも外方に配置される。
 本実施形態では、磁性体40は、側面視において(図2(B)参照)、コイル導体30の第1部分31および第2部分32に重なり、コイル導体30の第3部分には重ならない。なお、磁性体40の一部は、コイル導体30の第3部分に重なっていてもよい。その場合、通信特性がさらに向上する。
 磁性体40は、第1部分31と重なる部分において、第1部分31(コイル導体30)とリング本体20との間に配置される。磁性体40は、第2部分32と重なる部分において、第2部分32(コイル導体30)を基準にリング本体20と反対側に配置される。
 言い換えれば、第1部分31では、リング本体20から外方に向かって、リング本体20、磁性体40、コイル導体30の順に配置される。第2部分32では、リング本体20から外方に向かって、リング本体20、コイル導体30、磁性体40の順に配置される。
 このような構成によって、磁性体40は、外周面23に沿った面状で巻回形のコイル導体30の中央開口を挿通して配置される。
 このような構成によって、リングデバイス10は、次に示すように、送信装置と通信可能である。図4(A)は、第1の通信態様における側面図であり、図4(B)は、第1の通信態様における断面図である。図5(A)、図5(B)は、第2の通信態様における側面図である。
 (第1の通信態様)
 図4(A)、図4(B)に示すように、第1の通信態様では、リングデバイス10は、端面22が送信装置90の表面(通信面)91に対向するように配置される。
 この場合、送信装置90による磁界は、磁性体40を通じて、第2部分32におけるリング本体20と反対側からコイル導体30の中央開口を通り、第1部分31におけるリング本体20側で第1部分31とリング本体20との間の領域を通る。
 このような磁界が形成されることで、コイル導体30は、送信装置90の発生する磁界に、より確実に結合できる。これにより、コイル導体30には電流が流れ、リングデバイス10の電子回路と送信装置90との通信は、より確実に実現される。
 (第2の通信態様)
 図5(A)、図5(B)に示すように、第2の通信態様では、リングデバイス10は、外周面23の一部が送信装置90の表面(通信面)91に対向するように配置される。
 この場合、送信装置90による磁界は、磁性体40を通じて、コイル導体30の中央開口を通り、第1部分31におけるリング本体20側で第1部分31とリング本体20との間の領域を通る。
 このような磁界が形成されることで、コイル導体30は、送信装置90の発生する磁界に、より確実に結合できる。これにより、コイル導体30には電流が流れ、リングデバイス10の電子回路と送信装置90との通信は、より確実に実現される。
 以上のように、リングデバイス10は、リングデバイス10の端面22を送信装置90の表面91に近接させても、外周面23を送信装置90の表面91に近接させても、送信装置90と通信を行うことができる。なお、ここでは、通信を一例に示しているが、リングデバイス10が送信装置90から受電する場合も、この構成によって、リングデバイス10は、送信装置90からより確実に受電できる。
 なお、コイル導体30および磁性体40が外周面23に沿って配置される長さ(図2の中心角θに対応する外周面23にできる弧の長さ)は、リングデバイス10の仕様に応じて適宜設定できる。しかしながら、例えば、中心角θは、90度以上であることが好ましく、180度以上であることが好ましい。弧を短くすることで、リングデバイス10のデザイン性の低下を抑制でき、弧を長くすることで、外周面23を送信装置90の表面91に近接、対向させる場合に、より確実に通信を行うことができる。
 [第2の実施形態]
 本発明の第2の実施形態に係るリングデバイスについて、図を参照して説明する。図6は、第2の実施形態に係るリングデバイスの外観斜視図である。
 図6に示すように、第2の実施形態に係るリングデバイス10Aは、第1の実施形態に係るリングデバイス10に対して、コイル導体30A、および、磁性体40Aを備える点で異なる。リングデバイス10Aの他の構成は、リングデバイス10と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
 コイル導体30Aは、第1部分31A、第2部分32A、および、第3部分を備える。コイル導体30Aの第3部分は、コイル導体30の第3部分と同じである。
 第1部分31Aおよび第2部分32Aは、外周面23の略全周に亘って延びる形状である。すなわち、コイル導体30Aは、外周面23の略全周に亘って延びる形状である。
 磁性体40Aは、膜状であり、外周面23の略全周に亘って延びる形状である。磁性体40Aは、コイル導体30Aに対して、第1部分31Aおよび第2部分32Aと重なり、第3部分と重ならない。
 第1部分31Aと重なる部分において、磁性体40Aは、第1部分31Aとリング本体20との間に配置される。第2部分32Aと重なる部分において、磁性体40Aは、第2部分32Aを基準にリング本体20と反対側に配置される。
 このような構成によって、リングデバイス10Aは、リングデバイス10と同様の作用効果を得られる。さらに、リングデバイス10Aは、外周面23の周方向の略全面のどの位置を送信装置90の表面91に近接、対向させても、送信装置90と通信を行うことができる。
 なお、本実施形態では、両端の第3部分が重ならない構成を示したが、これらは少なくとも一部が重なっていてもよい。
 [第3の実施形態]
 第3の実施形態に係るリングデバイスについて、図を参照して説明する。図7(A)は、第3の実施形態に係るリングデバイスの平面図であり、図7(B)、図7(C)は、第3の実施形態に係るリングデバイスの側面図である。
 図7(A)、図7(B)、図7(C)に示すように、第3の実施形態に係るリングデバイス10Bは、第1の実施形態に係るリングデバイス10に対して、コイル導体30B、および、磁性体40Bを備える点で異なる。リングデバイス10Bの他の構成は、リングデバイス10と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
 リングデバイス10Bは、コイル導体30Bおよび磁性体40Bを備える。コイル導体30Bは、リング本体20の外周面23に沿って、複数周で巻回させた形状である。すなわち、コイル導体30Bは、所謂、リング本体20の管軸方向と平行な管軸を有するスパイラルコイルである。
 磁性体40Bは、厚みの小さい円筒形(薄膜の円筒形)であり、外周面23の全周に亘って、コイル導体30Bと外周面23との間に配置される。
 リング本体20の幅方向(管軸方向)における、磁性体40Bの長さは、コイル導体30Bの長さよりも長い。すなわち、側面視して、磁性体40Bは、コイル導体30Bの端面21側の端部よりも、端面21側に突出している。同様に、磁性体40Bは、コイル導体30Bの端面22側の端部よりも、端面22側に突出している。
 このような構成では、リングデバイス10Bは、次のように、送信装置と通信が可能である。
 (第1の通信態様)
 リングデバイス10Bの端面22および端面21は、送信装置の表面(通信面)に近接対向する。これにより、送信装置の発生する磁界は、コイル導体30Bとリング本体20との間の磁性体40Bを通る。
 このため、送信装置の発生する磁界は、コイル導体30Bの中央開口内で、コイル導体30Bの近傍を通る。すなわち、磁界は、コイル導体30Bとリング本体20との間の磁性体40Bの配置されている部分を通る。したがって、コイル導体30Bは、送信装置の発生する磁界に結合し、コイル電流を発生し、リングデバイス10Bは、送信装置と通信できる。
 (第2の通信態様)
 リングデバイス10Bの外周面23は、送信装置の表面(通信面)に近接対向する。これにより、送信装置の発生する磁界は、磁性体40Bにおけるコイル導体30に重なっていないリング本体20の端面付近から、磁性体40Bにおけるコイル導体30とリング本体20とに挟まれる領域に進む。
 このため、送信装置の発生する磁界は、コイル導体30Bの中央開口内で、コイル導体30Bの近傍を通る。したがって、コイル導体30Bは、送信装置の発生する磁界に結合し、コイル電流を発生し、リングデバイス10Bは、送信装置と通信できる。この際、リングデバイス10Bは、送信装置の磁界を発生させる面の中心と異なる位置に配置されることが好ましい。リングデバイス10Bと送信装置の電磁界結合を強くでき、通信性能を向上できる。
 このように、リングデバイス10Bは、上述の各実施形態のリングデバイス10、10Aと同様の作用効果を奏することができる。
 [第4の実施形態]
 第4の実施形態に係るリングデバイスについて、図を参照して説明する。図8(A)は、第4の実施形態に係るリングデバイスの平面図であり、図8(B)、図8(C)は、第4の実施形態に係るリングデバイスの側面図である。
 図8(A)、図8(B)、図8(C)に示すように、第4の実施形態に係るリングデバイス10Cは、第3の実施形態に係るリングデバイス10Bに対して、磁性体40Cを備える点で異なる。リングデバイス10Cの他の構成は、リングデバイス10Bと同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
 リングデバイス10Cは、コイル導体30Cおよび磁性体40Cを備える。コイル導体30Cは、コイル導体30Bと同様の構成を備えており、説明は省略する。
 磁性体40Cは、磁性体40Bに対して複数のスリット41を有する点で異なる。複数のスリット41は、リング本体20の幅方向に延びる形状であり、磁性体の形成されていない部分である。すなわち、磁性体40Cは、複数のスリット41によって、複数の部材に分割される。複数のスリット41の幅(リング本体20の周方向の長さ)は、短いことが好ましい。さらには、磁性体40Cを分割した複数の部材は、互いに当接していてもよい。
 このような構成によって、磁性体40Cの形状加工が容易になり、磁性体40Cをリング本体20の外周面23に沿って容易に配置できる。なお、磁性体40Cは、複数のスリット41を備えているが、スリット41は、1つであってもよい。
 (スリット形状の派生)
 図9(A)、図9(B)は、第4の実施形態に係るリングデバイスの派生例を示す側面図である。
 図9(A)の例では、リングデバイス10C1は、複数のスリット42を備える。複数のスリット42は、磁性体40Cにおけるリング本体20の幅方向の両端から凹む形状である。複数のスリット42は、磁性体40Cにおけるリング本体20の幅方向の一方端から他方端まで繋がらない形状である。言い換えれば、複数のスリット42は、磁性体40Cを複数の部材に分割しない形状である。
 このような構成でも、磁性体40Cの形状加工が容易になり、磁性体40Cをリング本体20の外周面23に沿って容易に配置できる。
 図9(B)の例では、リングデバイス10C2は、複数のスリット43を備える。複数のスリット43は、磁性体40Cにおけるリング本体20の幅方向に離散的に配置された磁性体の非形成部によって形成される。この場合も、複数のスリット43は、磁性体40Cを複数の部材に分割しない形状である。
 このような構成でも、磁性体40Cの形状加工が容易になり、磁性体40Cをリング本体20の外周面23に沿って容易に配置できる。
 なお、これらスリット41、42、43の形状は一例であり、磁性体40Cの形状加工を容易にできる形状であれば、他の形状であってもよい。
 [第5の実施形態]
 第5の実施形態に係るリングデバイスについて、図を参照して説明する。図9(A)、図9(B)は、第5の実施形態に係るリングデバイスにおけるコイル導体および磁性体が配置された部分を示す側面断面図である。図9(A)と図9(B)とでは、筐体の構成が異なる。
 図10(A)、図10(B)に示すように、第5の実施形態に係るリングデバイス10D1、10D2は、第1の実施形態に係るリングデバイス10に対して、筐体50A、50Bを備える点で異なる。リングデバイス10D1,10D2の他の構成は、リングデバイス10と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
 図10(A)に示すように、リングデバイス10D1は、筐体50Aを備える。筐体50Aは、後述する導体を必要とする場合を除き、絶縁性樹脂等からなり、透磁性を有する。筐体50Aは、底板51、側板52、および、被覆部材53を備える。底板51は、リング本体20の外周面23に沿う形状である。側板52は、枠体であり、底板51におけるリング本体20の外周面23側と反対側の面から立設する。この底板51と枠体の側板52とによって囲まれる空間内に、コイル導体30および磁性体40が配置される。
 被覆部材53は、底板51と枠体の側板52とによって囲まれる空間内に充填され、コイル導体30および磁性体40を覆う。被覆部材53は、絶縁体からなり、例えば、ガラスや樹脂等からなる。
 なお、コイル導体30に接続する電子回路(図示省略)も、底板51と側板52に囲まれ被覆部材53が充填された空間内に配置されていることが好ましい。
 このような構成によって、筐体50Aとコイル導体30と磁性体40からなるワイヤレス通信モジュールが形成される。そして、このワイヤレス通信モジュールがリング本体20の外周面23に配置されることで、リングデバイス10D1が形成される。
 このように、本実施形態の構成を用いることで、コイル導体30と磁性体40とが一体化された状態でリング本体20に固定される。したがって、リングデバイス10D1を容易に製造できる。
 なお、この構成において、底板51および側板52の一方または両方が金属等の導体であってもよい。例えば、底板51を金属等の導体とすることで、この底板51を本発明のベース導体とすることができる。これにより、リング本体20は導体である必要が無く、各種素材を用いることができる。
 図10(B)に示すように、リングデバイス10D2は、筐体50Bを備える。筐体50Bは、箱体51B、被覆部材53、および導体板54を備える。リングデバイス10D2は、リングデバイス10D1に対して、筐体の構造が異なり、他の構成は同様である。
 箱体51Bは、リング本体20の外周面23に沿う板状の底部と、枠体の側部を有する。箱体51Bの内部空間内に、コイル導体30および磁性体40が配置される。
 被覆部材53は、底板51と枠体の側板52とによって囲まれる空間内に充填され、コイル導体30および磁性体40を覆う。
 導体板54は、箱体51Bの内部空間の底面に配置される。導体板54は、側面視してコイル導体30および磁性体40に重なる。なお、リング本体20が導体の場合、導体板54は省略できる。
 このような構成によって、筐体50Bとコイル導体30と磁性体40からなるワイヤレス通信モジュールが形成される。そして、このワイヤレス通信モジュールがリング本体20の外周面23に配置されることで、リングデバイス10D2が形成される。
 このように、本実施形態の構成を用いることで、コイル導体30と磁性体40とが一体化された状態でリング本体20に固定される。したがって、リングデバイス10D2を容易に製造できる。
 [第6の実施形態]
 第6の実施形態に係るリングデバイスについて、図を参照して説明する。図11(A)、図11(B)は、第6の実施形態に係るリングデバイスの外観斜視図である。図11(A)と図11(B)とでは方向指示マークの形状が異なる。
 図11(A)、図11(B)に示すように、第6の実施形態に係るリングデバイス10E1、10E2は、第1の実施形態に係るリングデバイス10に対して、方向指示マーク28、29を備える点で異なる。リングデバイス10E1、10E2の他の構成は、リングデバイス10と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
 図11(A)に示すように、リングデバイス10E1は、方向指示マーク28を備える。方向指示マーク28は、リング本体20における端面21からの部分的な凹みである。
 図11(B)に示すように、リングデバイス10E2は、方向指示マーク29を備える。方向指示マーク29は、リング本体20の外周面に施された模様である。方向指示マーク29は、リング本体20に彫られたものであっても、印刷、貼り付けられたものであってもよい。
 これらの方向指示マーク28、29は、リングデバイス10E1、10E2に対する指の挿入方向を表す。より具体的には、上述のような複数の態様のいずれかで、リングデバイス10E1、10E2を送信装置の表面(通信面)に近接対向させることが容易なように、リングデバイス10E1、10E2を指にはめこむ方向を表す。
 このような構成によって、リングデバイス10E1、10E2は、上述のような各種の姿勢での通信を実現しながら、指に嵌めた状態で送信装置との通信をより確実に実現できる。
 なお、上述の各実施形態では、コイル導体として、線状導体のみからなる構成を示した。しかしながら、コイル導体は、絶縁性の基板に形成した導体パターンによって実現することも可能である。この際、絶縁性の基板は、湾曲が容易な可撓性を有するフレキシブル基板であるとよりよい。
 また、上述の各実施形態では、リング本体が円筒形である態様を示した。しかしながら、リング本体の外周面は、円筒形でなくてもよく、平面視して多角形等であってもよい。
 また、上述の各実施形態の構成は、適宜組み合わせることが可能であり、それぞれの組合せに応じた作用効果を奏することができる。
10、10A、10B、10C、10C1、10C2、10D1,10D2、10E1、10E2:リングデバイス
20:リング本体
21:端面
22:端面
23:外周面
24:内周面
28、29:方向指示マーク
30、30A、30B、30C:コイル導体
31、31A:第1部分
32、32A:第2部分
40、40A、40B、40C:磁性体
41、42、43:スリット
50A、50B:筐体
51:底板
51B:箱体
52:側板
53:被覆部材
54:導体板
90:送信装置
91:表面

Claims (9)

  1.  筒形のリング本体と、
     前記リング本体の外周面よりも外方に配置された膜状の磁性体と、
     前記外周面よりも外方に配置された巻回形のコイル導体と、
     を備え、
     前記リング本体の前記外周面には、ベース導体が備えられ、
     前記磁性体の少なくとも一部は、前記コイル導体と前記ベース導体との間に配置される部分を有する、
     リングデバイス。
  2.  前記コイル導体は、
      それぞれが前記外周面の周方向に延びる第1部分および第2部分と、
      前記リング本体の管軸方向に延び、前記第1部分と前記第2部分とを接続して前記巻回形を形成する複数の第3部分と、を有し、
     前記磁性体は、前記第1部分と前記ベース導体との間に配置される、
     請求項1に記載のリングデバイス。
  3.  前記第2部分は、前記磁性体と前記ベース導体との間に配置される、
     請求項2に記載のリングデバイス。
  4.  前記コイル導体の前記第1部分および前記第2部分は、
     前記管軸方向において異なる位置に配置される、
     請求項2または請求項3に記載のリングデバイス。
  5.  前記コイル導体の前記第1部分および前記第2部分と、前記磁性体とは、前記外周面の略全周に亘っている、
     請求項2乃至請求項4のいずれかに記載のリングデバイス。
  6.  前記磁性体は、前記外周面に沿って略全周に配置され、
     前記コイル導体は、前記磁性体における外方側の面に配置され、前記外周面に沿って略全周に巻回される、
     請求項1に記載のリングデバイス。
  7.  前記磁性体は、前記外周面の周方向の途中位置に、磁性体の非形成部からなり、前記リング本体の管軸方向に延びる形状のスリットを備える、
     請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のリングデバイス。
  8.  前記コイル導体、前記磁性体を内蔵し、透磁性を有する筐体を備える、
     請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のリングデバイス。
  9.  前記リング本体は、金属であり、
     前記リング本体が前記ベース導体となる、
     請求項1乃至請求項8のいずれかに記載のリングデバイス。
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