JP2008172873A - 無接点電力伝送コイル、携帯端末及び端末充電装置、平面コイルの磁性体層形成装置及び磁性体層形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 無接点電力伝送コイルの薄型化を可能にして、携帯端末や端末充電装置の更なる薄型化を可能とする。
【解決手段】
無接点電力伝送コイルは、平面コイルと磁性体層４５からなる。平面コイルは、単線又は撚り線からなる電線４０を渦巻き状に巻回して形成されているか、若しくは、渦巻き状の導体パターンが各々形成されたフレキシブルプリント基板が複数積層された多層フレキシブルプリント基板からなる。また、磁性体層４５は、磁性体粒子がバインダ溶剤中に混入された液状の磁性体溶液を平面コイルの一方の平面部及び当該平面コイルの側面部を覆うように塗布して形成されている。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、例えば携帯電話端末などの小型且つ薄型の携帯端末に内蔵された二次電池の充電を行う際に、電磁誘導を利用して非接触による電力伝送を行うための無接点電力伝送コイルと、その無接点電力伝送コイルを内蔵した携帯端末及び端末充電装置、その無接点電力伝送コイルの平面コイルに磁性体層を形成する磁性体層形成装置及び磁性体層形成方法に関する。

従来より、例えば携帯端末に内蔵された二次電池を充電するための充電用電力を、無接点電力伝送コイルによる電磁誘導を利用して伝送するようなシステムが知られている。

また、特開２００６−４２５１９号の公開特許公報（特許文献１）には、例えば携帯電話端末のように薄型化が要求される携帯端末に搭載される無接点電力伝送コイルとして、表面に絶縁層が設けられた単線又は撚り線からなる電線を略々同一平面内に渦巻き状（スパイラル状）に巻回した平面コイルを用いることが開示されている。さらに、この公報には、送電側の平面コイルと受電側の平面コイルを対向させて配置した時に、それら両コイルの対向面の反対側の面に、両コイルから発生する磁界による不要輻射を抑えるため及び磁路形成のための磁性シートを、当該反対側の面全体を覆うようにそれぞれ設けることが開示されている。

特開２００６−４２５１９号公報（図２及び図３）

図３８及び図３９には、従来の渦巻き状の平面コイルを備えた無接点電力伝送コイル２００の概略的な構造を示す。

図３８に示すように、渦巻き状平面コイルは、単線や撚り線からなる電線２０１を同一平面内に渦巻き状に巻回したものとなされており、当該平面コイルの外周側２０３の電線端部（例えば巻き終わり側の電線端部）２０５がそのまま外部へ引き出され、一方、内周側２０２の電線端部（例えば巻き始め側の電線端部）２０４が上記渦巻き状に巻回された電線部の上（若しくは下）を通って外周側に引き出されている。そして、当該無接点電力伝送コイル２００は、図３９に示すように、上記平面コイルの一方の平面部側に、接着シート２１１等により磁性シート２１０が貼り付けられ、他方の平面部側が必要に応じて接着シート２１１等により端末筐体２１３の内壁面等に貼り付けられる。なお、図示は省略しているが、磁性シート２１０の外側には、アルミニウム等からなる金属シートも貼り付けられる。

ところで、近年は、携帯電話端末等をこれまで以上に薄型化することが望まれており、そのため、端末筐体内に配設される各種電子部品そのものの厚みを薄くすることのみならず、上述した渦巻き状平面コイルを有する無接点電力伝送コイルについても、その厚みをさらに薄くすることが要求されている。

ここで、上述の図３８及び図３９に示したような無接点電力伝送コイル２００の場合、磁路形成のための磁性シート２１０を平面コイルに貼り付けるための接着シート２１１として、或る程度厚く且つ弾力性を有するものが使用されている。すなわち、平面コイルの平面部には、巻回された電線２０１による凹凸が形成されているため、例えば厚みの薄い接着シートを用いたのでは、平面コイルと磁性シートの密着性が悪くなり、最悪の場合、磁性シートが平面コイルから剥がれてしまうことになる。したがって、上記接着シート２１１には、上記平面コイル上の凹凸を吸収でき且つ当該平面コイルと磁性シートの密着性を高めるために、或る程度の厚みを持ち且つ弾力性を有するものが用いられている。

しかしながら、厚みの大きい接着シート２１１を用いるということは、無接点電力伝送コイルの薄型化にとって好ましいことではなく、携帯電話端末の更なる薄型化への要求に対する障害の一つになっている。

また、上述のような無接点電力伝送コイルにおいて、磁性シート２１０は、磁路を効率良く形成して電力伝送の特性を上げるために設けられているが、当該磁性シートを有する無接点電力伝送コイルであっても、一般的なコネクタ等に直接接続された状態で行われる電力伝送に比べて効率が落ちることは否めず、したがって、無接点電力伝送コイルについて更なる電力伝送の高効率化が求められている。

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、更なる薄型化と電力伝送の高効率化を可能とする無接点電力伝送コイルと、その無接点電力伝送コイルを内蔵した携帯端末及び端末充電装置、平面コイルの磁性体層形成装置及び磁性体層形成方法を提供することを目的とする。

本発明の無接点電力伝送コイルは、線状導体を略々同一平面内に渦巻き状に巻回して形成された平面コイルと、磁性体粒子がバインダ溶剤中に混入された液状の磁性体溶液を平面コイルの一方の平面部及び当該平面コイルの側面部を覆うように塗布して形成された磁性体層とを有することにより、上述した課題を解決する。

また、本発明の携帯端末は、二次電池と、線状導体を略々同一平面内に渦巻き状に巻回して形成された平面コイルと、磁性体粒子がバインダ溶剤中に混入された液状の磁性体溶液を平面コイルの一方の平面部及び当該平面コイルの側面部を覆うように塗布して形成された磁性体層とを有する無接点電力伝送コイルと、無接点電力伝送コイルを通じて受電した電力を二次電池へ充電する制御を行う充電制御回路とを備えることにより、上述した課題を解決する。

また、本発明の端末充電装置は、二次電池を備えた所定の携帯端末が載置される端末載置台と、線状導体を略々同一平面内に渦巻き状に巻回して形成された平面コイルと、磁性体粒子がバインダ溶剤中に混入された液状の磁性体溶液を上記平面コイルの一方の平面部及び当該平面コイルの側面部を覆うように塗布して形成された磁性体層とを有してなり、所定の携帯端末に搭載されているコイルとの間の電磁誘導を利用して、非接触により当該携帯端末の二次電池を充電するための電力伝送を行う無接点電力伝送コイルと、無接点電力伝送コイルへの電力供給を制御する電力供給制御部とを有することにより、上述した課題を解決する。

また、本発明の平面コイルの磁性体層形成装置は、線状導体を略々同一平面内に渦巻き状に巻回して形成された平面コイルの他方の平面部側が載置される底面部と、当該平面コイルの少なくとも外周部の直径よりも大きい内壁部とを有し、且つ平面コイルの厚み分よりも深い窪み形状となされた平面コイル装填部と、平面コイル装填部に平面コイルが装填された状態で、磁性体粒子がバインダ溶剤中に混入された液状の磁性体溶液を平面コイル装着部の開口部分から塗布することにより、平面コイルの一方の平面部及び当該平面コイルの側面部を覆う磁性体層を形成する磁性体溶液塗布部とを有することにより、上述した課題を解決する。

また、本発明の平面コイルの磁性体層形成方法は、線状導体を略々同一平面内に渦巻き状に巻回して形成された平面コイルの一方の平面部側が載置される底面部と、当該平面コイルの少なくとも外周部の直径よりも大きい内壁部とを有し、且つ平面コイルの厚み分よりも深い窪み形状となされた平面コイル装填部へ当該平面コイルを装填する工程と、平面コイル装填部に平面コイルが装填された状態で、磁性体粒子がバインダ溶剤中に混入された液状の磁性体溶液を、磁性体溶液塗布部にて平面コイル装着部の開口部分から塗布することにより、平面コイルの一方の平面部及び当該平面コイルの側面部を覆う磁性体層を形成する工程とを有することにより、上述した課題を解決する。

すなわち本発明によれば、平面コイルの一方の平面部と側面部を覆うように磁性体層を塗布することにより、磁路が効率良く形成され且つ鎖交磁束が多くなるようにしている。

本発明によれば、平面コイルの一方の平面部と側面部を覆うように磁性体層を塗布することにより、無接点電力伝送コイルの更なる薄型化と電力伝送の高効率化を可能とし、且つ、携帯端末及び端末充電装置の薄型化をも可能としている。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。

なお、本実施形態では、本発明の渦巻き状平面コイルを有する無接点電力伝送コイルが搭載された携帯端末の一例として携帯電話端末を挙げ、また、本発明の端末充電装置の一例として、上記携帯電話端末を少なくとも充電可能なクレードルを挙げているが、勿論、ここで説明する内容はあくまで一例であり、本発明はこの例に限定されないことは言うまでもない。

〔クレードルと携帯電話端末の概略構成及び充電時の基本動作〕
図１には、本発明実施形態の携帯電話端末２とクレードル１の主要部の概略的な内部構造を示す。

本実施形態の携帯電話端末２は、少なくとも、当該端末の動作電力を発生する二次電池からなるバッテリ２２と、当該バッテリ２２の充電を行う際の受電側の無接点電力伝送コイルである二次側伝送コイル２１と、上記二次側伝送コイル２１を通じて受電した電力を上記バッテリ２２へ供給して充電させるための充電制御回路を含む各種電子回路が実装された回路基板２３とを、当該端末筐体の内部に備えている。なお、本実施形態において、一般的な携帯電話端末が備えているその他の構成要素の図示及び説明については省略している。

上記バッテリ２２は着脱可能となされており、携帯電話端末２には当該バッテリ２２を着脱する際に開閉（若しくは着脱）されるバッテリ蓋２０が設けられている。

上記二次側伝送コイル２１は、後述するように、導電性を有する線状導体が渦巻き状に形成された平面コイルとなされており、当該二次側伝送コイル２１の一方の平面部が、上記バッテリ蓋２０の内壁面、若しくは上記バッテリ２２のバッテリ蓋側の外表面上に貼り付けられている。本実施形態では、上記バッテリ蓋２０の内壁面に二次側伝送コイル２１が貼り付けられている場合を例に挙げて説明する。上記二次側伝送コイル２１の詳細な構成については後述する。

一方、本実施形態のクレードル１は、少なくとも、携帯電話端末２のバッテリ２２の充電を行う際の送電側の無接点電力伝送コイルである一次側伝送コイル１０と、上記一次側伝送コイル１０への電力供給とその制御を行う制御基板部１１と、例えば家庭用電源に接続される電源コード１２とを、当該クレードル筐体の内部に備えている。なお、本実施形態において、一般的なクレードルが備えているその他の構成要素の図示及び説明については省略する。

このクレードル１の一次側伝送コイル１０は、携帯電話端末２の二次側伝送コイル２１と略々同様に、導電性を有する線状導体が渦巻き状に形成された平面コイルとなされており、当該一次側伝送コイル１０の一方の平面部が、当該クレードル１に設けられている端末載置台の筐体内壁面側に貼り付けられている。

制御基板部１１は、当該クレードル１の端末載置台に上記携帯電話端末２が置かれ、その携帯電話端末２の二次側伝送コイル２１と当該クレードル１の一次側伝送コイル１０とが近接配置することにより、一次側伝送コイル１０内の磁界の状態が変化する。そして、制御基板部１１は、上記二次側伝送コイル２１が近接配置された時の一次側伝送コイル１０における磁界の状態変化を間欠駆動等により監視する。

本実施形態の携帯電話端末２の充電制御回路は、クレードル１の端末載置台に自端末が置かれて、二次側伝送コイル２１とクレードル１の一次側伝送コイル１０とが近接配置することで、二次側伝送コイル２１内の磁界の状態に変化が生じた時、その磁界状態変化に応じた電圧変動を検知可能となされている。そして、携帯電話端末２の充電制御回路は、上記一次側伝送コイル１０が近接配置された時の二次側伝送コイル２１における磁界の状態変化に応じた電圧変動による電圧値が、予め定めた所定の電圧値になったことを検知した時に、自端末がクレードル１の端末載置台に置かれたと判断する。

また、本実施形態において、クレードル１と携帯電話端末２は、上記一次側伝送コイル１０及び二次側伝送コイル２１を介した情報の伝達が可能となされている。例えば、上記携帯電話端末２がクレードル１の端末載置台に置かれ、上述のように磁界の状態変化に基づいて相互に一次側コイル１０と二次側コイル２１とが近接配置した時、それらクレードル１と携帯電話端末２は、上記一次側伝送コイル１０及び二次側伝送コイル２１を介した情報伝達により、互いに相手方を認証するための識別情報の交換を行う。

そして、本実施形態において、上記一次側コイル１０と二次側コイル２１とが近接配置されたことをクレードル１及び携帯電話端末２が共に検知し、更に、クレードル１と携帯電話端末２とが互いに相手方を認証できた時に、クレードル１から電力伝送が行われ、その伝送された電力により携帯電話端末２のバッテリ２２の充電が行われることになる。

このように携帯電話端末２のバッテリ２２への充電が開始される場合、上記クレードル１の制御基板部１１は、上記電源コード１２を通じて供給される家庭用交流電圧を所定の直流電圧に変換し、その直流電圧を用いて所定の周波数の交流電圧を生成して、当該生成した交流電圧を上記一次側伝送コイル１０へ供給する。一方、携帯電話端末２側では、上記クレードル１の一次側伝送コイル１０からの交流電圧により上記二次側伝送コイル２１に交流電圧が誘起されると、その誘起された交流電圧を整流して直流電圧に変換し、その直流電圧によりバッテリ２２の充電を行う。

また、本実施形態において、クレードル１の制御基板部１１は、一次側伝送コイル１０の磁界の状態変化に基づく電圧値が予め定めた所定の電圧値にならなかった時、若しくは、一次側伝送コイル１０の磁界の状態変化に基づく電圧値が予め定めた所定の電圧値になった場合でも上記識別情報による相手方の認証が出来なかった時には、上記一次側伝送コイル１０の磁界の状態変化が例えばコイン等の金属物体やその他の導電性物体が端末載置台に載っていることで発生したものであると判断し、上記一次側伝送コイル１０への電力供給を行わないように制御する。

また、本実施形態において、クレードル１からの電力伝送により携帯電話端末２のバッテリ２２の充電が行われている時、それらクレードル１と携帯電話端末２との間では、上記一次側伝送コイル１０及び二次側伝送コイル２１を介して充電情報の伝達が行われる。すなわち、携帯電話端末２の充電制御回路は、クレードル１からの電力伝送によりバッテリ２２の充電が行われている時、そのバッテリ２２の充電情報をクレードル１へ伝送する。クレードル１の制御基板部１１は、携帯電話端末２から伝達された充電情報により、その端末２のバッテリ２２の充電状況を監視しており、バッテリ２２の充電が完了していないことを当該充電情報により把握している場合には上記一次側伝送コイル１０を通じた電力伝送を続行し、一方、バッテリ２２の充電が完了したことを充電情報により把握した場合には電力伝送を停止するような制御を行う。その他にも、制御基板部１１は、例えば、携帯電話端末２から何らかの異常を示す情報が供給されたような場合にも電力伝送を停止する制御を行う。

〔無接点電力伝送コイルの平面コイルと磁性シートによる鎖交磁束の説明〕
先ず、本発明実施形態の無接点電力伝送コイルの説明に先立ち、単線や撚り線からなる電線が同一平面内に渦巻き状に巻回された平面コイルの平面部上に磁性シートが貼り付けられた無接点電力伝送コイルにおいて、その磁性シートの貼り付け方によって変わる鎖交磁束について説明する。

以下に示す図２〜図７は、携帯電話端末側の無接点電力伝送コイルとクレードル側の無接点電力伝送コイルがそれぞれ筐体壁を介して近接配置されている状態での概略的な断面を示すものである。なお、コイルの巻線数や各部の縮尺，配置等については実際のものとは異なっており、本発明の説明を容易にするために必要に応じてデフォルメされて示されている。また、これら図２〜図７には接着シートの図示については省略している。

図２には、例えば単線又は撚り線が渦巻き状に巻回された電線４０からなる平面コイルの平面部上にのみ磁性シート４４Ａが貼り付けられた無接点電力伝送コイル２１Ａをバッテリ蓋の壁２５に貼り付けた携帯電話端末の当該コイル近傍部分と、同じく、巻回された電線８０からなる平面コイルの平面部上にのみ磁性シート８４Ａが形成された無接点電力伝送コイル１０Ａを筐体壁１３に貼り付けたクレードルの当該コイル近傍（端末載置台近傍）部分の概略的な断面を示す。同様に、図４には、平面コイルの平面部よりも大きい磁性シート４６Ｂが当該平面コイルの平面部上にのみ貼り付けられた携帯電話端末側の無接点電力伝送コイル２１Ｂと、同じく平面コイルよりも大きい磁性シート８６Ｂが当該平面コイルの平面部上にのみ貼り付けられたクレードル側の無接点電力伝送コイル１０Ｂとが近接した部分、図６には、平面コイルの平面部よりも大きい磁性シート４３Ｃが当該平面部と壁２５を覆うように貼り付けられた携帯電話端末側の無接点電力伝送コイル２１Ｃと、平面コイルの平面部より大きい磁性シート８３Ｃが当該平面部と筐体壁１３を覆うように貼り付けられたクレードル側の無接点電力伝送コイル１０Ｃとが近接した部分の概略的な断面を示す。

また、図３には図２中の楕円Ｅ１で囲った部分を拡大すると同時に携帯電話端末とクレードルの両平面コイルにより形成される磁束Ｍの流れを示し、同様に、図５には図４中の楕円Ｅ２で囲った部分を拡大すると同時に両平面コイルにより形成される磁束Ｍの流れを、図７には図６中の楕円Ｅ３で囲った部分を拡大すると同時に両平面コイルにより形成される磁束Ｍの流れを示している。なお、図３，図５，図７の例では、図示を簡略化するための磁束Ｍの向きを一方向で描いているが、実際の電力伝送時には交流電圧が用いられるため磁束Ｍの向きは交互に反転することになる。

これら図２〜図７において、例えば図２及び図３のように、平面コイルの平面部の形状に略々合わせた大きさの磁性シート４４Ａ，８４Ａを貼り付けた構成では、平面コイルの上面にしか磁性シートが存在しないため、磁路が効率良く形成されず鎖交磁束は少なくなる。また、例えば図４及び図５のように、平面コイルの平面部よりも大きな磁性シート４６Ｂ，８６Ｂを平面コイルの平面部上にのみ貼り付けた構成では、平面コイルの上面だけでなく、平面コイルの上面から外れた位置の磁性シート４６Ｂ，８６Ｂを通る磁路も形成されることになるが、当該平面コイルの上面から外れた位置の両磁性シート４６Ｂ，８６Ｂの間隔が開いており、その間が空間になっているため、磁路が効率良く形成されず鎖交磁束は少なくなる。一方、例えば図６及び図７のように平面コイルの平面部と筐体等の壁面部を覆うように磁性シート４３Ｃ，８３Ｃを貼り付けた構成では、平面コイルの外周部の近傍にも磁性シート４３Ｃ，８３Ｃが存在するため、その部分の磁性シート４３Ｃ，８３Ｃを磁路が通ることになる。しかしながら、図６及び図７の例の場合、平面コイルの外周部で磁性シート４３Ｃ，８３Ｃと平面コイルとの間に或る程度の隙間が生じているため、その分だけ磁路が遠くなって効率良く形成されず、鎖交磁束が多くなるとは言い難い。

次に、図６及び図７のように平面コイルの平面部と筐体等の壁面部を覆うように磁性シート４３Ｃ，８３Ｃを貼り付けた構成例（条件Ｊ１）の無接点電力伝送コイルと、図４及び図５のように平面コイルの平面部よりも大きな磁性シート４６Ｂ，８６Ｂを平面部上にのみ貼り付けた構成例（条件Ｊ２）の無接点電力伝送コイルについて、図８に示す特性比較測定回路により測定を行った出力電圧と出力電流の特性比較図を図９に示す。また、図１０には、図６及び図７の構成例（条件Ｊ１）の無接点電力伝送コイルと、図４及び図５の構成例（条件Ｊ２）の無接点電力伝送コイルについて、出力電流と電力伝送効率の特性比較図を示す。

図８に示す特性比較測定回路において、ＡＣアダプタ１６０から供給された直流電力はコネクタ１７１を通じて一次回路１６１に供給される。一次回路１６１の制御回路１７２は、上記コネクタ１７１から供給された電力を用いて、測定用の基準周波数の交流電圧を生成して一次側コイル１７３に供給する。一方、二次回路１６２では、一次側コイル１７３からの交流電圧により上記二次側コイル１７５に交流電圧が誘起され、その交流電圧が整流回路１７５にて直流電圧に変換され、その直流電圧が制御回路を通って、負荷１７９が接続された電流計１７８と電圧計１７７に送られる。この特性比較測定回路により、図９，図１０に示すような出力電圧と出力電流の特性比較結果が得られる。

すなわち、それら図９及び図１０によれば、平面コイルに磁性シートを貼り付ける場合には、図６及び図７の構成例のように、平面コイルの平面部と筐体等の壁面部の全体を覆うように磁性シート４３Ｃ，８３Ｃを貼り付けた方、すなわち、平面コイルの側面部の近傍にも磁性シート４３Ｃ，８３Ｃが存在する構成とする方が、伝送効率の点で好ましい結果が得られることがわかる。但し、上記図６及び図７のように平面コイルの平面部と筐体等の壁面部を覆うように磁性シート４３Ｃ，８３Ｃを貼り付けた構成であっても、平面コイルの側面部で磁性シート４３Ｃ，８３Ｃが密着しておらず、或る程度の隙間が生じているため、その分だけ磁路形成の効率が低下していることになる。

そこで、本発明実施形態の無接点電力伝送コイルでは、例えば、ゴムやエポキシ樹脂を揮発性溶剤中に溶かしたバインダ溶剤中にフェライト粉又は磁性金属粉末等を混入させた磁性体溶液を、上記平面コイルの平面部及び側面部に塗布することにより、図１１及び図１２に示すように、平面コイルの平面部だけでなく側面部にも完全に密着した磁性体層４５，８５を形成する。

なお、図１１は、単線又は撚り線が渦巻き状に巻回された電線４０からなる平面コイルの平面部及び側面部に、磁性体層４５を塗布により形成した無接点電力伝送コイル２１をバッテリ蓋の壁２５に貼り付けた本実施形態の携帯電話端末２の当該コイル近傍部分と、同じく、巻回された電線８０からなる平面コイルの平面部及び側面部に、磁性体層８５を塗布により形成した無接点電力伝送コイル１０を筐体壁１３に貼り付けたクレードル１の当該コイル近傍（端末載置台近傍）部分の概略的な断面を示している。また、図１２には図１１中の楕円Ｅ４で囲った部分を拡大すると同時に携帯電話端末２とクレードル１の両平面コイルにより形成される磁束Ｍの流れを示している。図１２の例では、図示を簡略化するための磁束Ｍの向きを一方向で描いているが、実際の電力伝送時には交流電圧が用いられるため磁束Ｍの向きは交互に反転することになる。

本実施形態によれば、図１１及び図１２に示すように、平面コイルの平面部及び側面部に磁性体層を例えば塗布により形成したことにより、平面コイルの上面だけでなく側面部にも磁性体層が密着して存在し、また、平面コイル上の巻回された電線による凹凸部分にも完全に密着するように磁性体層が存在することになるため、磁路が効率良く形成されて多くの鎖交磁束が形成されることになる。したがって、図１１及び図１２の構成例によれば、無接点電力伝送コイルによる電力伝送の更なる高効率化が可能になる。

また、本実施形態によれば、塗布により磁性層を形成することで、磁性体が電線により強固に密着するようになるため、前述の磁性シートを接着シートなどで貼り付ける場合のように磁性シートが剥がれてしまうようなことがなくなり、電力伝送特性の安定化が図れる。

また、本実施形態によれば、磁性体層が塗布により形成されているため、前述したような或る程度の厚みを有し且つ弾力性をも備えた接着シートを使用する必要がなくなり、その結果、無接点電力伝送コイルの厚みを非常に薄くすることができることになる。したがって、本実施形態によれば、その無接点電力伝送コイルを搭載した携帯電話端末等の厚みも薄くすることができるようになる。

さらに、本実施形態によれば、平面コイルに磁性体層が塗布により形成されたものを無接点電力伝送コイルのユニットとして扱うことが可能となるため、前述したような磁性シートを貼り付ける等の工程が不要となり、例えば携帯電話端末等に組み込む際の工程の削減と取り扱いが簡易となる。

〔電線が巻回された平面コイル側面部に塗布により磁性体層が形成された例〕
図１３及び図１４には、前述の図３８の例のように、電線４０が渦巻き状に巻回された平面コイルの平面部及び側面部に、塗布により磁性体層が形成された本発明実施形態の無接点電力伝送コイル２１の一構成例を示す。なお、以下に説明する各実施形態では、主に携帯電話端末２に搭載される無接点電力伝送コイル（二次側伝送コイル２１）を例に挙げている。

図１３の例は、単線や撚り線からなる電線４０が同一平面内に渦巻き状に巻回された平面コイルを有し、当該平面コイルの外周側３８の電線端部（例えば巻き終わり側の電線端部）がそのまま外部へ引き出され、一方、内周部３７の電線端部（例えば巻き始め側の電線端部）４４が当該渦巻き状に巻回された電線部の上（若しくは下）を通って外周部３８側に引き出されるようになされた本実施形態の無接点電力伝送コイル２１の概略断面を示している。また、図１４は、図１３中の楕円Ｅ５で囲った部分を拡大して示している。

この図１３及び図１４に示した無接点電力伝送コイル２１では、少なくとも、平面コイルの内周部３７の電線端部４４が外周部３８側に引き出されている側の平面部上と、当該平面コイルの側面部とを覆うように、磁性体層４５が塗布により形成されている。また、磁性体層４５は、平面コイルの渦巻き状の電線４０の内周部３７の中央穴部分にも塗布されており、当該中央穴部分を略々塞ぐように形成されている。その他、当該無接点電力伝送コイル２１において、上記磁性体層４５が形成されていない側の平面部側は接着シート４２等により、本実施形態の携帯電話端末２のバッテリ蓋２０の内壁面に貼り付けられる。また、図示は省略しているが、磁性体層４５の外側には、アルミニウム等からなる金属シートも貼り付けられる。

この図１３及び図１４に示した無接点電力伝送コイルによれば、平面コイルの上面のみならず側面部にも磁性体層４５が密着して形成されており、さらに、平面コイル上の巻回された電線４０による凹凸部分にも完全に密着するように磁性体層４５が存在することになるため、磁路が効率良く形成されて多くの鎖交磁束が形成されることになる。また、磁性体層４５を塗布により形成しているため、磁性シートを貼り付ける場合よりも製造工程の削減、取り扱いの簡易化、特性の安定化が可能となる。

〔電線引き出し部をフレキシブルプリント基板により形成した例〕
図１５〜図１８には、電線４０が渦巻き状に巻回された平面コイルの平面部と側面部の両者に塗布により磁性体層を形成すると共に、電線４０の内周部３７の電線端部（例えば巻き始め側の電線端部）をフレキシブルプリント基板９０により外周部３８側へ引き出すようにした実施形態の無接点電力伝送コイル２１ＷＤの構成例を示す。なお、図１５は基板９０上に平面コイルが貼り付けられた状態を正面から見た概略図を示しており、図１６は平面コイルが貼り付けられていない状態の基板９０を正面から見た概略図を、図１７は本実施形態の無接点電力伝送コイル２１ＷＤの概略断面図を、図１８は図１７中の楕円Ｅ６で囲った部分を拡大して示している。

図１５〜図１８において、本実施形態の無接点電力伝送コイル２１ＷＤは、電線４０が巻回された平面コイルの一方の平面部側がフレキシブルプリント基板９０の表面上に例えば接着シート４２にて貼り付けられており、また、当該平面コイルの他方の平面部と側面部には上記磁性体溶液を塗布することにより磁性体層１００が形成されている。また、磁性体層１００は、平面コイルの渦巻き状の電線４０の内周部３７の中央穴部分にも塗布されており、当該中央穴部分を略々塞ぐように形成されている。その他、図示は省略しているが、磁性体層１００の外側には必要に応じてアルミニウム等からなる金属シートが貼り付けられる。また、フレキシブルプリント基板９０の上記無接点電力伝送コイル２１ＷＤが貼り付けられた面の反対側の面は、図示しない接着シート等により、携帯電話端末２のバッテリ蓋２０の内壁面に貼り付けられることになる。

フレキシブルプリント基板９０は、ポリイミド樹脂などを基材とした非常に薄いシート状の基板であり、その表面には絶縁層が形成されていると共に、平面コイルの平面部に略々合致した形状を有している。また、この実施形態のフレキシブルプリント基板９０は、平面コイルの内周部３７内に配置される第一のコイル接点部３６と、平面コイル外周部３８の外側近傍に配置される第二のコイル接点部３５と、第一の外部接続端子部３１及び第二の外部接続端子部３２とについては、表面絶縁層が形成されず、当該フレキシブルプリント基板９０の内部導体が外部へ露出しており、さらに、第一のコイル接点部３６と第一の外部接続端子部３１は表面絶縁層下に形成された第一の内部導体パターン３３を通じて電気的に接続され、第二のコイル接点部３５と第二の外部接続端子部３２は表面絶縁層下に形成された第二の内部導体パターン３４を通じて電気的に接続されている。そして、上記フレキシブルプリント基板９０に平面コイルが貼り付けられた時、上記第一のコイル接点部３６には当該平面コイルの内周部３７の巻き始め電線端部が電気的に接続され、上記第二のコイル接点部３５には当該平面コイルの外周部３８の巻き終わり電線端部が電気的に接続される。なお、この実施形態の場合、図１５及び図１６に示すように、フレキシブルプリント基板９０は、突出部３９を有し、この突出部３９に第一の外部接続端子部３１と第二の外部接続端子部３２が配されているが、突出部３９の形状については図１５，図１６の例に限定されるものではない。

上述のように、図１５〜図１８に示した無接点電力伝送コイル２１ＷＤによれば、第一のコイル接点部３６と第一の外部接続端子部３１とがフレキシブルプリント基板９０の第一の内部導体パターン３３を通じて電気的に接続され、第二のコイル接点部３５と第二の外部接続端子部３２とがフレキシブルプリント基板９０の第二の内部導体パターン３４を通じて電気的に接続されているため、図１３に示した例のように内周部３７の電線端部４４が平面コイルの巻回された電線部の上（若しくは下）を通って外周部３８側に引き出される構成例よりも、当該無接点電力伝送コイル２１ＷＤの厚みを非常に薄くすることが可能になっている。

また、図１５〜図１８の無接点電力伝送コイル２１ＷＤにおいては、平面コイルの平面部と側面部、さらには電線４０の巻回により生ずる平面コイルの凹凸内にも完全に密着するように磁性体層１００が塗布形成されているため、当該携帯電話端末２の充電時にはクレードル１の無接点電力伝送コイルとの間で磁路が効率良く形成されて多くの鎖交磁束が形成されることになり、効率の良い電力伝送が可能となる。また、磁性体層１００を塗布により形成しているため、磁性シートを貼り付ける場合よりも製造工程の削減、取り扱いの簡易化、特性の安定化が可能となる。

〔平面コイルを多層フレキシブルプリント基板により形成した例〕
図１９〜図２１には、渦巻き状の導体パターンからなる平面コイルパターンが各々形成された複数のフレキシブルプリント基板を積層した多層構造の無接点電力伝送コイル２１ＰＤの概略構成を示す。なお、図１９は多層構造のフレキシブルプリント基板からなる無接点電力伝送コイル２１ＰＤを正面から見た概略図を示しており、図２０は多層構造のフレキシブルプリント基板からなる本実施形態の無接点電力伝送コイル２１ＰＤの概略断面図を、図２１は図２０中の楕円Ｅ７で囲った部分を拡大して示している。

図１９〜図２１において、本実施形態の無接点電力伝送コイル２１ＰＤは、例えば四層構造からなり、第一層目基板６４ａ，第二層目基板６４ｂ，第三層目基板６４ｃ，第四層目基板６４ｄは、それぞれ例えばポリイミド樹脂などを基材としたシート状の基板上に渦巻き状に巻回された線状の導体パターン６０が形成されている。最上層である第一層目基板６４ａの表面には表面絶縁層６２が形成されており、第一層目基板６４ａと第二層目基板６４ｂとの間には接着層及び層間絶縁層６３ａが形成されている。同様に、第二層目基板６４ｂと第三層目基板６４ｃとの間には接着層及び層間絶縁層６３ｂが、第三層目基板６４ｃと第四層目基板６４ｄとの間には接着層及び層間絶縁層６３ｃが形成されている。最下層の第四層目基板６４ｄの裏面側及び当該多層フレキシブルプリント基板の側面部には、少なくとも絶縁層６５が形成されており、さらにその絶縁層６５の外側には、前述同様の磁性体溶液を塗布することにより磁性体層１０１が形成されている。また、本実施形態の無接点電力伝送コイル２１ＰＤにおいて、渦巻き状の導体パターン５０の内周部５７には、当該内周部５７より僅かに小さい穴を空ける加工などを施すことで中央穴が形成されており、上記磁性体層１０１はその中央穴部分にも塗布されており、当該中央穴部分を略々塞ぐように形成されている。その他、図示は省略しているが、磁性体層１０１の外側には必要に応じてアルミニウム等からなる金属シートも貼り付けられる。また、表面絶縁層６２の表面側は、図示しない接着シートにより携帯電話端末２のバッテリ蓋２０の内壁面に貼り付けられることになる。

また、この例の無接点電力伝送コイル２１ＰＤにおいて、第一層目基板６４ａ〜第四層目基板６４ｄの各導体パターン６０の内周部５７のパターン端部（巻き始め端部）は第一のスルーホール５６により電気的に接続され、第一層目基板６４ａ〜第四層目基板６４ｄの各導体パターン６０の外周部５８のパターン端部（巻き終わり端部）は第二のスルーホール５５により電気的に接続され、各層の導体パターン６０の内周部５７側の第一のスルーホール５６は各層の導体パターン６０の外周部５８側のスルーホール６１と電気的に接続されている。さらに、当該無接点電力伝送コイル２１ＰＤにおいて、例えば第四層目基板６４ｄの第二のスルーホール５５は第二の内部導体パターン５４を通じて第二の外部接続端子部５２と電気的に接続されており、第四層目基板６４ｄの第一のスルーホール５６はスルーホール６１と第一の内部導体パターン５３を通じて第一の外部接続端子部５１と電気的に接続されている。なお、この実施形態の場合、図１９に示すように、多層構造のフレキシブルプリント基板は、突出部５９を有し、この突出部５９に第一の外部接続端子部５１と第二の外部接続端子部５２が配されているが、突出部５９の形状については図１９の例に限定されるものではない。

上述のように、図１９〜図２１に示した実施形態の無接点電力伝送コイル２１ＰＤによれば、電線に比べて非常に薄い多層フレキシブルプリント基板上の導体パターン６０により平面コイルが形成されていると共に、導体パターン６０の内周部５７のパターン端部が第一のスルーホール５６及びスルーホール６１と第一の内部導体パターン５３を通じて第一の外部接続端子部５１と接続され、同様に、導体パターン６０の外周部５８のパターン端部が第二のスルーホール５５と第二の内部導体パターン５４を通じて第二の外部接続端子部５２と接続されているため、当該無接点電力伝送コイル２１ＰＤの厚みを非常に薄くすることが可能になっている。

上述のように、図１９〜図２１に示した実施形態の無接点電力伝送コイル２１ＰＤによれば、平面コイルが電線に比べて非常に薄い多層フレキシブルプリント基板上の導体パターン６０により形成されていると共に、平面コイルの各導体パターン６０の内周部５７のパターン端部（巻き始めパターン端部）が接続された第一のスルーホール５６と第一の外部接続端子部５１とが、上記スルーホール６１と第一の内部導体パターン５３を通じて電気的に接続され、同様に、平面コイルの各導体パターン６０の外周部５８のパターン端部（巻き終わりパターン端部）が接続された第二のスルーホール５５と第二の外部接続端子部５２とが第二の内部導体パターン５４を通じて電気的に接続され、前述の図３８及び図３９に示したように電線が重なってしまう部分が無く、したがって当該無接点電力伝送コイル２１ＰＤの厚みを非常に薄くすることが可能になっている。

また、図１９〜図２１の無接点電力伝送コイル２１ＰＤにおいては、平面コイルパターンの平面部と側面部に完全に密着するように磁性体層１０１が塗布により形成されているため、当該携帯電話端末２の充電時にはクレードル１の無接点電力伝送コイルとの間で磁路が効率良く形成されて多くの鎖交磁束が形成されることになり、効率の良い電力伝送が可能となる。

〔平面コイル内周部の中央穴部分に形成される磁性体層の説明〕
上述した図１３〜図１８にて説明した各実施形態の無接点電力伝送コイル２１，２１ＷＤにおいては、電線４０が巻回された平面コイルの内周部３７の中央穴部分を略々塞ぐように磁性体層４５，１００が形成され、また、図１９〜図２１にて説明した実施形態の無接点電力伝送コイル２１ＰＤにおいては、多層フレキシブルプリント基板の平面コイルの内周部５７に空けられた中央穴部分を略々塞ぐように磁性体層１０１が形成されている。したがって、それら各実施形態の無接点電力伝送コイルによれば、上記中央穴部の磁性体層により磁束を集中させることができ、磁路が効率良く形成されて多くの鎖交磁束が形成されることになるため、効率の良い電力伝送が可能となる。

ここで、磁路を効率良く形成するためには、前述したように、上記中央穴部分を略々完全に塞ぐように磁性体層を形成することが望ましいが、例えば、磁性体層の塗布時に平面コイルを治具に固定する際の位置決め用穴として当該中央穴部分を用いたり、或いは、無接点電力伝送コイルを携帯電話端末等へ組み込む際の位置決め用穴として中央穴部分を用いるような場合には、上記磁性体層にて中央穴部分の全てを塞ぐようにせずに、磁性体層を中央穴部分の途中（平面コイルの厚み方向の途中）までに留めるようにして形成してもよい。

図２２及び図２３には、例えば多層フレキシブルプリントの平面コイルに空けられた中央穴部分の途中まで磁性体層１０１が形成された無接点電力伝送コイルの概略構成を示す。なお、図２２は、この例の無接点電力伝送コイルの概略断面図を、図２３は図２２中の楕円Ｅ８で囲った部分を拡大して示している。

〔無接点電力伝送コイルの磁性体層形成装置及び磁性体層形成工程の説明〕
以下、上述のように磁性体溶液を塗布することにより平面コイルの平面部及び側面部に磁性体層を形成する磁性体層形成装置の構成、及び、その磁性体層形成装置における磁性体層形成工程について説明する。なお、以下の説明では、電線４０が渦巻き状に巻回された平面コイルに対して磁性体溶液を塗布する場合の磁性体層形成装置及び磁性体層形成工程を例に挙げて説明する。

図２４〜図３２には、磁性体溶液を注入することにより、平面コイルの平面部及び側面部に磁性体層を形成可能とした磁性体層形成装置１２０の主要部の概略構成及び磁性体層形成工程の概要を示す。なお、図２４，図２６〜図３１には磁性体層形成装置１２０を側面側から見た概略断面図を、図２５には平面コイルが装填される側から見た磁性体層形成装置１２０の概略正面図を示している。また、図３２には、本実施形態の磁性体層形成工程により平面コイルに磁性体層が形成された状態を示している。なお、図２４〜図３２の複数の押出ピン部（押出ピン頭部１２２，押出ピン棒部１２３，押出ピン用穴部１２６）の個数，配置及び形状は一例であり、本発明はこの例に限定されるものではない。

図２４〜図３１において、平面コイル装填部１２１は、電線４０が渦巻き状に巻回された平面コイルが位置決めされて当該平面コイルの一方の平面部側が載置される底面部と、平面コイルの外周形状に略々相似していると共に当該平面コイルの外周部３８の直径よりも所定長だけ大きい径の内壁部１２７とを有し、さらに、その平面コイルの厚み分よりも十分に深い所定深さを有する略々円筒状の窪み部となされている。なお、当該平面コイル装填部１２１における上記所定長は、平面コイルの外周部３８の電線４０の外周側（平面コイルの側面部）に塗布されることになる磁性体層の厚みを決める値となり、上記所定深さは、平面コイルの平面部の電線４０上に塗布される磁性体層の厚みを決める値となっている。また、当該平面コイル装填部１２１の円筒状の窪み部底面部分の中央部には、平面コイルの装填位置を決めると共に、当該平面コイルが装填された時に、その平面コイルの内周部３７に略々密着可能な径（内周部３７の直径よりも僅かに小さい径）の外周部１２４Ｃを有し且つ平面コイルの厚み分よりも所定厚み分だけ低くなされた円柱状の突起部１２４が設けられている。なお、当該平面コイル装填部１２１における上記所定厚みは、平面コイルの内周部３７を塞ぐように塗布される磁性体層の厚みを決める値となる。また、平面コイル装填部１２１の内壁部１２７近傍の底面部分には、平面コイルの装填位置を決めると共に、当該平面コイルが装填された時に、その平面コイルの外周部３８側の電線４０が当該底面部分と接する円状の接触位置から、その平面コイルの外周部３８端までの電線４０の外周部分までの間が、略々密着するような曲線形状を有し且つ平面コイルの厚み分よりも所定厚み分だけ低くなされた円形突起部１２５が形成されている。なお、当該平面コイル装填部１２１における上記所定厚みは、平面コイルの平面部に塗布された磁性体層の面位置から当該平面コイルの外周部３８側における磁性体層の高さを決める値となる。

また、平面コイル装填部１２１の底面部分には、複数の押出ピン部が設けられている。上記複数の各押出ピン部は、それぞれ押出ピン頭部１２２と押出ピン棒部１２３と押出ピン用穴部１２６とからなる。

上記押出ピン用穴部１２６は、例えば円筒形状となされており、上記平面コイル装填部１２１の底面部分から当該磁性体層形成装置１２０の底部まで貫通するようになされている。上記押出ピン頭部１２２は、上記平面コイル装填部１２１の底面部分における上記押出ピン用穴部１２６の径よりも僅かに小さい径で且つ上記押出ピン用穴部１２６の内壁面と摺動する外周部を有する円柱形状となされている。なお、図２４等の例の場合、押出ピン用穴部１２６の円筒形状の直径は、上記平面コイル層装填部１２１の底面部から当該磁性体層形成装置１２０の底部まで同じ径となされているが、例えば、上記平面コイル装填部１２１の底部の上記押出ピン頭部１２２が嵌め込まれている部分よりも下側（磁性体層形成装置１２０の底部側）の径については、上記押出ピン頭部１２２の外周部直径よりも小さい径（で且つ押出ピン棒部１２３の径よりも十分大きい径）にすることにより、押出ピン頭部１２２の頭頂部面位置が上記平面コイル装填部１２１の底面部面位置と略々同じになるような面位置決めを可能にすると同時に、押出ピン頭部１２２が磁性体層形成装置１２０の底部側へ抜け落ちるのを防止するようにしてもよい。上記押出ピン棒部１２３は、一方の端部が上記押出ピン頭部１２２の裏面（平面コイル装填部１２１の底面側とは反対側となる面）に固定され、他方の端部が当該磁性体層形成装置１２０の底部よりも突き出すようになされた棒状部材により形成されている。また、本実施形態の磁性体層形成装置１２０において、上記押出ピン棒部１２３の他方の端部は、図示しない押出機により、必要に応じて当該押出ピン棒部１２３を上記平面コイル装填部１２１側へ押出可能となされている。

上述したような構成を備えた本実施形態の磁性体層形成装置１２０において、電線４０が渦巻き状に巻回された平面コイルに磁性体溶液を塗布して磁性体層を形成する場合、先ず、第１の工程として、図２６及び図２７に示すように、各押出ピン頭部１２２の頭頂部面位置が上記平面コイル装填部１２１の底面部面位置と略々同じになるような面位置決めがなされた状態で、上記平面コイルの内周部３７が当該平面コイル装填部１２１の円柱状突起部１２４の外周部１２４Ｃに略々密着するように嵌め込まれると同時に、平面コイルの外周部３８が平面コイル装填部１２１の円形突起部１２５の曲線形状に略々密着するように嵌め込まれる。

次に、第２の工程として、図２８及び図２９に示すように、上記平面コイルが装填された状態の平面コイル装填部１２１の開口部上には磁性体溶液注入機が配設される。そして、当該第２の工程では、平面コイル装填部１２１の開口部上で上記磁性体溶液注入機１３０を移動させつつ、上記平面コイル装填部１２１内へ磁性体溶液１３１を所定量だけ注入する。なお、当該第２の工程にて磁性体溶液注入機１３０により注入される磁性体溶液１３１の所定量は、後工程である圧縮成型工程と乾燥工程後の平面コイル上の磁性体層の厚さを決める量となっている。

次に、第３の工程として、図３０及び図３１に示すように、平面コイル装填部１２１の内壁部１２７の径よりも僅かに小さい径で且つ当該平面コイル装填部１２１の内壁部１２７の壁面と摺動する外周部を有する例えば円柱形状となされている圧縮成型機１３２により、上記平面コイル装填部１２１内の磁性体溶液１３１が、当該平面コイル装填部１２１の底面部から所定の高さ（深さ）になるまで圧縮成型される。なお、当該第３の工程にて上記圧縮成型機１３２により圧縮成型された後の磁性体溶液１３１の所定高さ（深さ）は、後工程である乾燥工程後の平面コイル上の磁性体層の厚さを決める量となっている。そして、上記所定高さまでの圧縮成型が完了すると上記圧縮成型機１３２は取り外され、その後、図示しない押出機により、上記押出ピン棒部１２３の他方の端部が上記平面コイル装填部１２１側へ押し出される。これにより、圧縮成型された磁性体溶液１３１が塗布された状態の平面コイルが平面コイル装填部１２１から取り出されることになる。

次に、上記取り出された平面コイルは、第４の工程である乾燥工程に送られる。当該乾燥工程では、上記平面コイル上に塗布された状態の磁性体溶液１３１が、乾燥機１３３により乾燥処理される。当該乾燥処理にて上記磁性体溶液の揮発性物質が蒸発することにより、フェライト粉又は磁性金属粉末が平面コイル上に密着した状態で残り、磁性体層１００が形成されることになる。

図２４〜図３２の例は、磁性体溶液注入機１３０により磁性体溶液を注入して磁性体層を形成する装置及び工程を挙げたが、本発明の磁性体層形成装置は、以下の図３３及び図３４に示すように、スクリーン塗布法を用いて磁性体溶液を塗布することにより、平面コイルの平面部及び側面部に磁性体層を形成することも可能である。図３３及び図３４は磁性体層形成装置１２０を側面側から見た概略断面図を示している。

当該スクリーン塗布法による磁性体層を形成する場合において、平面コイル装填部１２１に平面コイルを装填する第１の工程と、上記平面コイル装填部１２１内の磁性体溶液を圧縮成型機１３２により圧縮成型した後に取り出す第３の工程と、上記取り出された平面コイル上に塗布されている状態の磁性体溶液を乾燥させて磁性体層を蒸着した状態で形成する第４の工程については、前述同様でありここではそれら工程の図示及び説明については省略する。

スクリーン塗布法による磁性体層を形成する場合、第２の工程として、図３３及び図３４に示すように、上記平面コイルが装填された状態の平面コイル装填部１２１の開口部上には、多孔スクリーン１３５と磁性体溶液吐出機１３６及びヘラ機構１３７が配設される。多孔スクリーン１３５は、多数の微細な孔が空けられた板状器具であり、上記平面コイル装填部１２１の開口部上を覆うように被せて配置される。当該第２の工程では、次に、上記平面コイル装填部１２１上の被せられた多孔スクリーン１３５上に、上記磁性体溶液吐出機１３６から磁性体溶液が吐出される。また、第２の工程では、上記ヘラ機構１３７を上記多孔スクリーン１３５上で移動させることで、上記磁性体溶液吐出機１３６から多孔スクリーン１３５上に吐出された状態の磁性体溶液を、当該多孔スクリーン１３５の微細孔部へ塗り込んで、その微細孔部から平面コイル装填部１２１内へ滴下させる。これにより、多孔スクリーン１３５の微細孔部を通った磁性体溶液は、上記平面コイル装着部１２１内に満遍なく注入されることになる。この第２の工程の後は、前述同様の第３の工程に移行する。

〔磁性体溶液と比透磁率の関係〕
前述した磁性体溶液を注入する手法の場合は、磁性体溶液注入機１３０により磁性体溶液が注入されるため、平面コイル上に形成される磁性体層の内部に粗密が生じてしまうことがあるが、装置構成と工程は非常に簡易になり、また、磁性体溶液内の磁性体粉として、比透磁率を上げるのに非常に有効な粒子径の大きな磁性体粉を使用することが可能となる。

一方、上述のスクリーン塗布法を採用した場合、装置構成と工程は多少増加し、またスクリーンを通過する磁性体粒子の大きさと磁性体溶液塗布時の粘度に或る程度の制限はあるが、平面コイル上に形成される磁性体層の内部には粗密が生じ難く均一な磁性体層を形成可能となるため、比透磁率が或る程度低くてもよい場合には非常に有効となる。

図３５〜図３７には、本実施形態において磁性体層の比透磁率の値を決める際に測定した、平面コイル間のブリッジ結合磁路とその出力電圧及び伝送効率の関係を示す。なお、図３５〜図３７中の点線ＢＲはブリッジ結合磁路における出力電圧と出力電流の特性曲線を、図中の二点鎖線ＯＶは出力電圧の変化曲線を、図中の一点鎖線ＥＦは伝送効率の特性曲線を示している。また、図３５は透磁率が「３０」の磁性体層の例を、図３６は透磁率が「５０」の磁性体層の例を、図３７は透磁率が「７０」の磁性体層の例を示している。

ここで、例えば携帯電話端末の急速充電を行う用途の場合、出力電圧は約４．５Ｖ〜５．５Ｖ、出力電流は約０．４Ａ〜０．６Ａが必要であり、磁性体層としては透磁率が高いものを使用する必要がある。このため、本実施形態では、これら図３５〜図３７の特性曲線と、携帯電話端末とクレードル間の無線点電力伝送にて必要とされる出力電圧及び出力電流値を基に、上記磁性体層形成装置及び磁性体層形成工程において塗布する磁性体溶液として、平面コイル上に形成後の磁性体層の比透磁率が少なくとも「５０」以上となるように、バインダ溶剤に対する磁性体の濃度を調整したものを用いることとしている。

上述した実施形態の説明は、本発明の一例である。このため、本発明は上述した各実施形態に限定されることなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることはもちろんである。

上述の実施形態では、無接点電力伝送コイルの薄型化について携帯電話端末２を例に挙げて説明したが、クレードル１にも本発明は適用可能である。また、本実施形態では無接点電力伝送コイルは送電側或いは受電側の何れか一方の機能のみを有している例を挙げたが、送電側と受電側の両方の機能を備えた無接点電力伝送コイルにも本発明は適用可能である。

また、本実施形態では、携帯電話端末２とクレードル１の組み合わせを例に挙げたが、本発明はそれらに限定されず、例えばＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等の各種の携帯端末とそのクレードルとの組み合わせや、非接触型ＩＣカードとそのリーダライタなどに用いられる平面のコイルにも適用可能である。

本発明実施形態の携帯電話端末とクレードルの主要部の概略的な内部構造を示す図である。 平面コイルの平面部上にのみ磁性シートが貼り付けられた携帯電話端末側及びクレードル側の両無接点電力伝送コイルが近接配置されている時の当該コイル近傍部分の概略的な断面図である。 図２の一部を拡大すると共に両コイルにより形成される磁束の流れを示す図である。 平面コイルの平面部よりも大きい磁性シートが平面部上にのみ貼り付けられた携帯電話端末側及びクレードル側の両無接点電力伝送コイルが近接配置されている時の当該コイル近傍部分の概略的な断面図である。 図４の一部を拡大すると共に両コイルにより形成される磁束の流れを示す図である。 平面コイルの平面部よりも大きい磁性シートが平面部と筐体等の壁面部を覆うように貼り付けられた携帯電話端末側及びクレードル側の両無接点電力伝送コイルが近接配置されている時の当該コイル近傍部分の概略的な断面図である。 図６の一部を拡大すると共に両コイルにより形成される磁束の流れを示す図である。 無接点電力伝送による出力電圧と出力電流の特性比較を行うための特性比較測定回路を示すブロック回路図である。 図６及び図７の構成例（条件Ｊ１）の無接点電力伝送コイルと、図４及び図５の構成例（条件Ｊ２）の無接点電力伝送コイルについて、出力電圧と出力電流の特性を比較して示す図である。 図６及び図７の構成例（条件Ｊ１）の無接点電力伝送コイルと、図４及び図５の構成例（条件Ｊ２）の無接点電力伝送コイルについて、出力電流と電力伝送効率の特性を比較して示す図である。 平面コイルの平面部及び側面部に磁性体層を塗布により形成した本実施形態の携帯電話端末側及びクレードル側の両無接点電力伝送コイルが近接配置されている時の当該コイル近傍部分の概略的な断面図である。 図１１の一部を拡大すると共に両コイルにより形成される磁束の流れを示す図である。 平面コイルの内周部の電線端部が当該平面コイルの上（若しくは下）を通って外周部側に引き出されるようになされた本実施形態の無接点電力伝送コイルの概略的な断面図である。 図１３の一部を拡大して示す図である。 電線を渦巻き状に巻回した平面コイルを、その平面コイルに略々合致した形状のフレキシブルプリント基板上に貼り付けた状態の無接点電力伝送コイルを正面から見た概略図である。 図１５の平面コイルが貼り付けられていない状態のフレキシブルプリント基板を正面から見た概略図である。 図１５の平面コイルの平面部と側面部に磁性体層を形成した状態の無接点電力伝送コイルの概略断面図である。 図１７の無接点電力伝送コイルの一部拡大図である。 渦巻き状の導体パターンからなる平面コイルパターンに略々合致した形状の多層フレキシブルプリント基板を有する無接点電力伝送コイルを正面から見た概略図である。 図１９の多層フレキシブルプリント基板の平面コイルの平面部と側面部に磁性体層を形成した状態の無接点電力伝送コイルの概略断面図である。 図２０の無接点電力伝送コイルの一部拡大図である。 渦巻き状の導体パターンからなる平面コイルパターンに略々合致した形状の多層フレキシブルプリント基板の平面コイル内周部に空けられた穴の途中まで磁性体層が形成された状態の無接点電力伝送コイルの概略断面図である。 図２２の無接点電力伝送コイルの一部拡大図である。 磁性体溶液を注入することにより平面コイルの平面部及び側面部に磁性体層を形成可能とした本実施形態の磁性体層形成装置の主要部を側面側からみた概略的な断面図である。 平面コイルが装填される側から見た磁性体層形成装置の概略的な正面図である。 本実施形態の磁性体層形成装置の平面コイル装填部に平面コイルが装填されつつある状態を示す図である。 本実施形態の磁性体層形成装置の平面コイル装填部に平面コイルが完全に装填された状態を示す図である。 本実施形態の磁性体層形成装置の平面コイル装填部に磁性体溶液が注入されつつある状態を示す図である。 本実施形態の磁性体層形成装置の平面コイル装填部に磁性体溶液が完全に注入された状態を示す図である。 本実施形態の磁性体層形成装置の平面コイル装填部に注入された磁性体溶液が圧縮成型されつつある状態を示す図である。 本実施形態の磁性体層形成装置の平面コイル装填部に注入された磁性体溶液が完全に圧縮成型された後の状態を示す図である。 本実施形態の磁性体溶液が塗布された平面コイルの乾燥処理工程を示す図である。 本実施形態の磁性体層形成装置の平面コイル装填部に多孔スクリーンが配置された状態を示す図である。 本実施形態の磁性体層形成装置の平面コイル装填部に多孔スクリーンを通じて磁性体溶液が塗布されている状態を示す図である。 透磁率が「３０」の磁性体層が形成された場合の平面コイル間のブリッジ結合磁路とその出力電圧及び伝送効率の関係を示す特性図である。 透磁率が「５０」の磁性体層が形成された場合の平面コイル間のブリッジ結合磁路とその出力電圧及び伝送効率の関係を示す特性図である。 透磁率が「７０」の磁性体層が形成された場合の平面コイル間のブリッジ結合磁路とその出力電圧及び伝送効率の関係を示す特性図である。 渦巻き状に巻回された電線の内周側の電線端部が、その渦巻き状に巻回された電線部の上若しくは下を通って外周側に引き出される従来の平面コイルを正面から見た概略図である。 図３８の平面コイルの概略断面図である。

符号の説明

１ クレードル、２ 携帯電話端末、１０ クレードル側の無接点電力伝送コイル、１１ 制御基板部、１２ 電源コード、１３ クレードルの筐体壁、２０ バッテリ蓋、２１ 携帯電話端末側の無接点電力伝送コイル、２２ バッテリ、２３ 回路基板、２５ バッテリ蓋の壁、３１，５１ 第一の外部接続端子部、３２，５２ 第二の外部接続端子部、３３，５３ 第一の内部導体パターン、３４，５４ 第二の内部導体パターン、３５ 第二のコイル接点部、３６ 第一のコイル接点部、３７，５７ 平面コイル内周部、 ３８，５８ 平面コイル外周部、３９，５９ 突出部、４０ 渦巻き状に巻回された電線、４３Ｃ，４４Ａ，４６Ｂ 携帯電話端末側の接着シート、４５，１００，１０１ 磁性体層、５５ 第二のスルーホール、５６ 第１のスルーホール、６１ スルーホール、６０ 渦巻き状の導体パターン、６２ 表面絶縁層、６３ａ ６３ｂ，６３，ｃ６３ｄ 接着層及び層間絶縁層、６４ａ 第一層目基板、６４ｂ 第二層目基板、６４ｃ 第三層目基板、６４ｄ 第四層目基板、６５ 絶縁層、８０ クレードルの渦巻き状に巻回された電線、 ８３Ｃ，８４Ａ，８６Ｂ クレードル側の磁性シート、９０ フレキシブルプリント基板、１２０ 磁性体層形成装置、１２１ 平面コイル装填部、１２２ 押出ピン頭部、１２３ 押出ピン棒部、１２４ 平面コイル装填部底面部の円柱状突起部、１２５ 平面コイル装填部底面部の円形突起部、１２６ 押出ピン用穴部、１２７ 平面コイル装填部の内壁部、１３０ 磁性体溶液注入機、１３２ 圧縮成型機、１３３ 乾燥機、１３５ 多孔スクリーン、１３６ 磁性体溶液吐出機、１３７ ヘラ機構

Claims (30)

1. 線状導体を略々同一平面内に渦巻き状に巻回して形成された平面コイルと、
   磁性体粒子がバインダ溶剤中に混入された液状の磁性体溶液を、上記平面コイルの一方の平面部及び当該平面コイルの側面部を覆うように塗布して形成された磁性体層とを有する、
   ことを特徴とする無接点電力伝送コイル。
2. 上記平面コイルは、単線又は撚り線からなる線状導体を略々同一平面内に渦巻き状に巻回して形成されていることを特徴とする請求項１記載の無接点電力伝送コイル。
3. 第一，第二の外部接続端子部と、上記渦巻き状に巻回された線状導体の内周側端部に接続される第一の接点部と、上記渦巻き状に巻回された線状導体の外周側端部に接続される第二の接点部と、上記第一の接点部と第一の外部接続端子部とを接続する第一の導体パターンと、上記第二の接点部と第二の外部接続端子部とを接続する第二の導体パターンとが形成されたフレキシブルプリント基板を有し、
   上記平面コイルの他方の平面部が上記フレキシブルプリント基板の表面上に貼り付けられていることを特徴とする請求項２記載の無接点電力伝送コイル。
4. 上記平面コイルは、渦巻き状の導体パターンが各々形成され且つ当該渦巻き状の導体パターンの外周形状に略々合わせた形状となされた複数の積層されたフレキシブルプリント基板と、上記積層されたフレキシブルプリント基板の各層の導体パターンの内周部のパターン端部をそれぞれ電気的に接続する第一のスルーホールと、上記積層されたフレキシブルプリント基板の各層の導体パターンの外周部のパターン端部をそれぞれ電気的に接続する第二のスルーホールとを有し、
   各層のフレキシブルプリント基板のうち一層のフレキシブルプリント基板は、第一，第二の外部接続端子部と、上記第一のスルーホールと上記第一の外部接続端子部を電気的に接続する第一の導体パターンと、上記第二のスルーホールと上記第二の外部接続端子部を電気的に接続する第二の導体パターンとを有することを特徴とする請求項１記載の無接点電力伝送コイル。
5. 上記平面コイルは、上記渦巻き状に巻回された線状導体の内周部に中央穴部を有し、
   上記磁性体溶液を上記平面コイルの上記中央穴部を塞ぐように塗布して形成された磁性体層を有することを特徴とする請求項１記載の無接点電力伝送コイル。
6. 二次電池と、
   線状導体を略々同一平面内に渦巻き状に巻回して形成された平面コイルと、磁性体粒子がバインダ溶剤中に混入された液状の磁性体溶液を上記平面コイルの一方の平面部及び当該平面コイルの側面部を覆うように塗布して形成された磁性体層とを有する無接点電力伝送コイルと、
   上記無接点電力伝送コイルを通じて受電した電力を上記二次電池へ充電する制御を行う充電制御回路とを備える、
   ことを特徴とする携帯端末。
7. 上記無接点電力伝送コイルの平面コイルは、単線又は撚り線からなる線状導体を略々同一平面内に渦巻き状に巻回して形成されていることを特徴とする請求項６記載の携帯端末。
8. 上記無接点電力伝送コイルは、第一，第二の外部接続端子部と、上記渦巻き状に巻回された線状導体の内周側端部に接続される第一の接点部と、上記渦巻き状に巻回された線状導体の外周側端部に接続される第二の接点部と、上記第一の接点部と第一の外部接続端子部とを接続する第一の導体パターンと、上記第二の接点部と第二の外部接続端子部とを接続する第二の導体パターンとが形成されたフレキシブルプリント基板を有し、上記平面コイルの他方の平面部が上記フレキシブルプリント基板の表面上に貼り付けられていることを特徴とする請求項７記載の携帯端末。
9. 上記無接点電力伝送コイルの平面コイルは、渦巻き状の導体パターンが各々形成され且つ当該渦巻き状の導体パターンの外周形状に略々合わせた形状となされた複数の積層されたフレキシブルプリント基板と、上記積層されたフレキシブルプリント基板の各層の導体パターンの内周部のパターン端部をそれぞれ電気的に接続する第一のスルーホールと、上記積層されたフレキシブルプリント基板の各層の導体パターンの外周部のパターン端部をそれぞれ電気的に接続する第二のスルーホールとを有し、各層のフレキシブルプリント基板のうち一層のフレキシブルプリント基板は、第一，第二の外部接続端子部と、上記第一のスルーホールと上記第一の外部接続端子部を電気的に接続する第一の導体パターンと、上記第二のスルーホールと上記第二の外部接続端子部を電気的に接続する第二の導体パターンとを有することを特徴とする請求項６記載の携帯端末。
10. 上記無接点電力伝送コイルの平面コイルは、上記渦巻き状に巻回された線状導体の内周部に中央穴部を有し、上記磁性体溶液を上記平面コイルの上記中央穴部を塞ぐように塗布して形成された磁性体層を有することを特徴とする請求項６記載の携帯端末。
11. 二次電池を備えた所定の携帯端末が載置される端末載置台と、
    線状導体を略々同一平面内に渦巻き状に巻回して形成された平面コイルと、磁性体粒子がバインダ溶剤中に混入された液状の磁性体溶液を上記平面コイルの一方の平面部及び当該平面コイルの側面部を覆うように塗布して形成された磁性体層とを有してなり、上記所定の携帯端末に搭載されているコイルとの間の電磁誘導を利用して、非接触により当該携帯端末の二次電池を充電するための電力伝送を行う無接点電力伝送コイルと、
    上記無接点電力伝送コイルへの電力供給を制御する電力供給制御部とを有する、
    ことを特徴とする端末充電装置。
12. 上記無接点電力伝送コイルの平面コイルは、単線又は撚り線からなる線状導体を略々同一平面内に渦巻き状に巻回して形成されていることを特徴とする請求項１１記載の端末充電装置。
13. 上記無接点電力伝送コイルは、第一，第二の外部接続端子部と、上記渦巻き状に巻回された線状導体の内周側端部に接続される第一の接点部と、上記渦巻き状に巻回された線状導体の外周側端部に接続される第二の接点部と、上記第一の接点部と第一の外部接続端子部とを接続する第一の導体パターンと、上記第二の接点部と第二の外部接続端子部とを接続する第二の導体パターンとが形成されたフレキシブルプリント基板を有し、上記平面コイルの他方の平面部が上記フレキシブルプリント基板の表面上に貼り付けられていることを特徴とする請求項１２記載の端末充電装置。
14. 上記無接点電力伝送コイルの平面コイルは、渦巻き状の導体パターンが各々形成され且つ当該渦巻き状の導体パターンの外周形状に略々合わせた形状となされた複数の積層されたフレキシブルプリント基板と、上記積層されたフレキシブルプリント基板の各層の導体パターンの内周部のパターン端部をそれぞれ電気的に接続する第一のスルーホールと、上記積層されたフレキシブルプリント基板の各層の導体パターンの外周部のパターン端部をそれぞれ電気的に接続する第二のスルーホールとを有し、各層のフレキシブルプリント基板のうち一層のフレキシブルプリント基板は、第一，第二の外部接続端子部と、上記第一のスルーホールと上記第一の外部接続端子部を電気的に接続する第一の導体パターンと、上記第二のスルーホールと上記第二の外部接続端子部を電気的に接続する第二の導体パターンとを有することを特徴とする請求項１１記載の端末充電装置。
15. 上記無接点電力伝送コイルの平面コイルは、上記渦巻き状に巻回された線状導体の内周部に中央穴部を有し、上記磁性体溶液を上記平面コイルの上記中央穴部を塞ぐように塗布して形成された磁性体層を有することを特徴とする請求項１１記載の端末充電装置。
16. 線状導体を略々同一平面内に渦巻き状に巻回して形成された平面コイルの他方の平面部側が載置される底面部と、当該平面コイルの少なくとも外周部の直径よりも大きい内壁部とを有し、且つ上記平面コイルの厚み分よりも深い窪み形状となされた平面コイル装填部と、
    上記平面コイル装填部に上記平面コイルが装填された状態で、磁性体粒子がバインダ溶剤中に混入された液状の磁性体溶液を上記平面コイル装着部の開口部分から塗布することにより、上記平面コイルの一方の平面部及び当該平面コイルの側面部を覆う磁性体層を形成する磁性体溶液塗布部とを有する、
    ことを特徴とする平面コイルの磁性体層形成装置。
17. 上記平面コイル装填部の底面部には、上記平面コイルの装填位置を決めるための位置決め用突起部が設けられていることを特徴とする請求項１６記載の平面コイルの磁性体層形成装置。
18. 上記磁性体溶液塗布部により上記平面コイルの一方の平面部及び当該平面コイルの側面部を覆うように塗布された磁性体溶液を圧縮する圧縮成型機を有することを特徴とする請求項１６記載の平面コイルの磁性体層形成装置。
19. 上記平面コイル装填部の上記底面部側に設けられ、当該平面コイル装填部に装填された平面コイルを上記底面部側から押し出して取り出すための平面コイル押出部を有することを特徴とする請求項１６記載の平面コイルの磁性体層形成装置。
20. 上記平面コイル装填部から取り出された平面コイル上に塗布された磁性体溶液を乾燥させる乾燥機を有することを特徴とする請求項１９記載の平面コイルの磁性体層形成装置。
21. 上記磁性体溶液塗布部は、上記平面コイル装填部の開口部分から上記磁性体溶液を注入する磁性体溶液注入機を有することを特徴とする請求項１６記載の平面コイルの磁性体層形成装置。
22. 上記磁性体溶液塗布部は、多数の微細な孔が空けられた多孔スクリーンと、上記平面コイル装填部の開口部分を覆うように配置された上記多孔スクリーン上に上記磁性体溶液を吐出する磁性体溶液吐出機と、上記多孔スクリーン上を移動して当該多孔スクリーン上に吐出された磁性体溶液を上記微細な孔へ塗り込むことにより当該微細な孔から磁性体溶液を平面コイル装填部内へ滴下させるヘラ機構とを有することを特徴とする請求項１６記載の平面コイルの磁性体層形成装置。
23. 上記磁性体溶液の上記磁性体粒子とバインダ溶剤の濃度は、比透磁率で５０以上となる濃度となされていることを特徴とする請求項１６記載の平面コイルの磁性体層形成装置。
24. 線状導体を略々同一平面内に渦巻き状に巻回して形成された平面コイルの他方の平面部側が載置される底面部と、当該平面コイルの少なくとも外周部の直径よりも大きい内壁部とを有し、且つ上記平面コイルの厚み分よりも深い窪み形状となされた平面コイル装填部へ上記平面コイルを装填する工程と、
    上記平面コイル装填部に上記平面コイルが装填された状態で、磁性体粒子がバインダ溶剤中に混入された液状の磁性体溶液を、磁性体溶液塗布部にて上記平面コイル装着部の開口部分から塗布することにより、上記平面コイルの一方の平面部及び当該平面コイルの側面部を覆う磁性体層を形成する工程とを有する、
    ことを特徴とする平面コイルの磁性体層形成方法。
25. 上記磁性体溶液塗布部により上記平面コイルの一方の平面部及び当該平面コイルの側面部を覆うように塗布された磁性体溶液を圧縮成型機により圧縮する工程を有することを特徴とする請求項２４記載の平面コイルの磁性体層形成方法。
26. 上記平面コイル装填部の上記底面部側に設けられた平面コイル押出部により、上記磁性体溶液が塗布された状態の平面コイルを、上記平面コイル想定部の底面部側から押し出して取り出す工程を有することを特徴とする請求項２４記載の平面コイルの磁性体層形成方法。
27. 上記平面コイル装填部から取り出された平面コイル上に塗布された磁性体溶液を乾燥機により乾燥させる工程を有することを特徴とする請求項２６記載の平面コイルの磁性体層形成方法。
28. 上記磁性体溶液を塗布する工程は、磁性体溶液注入機により、上記平面コイル装填部の開口部分から上記磁性体溶液を注入する工程を有することを特徴とする請求項２４記載の平面コイルの磁性体層形成方法。
29. 上記磁性体溶液を塗布する工程は、多数の微細な孔が空けられた多孔スクリーンを上記平面コイル装填部の開口部分を覆うように配置する工程と、磁性体溶液吐出機により上記多孔スクリーン上に上記磁性体溶液を吐出する工程と、ヘラ機構を上記多孔スクリーン上で移動させ、上記多孔スクリーン上に吐出された磁性体溶液を上記微細な孔へ塗り込むことで、当該微細な孔から磁性体溶液を上記平面コイル装填部内へ滴下させる工程とを有することを特徴とする請求項２４記載の平面コイルの磁性体層形成方法。
30. 上記磁性体溶液の上記磁性体粒子とバインダ溶剤の濃度は、比透磁率で５０以上となる濃度となされていることを特徴とする請求項２４記載の平面コイルの磁性体層形成方法。

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