JPH07231586A - コードレスパワーステーション - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 伝送電力の増大と変換効率の向上とを図り得
る薄型のコードレスパワーステーションを提供するこ
と。 【構成】 空隙を介して対向するコイルにおける出力側
部分の外側部に軟磁性材部を装着して作製したコードレ
スパワーステーションに対し、２次側電流Ｉ₂ を可変さ
せて電力の変換効率η及び２次側出力Ｐ₂ を測定したと
ころ、フェライト円板を装着しない空芯のものに比べて
フェライト円板を２次側又は１次及び２次の両側の外側
部に装着すると、変換効率η及び伝送能力が著しく向上
し、２次側又は１次及び２次の両側の外側部に装着する
と２次側出力Ｐ₂ が高く得られることが判った。特に、
フェライト円板を１次及び２次の両側の外側部に装着し
た場合には、２次側出力Ｐ₂ ，変換効率η共、顕著に向
上しているのが判った。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コイル間に生じる電磁
誘導作用により非接触で電力を伝送するコードレスパワ
ーステーションに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、空隙を介して対向させたコイル間
に生じる電磁誘導作用を利用して非接触に電力を伝送す
る方式は、コードレスパワーステーションと呼ばれてい
る。このコードレスパワーステーションは、１９９３年
度刊行の日本応用磁気学会誌［１７，４８５−４８８］
に開示されており、その利用例としては、非接触な電力
伝送を行い得ることから、例えば１９９１年度刊行の電
気学会論文誌［Ａ，１１１−Ａ，８０７］に開示されて
いるように、人工心臓の駆動装置への有効な電力供給手
段等としての研究が挙げられる。

【０００３】因みに、完全埋込型人工心臓用トランスに
は一対のコイルが使用され、そのトランスには薄型化が
要求されている。人工心臓の駆動装置のエネルギー伝送
用の磁性材料として、アモルファス磁性材を用いたトラ
ンスでは、その厚さが３ｍｍ程度になっているが、フェ
ライトを用いたポットコアタイプのものでは、トランス
の厚さが１５ｍｍ程度になっている。

【０００４】このようなコードレスパワーステーション
は、人工心臓の駆動装置への電力供給手段以外にも、例
えばマイクロコンピュータ，携帯型家電製品等への電力
供給や充電，機能的電気刺激（ＦＥＳ；Ｆｕｎｃｔｉｏ
ｎａｌ ＥｒｅｃｔｒｉｃＳｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ）に
も応用可能である。こうした各分野での応用は、安全で
融通性の高いシステムが構築できるため、工業上有益で
あり、非常に重要視されている。

【０００５】特に機能的電気刺激は、神経系や筋肉系に
電気的刺激を与えることにより、損傷を受けた感覚機
能，運動機能を回復させるというものである。一般に従
来の神経系や筋肉系に対する電気的刺激を与える方法と
しては、表面電極法，経皮的撚線電極法，埋め込み電極
法等が挙げられる。

【０００６】しかしながら、表面電極法では筋肉系を大
雑把に電気的に刺激するものであるため、個々の筋肉を
選択的に刺激できないという欠点がある。又、経皮的撚
線電極法の場合は皮膚を通して目的とする神経繊維に電
極を巻き付けたり、筋肉系に針状の電極を刺すものであ
り、感染症等の別な疾患を起こす原因となる可能性があ
るため、衛生的に厳しい管理が必要となってしまう。し
かも、経皮的撚線電極法の場合、患者の活動範囲が限ら
れ、リハビリに非常に時間がかってしまうという問題が
ある他、場合によっては回復の各段階で電極の付け替え
を行わなければならず、これが身体機能の回復を遅らせ
る要因となってしまう。

【０００７】そこで、こうした表面電極法や経皮的撚線
電極法の問題点を対策し得るものとして、埋め込み電極
法が注目されている。埋め込み電極法では非接触な信号
伝送システムの採用が検討されているが、従来の方法と
しては、フェライトポットコアを使用する方法や上述し
たコードレスパワーステーションを用いる方法が知られ
ている。後者の方法では、コードレスパワーステーショ
ンにおける対向するコイルの電源に接続された１次側
（入力側）を信号源に接続し代えて構成した非接触式信
号伝送装置が身体機能回復装置の一部として用いられ
る。

【０００８】ところで、一般的なＩＣカードは、カード
利用システムで運用されるもので、メモリ機能及び演算
機能を有し、機密保持機能も容易に持たせ得る等，機能
性の高さを特色としている。

【０００９】図１５は、従来のＩＣカードの基本構成を
示したものである。このＩＣカード８は、ＩＣモジュー
ル９，このＩＣモジュール９に供給する電力を制御する
電力制御部１１，この電力制御部１１に外部から電力を
導く電力受電用接触端子２４，及び外部機器との情報の
受渡しを行う為の信号入出力用接触端子２３等がリード
線２５，２６，２７によって接続された上、金属製や樹
脂製等の板状のケース１０内に収納された構成になって
いる。又、必要に応じて電力制御部１１には蓄電器２８
が蓄電制御部２９を介して接続され、携帯中のＩＣカー
ド８のメモリの電源用として使用される。このような構
成のＩＣカード８は、通常所有者が持ち運んで各所に配
置されたカードリーダライタに挿入して使用される。こ
のとき、ＩＣカード８はその接触端子２４か、或いは内
蔵する蓄電器２８からの電力を受け取り、固定機と所定
の信号を授受して動作が行われる。

【００１０】ここで、電力制御部１１用の蓄電器２８と
しては、使い捨て型の電池か，或いは充電型の２次電池
を消耗する度に交換する形式のものと、充電型の２次電
池を内蔵し，充電回路を持つカードリータライタや充電
台のような固定機上に係留して保管しているときに充電
し、携帯時に２次電池から放電して使用する形式のもの
とが使用されている。

【００１１】しかしながら、交換式の形式では使い捨て
型，充電型の何れの場合も取り替えが煩雑という問題が
ある他、保管中に完全に消耗してしまって使用したいと
きに使えない場合があるため、保管中の電池の管理が煩
雑となっている。

【００１２】そこで、こうした対策として、充電式の電
池を用いて電力供給用の接触端子が設けられた固定機
と、受電用の接触端子が設けられたＩＣカードとを組み
合わせ、カードリーダライタの固定機に挿入されたとき
や、充電用の固定機に載置されたときに接触端子を通し
てＩＣカードに電力を供給してＩＣモジュールを動作さ
せるか、或いは内蔵された蓄電器に充電することによ
り、必要なときにＩＣカードを持ち出して使用可能とな
るようにしている。

【００１３】又、一般的な携帯型電話機は、汎用的な電
話端末装置の送受話用部分を端末装置から分けて可搬型
の移動機とし、接続コードのない状態で持ち運びができ
るように内蔵する蓄電器の電力で動作する構造となって
おり、例えば親子式電話機の子機，ページング装置，携
帯無線電話機等の携帯型電話機が知られている。

【００１４】図１６は、従来の固定機及び移動機を組み
合わせた充電式の携帯型電話機の基本構成を示したもの
である。この携帯型電話機において、移動機３２には電
話機の一部又は全部に該当する移動機用端末装置３３が
搭載され、この移動機用端末装置３３には固定機４３の
アンテナ４２と交信するためのアンテナ３４が取り付け
られている。又、移動機用端末装置３３には携帯中にこ
れを駆動する電源としての蓄電制御部３５が接続され、
蓄電制御部３５は移動機３２において固定機４３と接す
る面に露出して設けられた受電用接触端子４８に接続さ
れている。更に、固定機４３には移動機３２との交信を
制御するための信号ライン４４を有する固定機用端末装
置４１が設けられ、固定機用端末装置４１には移動機３
２と交信するためのアンテナ４２が取り付けられてい
る。又、固定機４３の移動機３２が係留される所定の位
置には、移動機３２に電力を供給するための給電用接触
端子４７が設けられ、この給電用接触端子４７は固定機
４３に設けられた電源ライン４５を有する電源制御部４
６に接続されている。

【００１５】この携帯型電話機において、電源制御部４
６は各接触端子４７，４８を通して移動機３２の蓄電器
に充電し、必要に応じて直接的に移動機用端末装置３３
や固定機用端末装置４１にも電力を供給する。この受電
用接触端子４８が固定機４３の給電用接触端子４７と接
触して電気的に接続されると、固定機４３の電源制御部
４６から移動機３２の蓄電制御部４６へ接触点を通して
電力が供給され、この結果、蓄電制御部３５は蓄電され
る。

【００１６】このような携帯型電話機は、内蔵した蓄電
器の電力により動作するが、この蓄電器の場合も上述し
たＩＣカードにおける電力制御部１１用の蓄電器と全く
同じ形式のものが使用され、全く同じ問題を抱えてい
る。

【００１７】そこで、こうした対策として、充電式の電
池を用いて電力供給用の固定機と、送受話器を収容した
移動機とを組合せ、固定機に係留中に移動機に内蔵され
た蓄電器に充電することにより、必要なときに電源用の
接続コードを接続すること無く持ち出して使用可能とな
るようにしている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たコードレスパワーステーションの場合、アモルファス
磁性線材を用いて空芯を形成したコイルでは、非接触で
電力伝送できると共に、薄型化を実現しているが、伝送
電力が大きく取れなかったり、変換効率が低くなるとい
った大きな欠点がある。即ち、従来のコードレスパワー
ステーションの場合、低インピーダンス負荷用の伝送コ
イルは比較的容易に構成できるが、高インピーダンス負
荷用の伝送コイルを構成するためには、インダクタンス
を向上させるためにコイルの巻回数を増やさなければな
らず、こうした場合には巻線抵抗の増大によって信号伝
送レベルが低下されてしまう。

【００１９】又、フェライトポットコアを用いたコイル
の場合、伝送電力や変換効率に優れるが、その反面，ト
ランスの厚さを充分に薄型化できないという難点があ
る。従って、上述した機能的電気刺激分野における埋め
込み電極法に採用しようとすると、体内に埋め込むため
の高さが高くなり過ぎて適用が難しい。因みに、コード
レスパワーステーションを用いた非接触式信号伝送装置
もコードレスパワーステーション自体に上述したような
巻線抵抗の増大に伴う信号伝送レベルの低下の問題があ
るため、現状では非接触式信号伝送装置も身体機能回復
装置用としての適性が充分に図られていない。

【００２０】一方、従来のＩＣカードの場合、ＩＣカー
ドリーダライタや専用の充電台等の固定機からの給電の
ための電気的接続は、上述したように双方のケースの所
定の位置の表面に露出するように配置された接触端子と
の間で行われる。このように機械的な接触により電気的
接続を行っているので、接触端子には確実な接続を得る
べく、ばね構造等が採用されている。

【００２１】更に、従来の携帯型電話機の場合も、移動
機及び固定機の間の電気的接続は、上述したように双方
のケースの所定の位置の表面に露出するように配置され
た接触端子が互いに接触して行われる。このように、機
械的な接触により電気的接続を行っているので、確実な
接続を図るためには接触端子の一方にばね構造等が採用
されている。

【００２２】ところが、こうした構成では接触端子が外
部に露出しているので、そこに塵芥が付着したり、或い
は端子の表面が酸化すると、接触不良を起こして固定機
の上にＩＣカードや移動機を置いても充電が行われなく
なることがあり、この結果、必要なときに使用できなか
ったり、或いは接点で異常な発熱を起こして機器が破損
されてしまう危険がある。

【００２３】本発明は、かかる問題点を解決すべくなさ
れたもので、その技術的課題は、伝送電力の増大と変換
効率の向上とを充分に図り得る薄型のコードレスパワー
ステーションを提供することにある。

【００２４】又、本発明の他の技術的課題は、機能的電
気刺激分野における埋め込み電極法に有効に採用し得る
非接触式信号伝送装置を用いた身体機能回復装置を提供
することにある。

【００２５】更に、本発明の別な技術的課題は、接点の
腐蝕や汚染による接続不良を起こさずに固定機から安全
で確実に電力の供給を受けられる構造のＩＣカードや、
或いは接点の腐蝕や汚染による接続不良，接続による火
花放電等を起こさずに固定機から安全で確実に電力の供
給を受けられる構造の携帯型電話機を提供することにあ
る。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、空隙を
介して対向するコイルを含み、該対向するコイル間に生
じる電磁誘導作用を利用して非接触に電力を伝送するコ
ードレスパワーステーションにおいて、対向するコイル
は出力側部分及び入力側部分を含み、且つ少なくとも該
出力側部分の外側部に軟磁性材部を装着したコードレス
パワーステーションが得られる。

【００２７】又、本発明によれば、上記コードレスパワ
ーステーションにおいて、出力側部分にはコンデンサが
挿入されたコードレスパワーステーションが得られる。

【００２８】更に、本発明によれば、上記何れかのコー
ドレスパワーステーションにおいて、対向するコイルは
平面渦巻型コイルであり、軟磁性材部は軟磁性フェライ
ト板であるコードレスパワーステーションや、更に軟磁
性フェライト板は入力側部分及び出力側部分のそれぞれ
の外側部に装着されたコードレスパワーステーションが
得られる。

【００２９】加えて、本発明によれば、上記コードレス
パワーステーションにおいて、対向するコイルは複数の
平面渦巻型コイルを接続して複数の対向する組で構成さ
れると共に、それぞれ入力側部分及び出力側部分を含
み、軟磁性材部は軟磁性フェライト板であり、且つ少な
くとも該出力側部分の外側部に該軟磁性フェライト板を
装着したコードレスパワーステーションや、更に複数の
対向する組で構成される平面渦巻型コイルの該組におい
て隣接するもの同士は、磁束の向きが逆になるように接
続されたコードレスパワーステーション，或いは軟磁性
フェライト板は入力側部分及び出力側部分のそれぞれの
外側部に装着されたコードレスパワーステーションが得
られる。

【００３０】又、本発明によれば、これらの何れか一つ
のコードレスパワーステーションにおいて、軟磁性フェ
ライト板の厚さは０．１〜５．０［ｍｍ］の範囲である
コードレスパワーステーションが得られる。

【００３１】

【作用】本発明は、種々検討を重ねた結果、コイルの接
続個数及び接続方法，コイルに装着する磁性材料の種
類，磁性材料板の厚さ，出力側の回路等の構成等を選択
することにより、コードレスパワーステーションにおい
て著しい伝送電力の増大と変換効率の向上とを実現でき
ることを見い出したものである。そのための構成として
は、例えば対向する平面渦巻型コイルの出力側部分の外
側部に軟磁性材部を装着すること、対向する平面渦巻型
コイルの入力側部分及び出力側部分のそれぞれの外側部
に軟磁性材部を装着すること、複数の平面渦巻型コイル
を接続して複数の対向する組の構成とし、少なくとも出
力側部分の外側部に軟磁性材部を装着すること、複数の
対向する組で構成される平面渦巻型コイルの組において
隣接するもの同士の磁束の向きを逆になるように接続す
ること、平面渦巻型コイルの出力側部分にコンデンサを
挿入すること、装着する軟磁性材部として軟磁性フェラ
イト板の厚さを０．１〜５．０［ｍｍ］とすること等が
挙げられる。

【００３２】又、このようなコードレスパワーステーシ
ョンにおける出力側部分及びこれに接続された蓄電部を
含む移動装置と、入力側部分及びこれに接続された給電
部を含む固定装置とによって、固定装置の給電部から移
動装置の蓄電部へ電力供給を行うコードレスパワーステ
ーションシステムを構成し、様々な分野での応用を可能
にしている。

【００３３】例えば、ここでの移動装置をＩＣカードに
備えると共に、固定装置をカードリーダライタに備えた
ＩＣカードシステムでは、ＩＣカードにおける出力側
（２次側）の受電コイルとカードリーダライタにおける
入力側（１次側）の給電コイルとが構造的に別個に形成
され、使用時に所定の位置に非接触状態で近接して配置
されることで、受電コイル及び給電コイルが相互誘導状
態になって固定機及び移動機の間で電力供給が行われ
る。即ち、ＩＣカードと固定機との電気的接続が従来の
機械的接触に代えて非接触式となる。従って、このＩＣ
カードシステムでは機械的接点を持つことなく固定機か
らＩＣカードへ電力供給が可能となり、又コイル間の距
離を近づけたり離したりすることで充電をオンオフでき
る。これにより、受電回路の開閉時の火花や雑音の心配
もなく、ケース内に絶縁状態で収納できるので接点の腐
食の心配もなく、安全で常に正常に動作させ得るＩＣカ
ードを提供できる。因みに、このＩＣカードシステムに
おいても、受電コイルや給電コイルの外側部に軟磁性材
部が装着されていることで、給電コイルから受電コイル
への電力移送効率が改善され、システム全体の小型化も
可能となる。

【００３４】又、ここでの移動装置を備えた移動機と固
定装置を備えた固定機とから成る携帯電話機用システム
でも、移動機における出力側（２次側）の受電コイルと
固定機における入力側（１次側）の給電コイルとが構造
的に別個に形成され、使用時に所定の位置に非接触状態
で近接して配置されることで、受電コイル及び給電コイ
ルが相互誘導状態になって固定機及び移動機の間で電力
供給が行われる。従って、この携帯電話機用システムの
場合もＩＣカードシステムの場合と全く同様な作用効果
が得られる。更に、携帯電話機用システムでは移動機及
び固定機のそれぞれに互いの存在を検知し得るセンサを
配備することで、移動機への効率的な電力供給や管理が
可能となる。

【００３５】

【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明のコードレスパ
ワーステーションについて詳細に説明する。最初に、本
発明のコードレスパワーステーションの概要について簡
単に説明する。

【００３６】このコードレスパワーステーションは、空
隙を介して対向するコイル間に生じる電磁誘導作用を利
用して非接触に電力を伝送するもので、対向するコイル
は出力側部分及び入力側部分を含むもので、しかも少な
くとも出力側部分の外側部には軟磁性材部が装着されて
いる。この軟磁性材部は、後述するように、磁束漏れを
防止する効果がある。このようなコードレスパワーステ
ーションの場合、後述するように伝送電力の増大と変換
効率の向上とが顕著になる。

【００３７】ここで、対向するコイルについて、電源
（信号源）に接続される方のコイルを１次側（入力
側）、機器に接続される方のコイルを２次側（出力側）
とすれば、伝送電力の増大と変換効率の向上とを一層強
化するために、幾つかの異なるコードレスパワーステー
ションを構成することができる。

【００３８】例えば、対向するコイルが出力側部分を含
むものとすれば、その出力側部分にコンデンサを挿入す
る構成（図示せず）が挙げられる。又、図１に示すよう
に銅線Ｌ_c を用いて空芯を成すと共に、リード線３を有
するように形成した平面渦巻型コイル２を用いることに
より、対向するコイルを図２に示すように一対の平面渦
巻型コイル２ａ，２ｂとすると共に、軟磁性材部を軟磁
性フェライト板１とした上で、平面渦巻型コイルの出力
側部分２ａの外側部に軟磁性フェライト板１を装着した
構成としたり、或いは図３に示すように一対の平面渦巻
型コイル２ａ，２ｂにおける入力側部分２ｂ及び出力側
部分２ａのそれぞれの外側部に軟磁性フェライト板１
ｂ，１ａを装着した構成が挙げられる。

【００３９】その他にも、図４に示すように複数の平面
渦巻型コイルを接続して複数の対向する組を成し、それ
ぞれ入力側部分２ｂ，２ｂ´及び出力側部分２ａ，２ａ
´を含むように構成すると共に、少なくとも出力側部分
２ａ，２ａ´の外側部に大型の軟磁性フェライト板１´
を装着したコードレスパワーステーションや、更に図５
に示すように出力側部分２ａ，２ａ´及び入力側部分２
ｂ，２ｂ´のそれぞれの外側部に軟磁性フェライト板１
ａ´，１ｂ´を装着し、且つ複数の対向する組の平面渦
巻型コイルに関してそれらの組において隣接するもの同
士（２ａ，２ｂ並びに２ａ´，２ｂ´）を磁束の向きが
逆になるように接続した構成等も挙げられる。

【００４０】但し、これらのコードレスパワーステーシ
ョンで用いる軟磁性フェライト板の厚さは０．１〜５．
０［ｍｍ］とすることが好ましい。

【００４１】こうした幾つかのコードレスパワーステー
ションにおいて、出力側のコイル、又は入力側及び出力
側のコイルの外側部に軟磁性材部を装着することによっ
て伝送電力，変換効率等が向上する理由は、コイルより
発生した磁束が軟磁性材部を集中して通るようになるた
め、漏れ磁束の低減を図れるからである。又、装着する
軟磁性材部の磁性材料として軟磁性フェライトを使用し
た理由は、軟磁性フェライトは電気抵抗が高く、交流特
性が優れているからである。更に、軟磁性フェライト板
の厚さを０．１〜５．０［ｍｍ］の範囲に限定した理由
は、０．１ｍｍ以上とすると磁束を捕捉する効果が明ら
かに認められるが、５．０ｍｍ以上になると、薄型化へ
の効果が著しく低下するためである。加えて、対向する
コイルを平面渦巻型コイルとした理由は、複数の空芯コ
イルが同一平面上に密に配置されていると、それに対応
して磁束量の増加が生じるので、伝送電力の増加が図れ
るからである。

【００４２】一方、複数の平面渦巻型コイルを接続して
複数の対向する組で平面渦巻型コイルを構成した場合、
発生する磁束を全て同じ方向とする接続方法と、組にお
いて隣接するもの同士の磁束の向きを逆にする接続方法
とがある。後者の構成とすると、互いに磁束を強め合う
上、外部への漏れ磁束が少ないという利点があり、周囲
機器への影響も軽減できる。このような構成で平面渦巻
型コイルを密着させて配置すると、一次，二次間の相互
インダクタンスに加え、隣接しているコイル間の相互イ
ンダクタンスが有効に作用するため、伝送電力，変換効
率が顕著に向上される。因みに、コイルの出力側部分に
コンデンサを挿入すると変換効率が向上するが、これは
励磁のために消費される供給電力が低減されるためであ
る。又、このようなコードレスパワーステーションにお
ける１次側（入力側）を信号源に接続した構成とすれ
ば、非接触式信号伝送装置として機能する。

【００４３】以下は、上述したコードレスパワーステー
ション及び非接触式信号伝送装置に関し、その製造方法
を含めて幾つかの具体的な実施例を説明する。

【００４４】（実施例１）実施例１では、最初に化学組
成比がそれぞれ１４ＮｉＯ・６ＣｕＯ・３２ＺｎＯ・４
８Ｆｅ₂ Ｏ₃ （以下、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトＡ
と呼ぶ），１２ＮｉＯ・６ＣｕＯ・３２．５ＺｎＯ・４
９．５Ｆｅ₂ Ｏ₃ （以下、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライ
トＢと呼ぶ），及び３５．７ＭｎＯ・１１．０ＺｎＯ・
５３．３Ｆｅ₂ Ｏ₃ にＳｉＯ₂ ，ＣａＯを少量添加した
添加物（以下、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトと呼ぶ）となる
ように、酸化鉄（α−Ｆｅ₂ Ｏ₃ ），酸化ニッケル（Ｎ
ｉＯ），酸化第２銅（ＣｕＯ），酸化亜鉛（ＺｎＯ），
及び四三酸化マンガン（Ｍｎ₃ Ｏ₄ ）を原料粉末とし
て、ボールミルにて２０時間湿式混合した。

【００４５】次に、これらの原料混合粉末を大気中８０
０℃で２時間仮焼した後、ボールミルにて３時間湿式粉
砕し、成形用粉末とした。引き続き、この成形用粉末に
ＰＶＡを１ｗｔ％混合した後、外径約４０ｍｍ，厚さ約
３ｍｍとなるように、金型を使用して成形圧１［ｔｏｎ
／ｃｍ² ］で圧縮成形した。又、別途に焼結体の特性測
定用として、外径約２０ｍｍ，内径約１４ｍｍ，高さ約
７ｍｍのリング状に成形した。

【００４６】更に、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトＡ，
Ｂについては、大気中の徐熱，炉冷にて約１１００℃で
２時間保持して焼結した。Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトにつ
いては、０．５％酸素含有の窒素雰囲気中１２８０℃で
２時間保持して焼結した。次に、これらのスピネル型フ
ェライト焼結体を円板状に加工し、直径３５ｍｍ，厚さ
１ｍｍのフェライト円板を作製した。

【００４７】次に、これらのフェライト焼結体における
直流比抵抗ρ_DC及び比透磁率μに関する電磁特性を測定
した。但し、直流比抵抗ρ_DCはブリッジを使用し、比透
磁率μはインピーダンスアナライザーを使用して１００
ｋＨｚでの比透磁率μ_100kHzを測定した。この結果、Ｎ
ｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトＡは直流比抵抗ρ_DCが３×
１０⁹ ［Ω・ｍ］、比透磁率μ_100kHzが９７０であり、
Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトＢは直流比抵抗ρ_DCが８
×１０⁹ ［Ω・ｍ］、比透磁率μ_100kHzが２１００であ
り、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトは直流比抵抗ρ_DCが３×１
０² ［Ω・ｃｍ］、比透磁率μ_100kHzが２２５０であっ
た。

【００４８】一方、金属材料を使用した比較例として、
高周波特性に優れたアモルファス細線を準備した。この
アモルファス細線の電磁特性は直径が５０μｍのもので
比透磁率μ_100kHzが４００００である。このアモルファ
ス細線を４００本束ねたものを１５束放射状に配置し、
これらの外径が３５ｍｍ，厚さが２．５ｍｍになるよう
にアモルファス磁性線材を作製した。

【００４９】又、ドーナツ状の平面渦巻型コイルとし
て、直径１００μｍの銅線を１００本束ねたものを５タ
ーン巻線し、外径３０ｍｍ，内径１５ｍｍ，厚さ１．５
ｍｍに作製し、これらを対向させて電源に接続される方
を１次側（入力側）、電磁誘導で出力が発生する方を２
次側（出力側）とした。

【００５０】次に、これら平面渦巻型コイルを１ｍｍの
空隙を持たせて対向させ、対向する平面渦巻型コイルの
うちの空芯及び２次側，１次及び２次の両側の外側部に
それぞれ上述した各軟磁性フェライト，アモルファス磁
性線材を装着すると共に、更に２次側には純抵抗負荷を
接続して図２及び図３に示したような構成の各種コード
レスパワーステーションを作製した。

【００５１】そこで、これらの各コードレスパワーステ
ーションについて、電源周波数ｆ＝１００ｋＨｚ，１次
側電圧Ｖ₁ ＝４Ｖの一定条件下で、それぞれ２次側出力
（最大伝送電力）Ｐ₂ ，変換効率η［但し、η＝（出力
電力／入力電力）・１００］（％）を求めたところ、表
１に示すような結果となった。

【００５２】

【表１】

【００５３】表１からは、磁性材を装着すると磁性材を
装着しない空芯のものの場合に比べて明らかに２次側出
力Ｐ₂ ，変換効率ηは向上し、又磁性材のなかでもアモ
ルファス磁性線材に比べて軟磁性フェライトを使用した
方が格段に２次側出力Ｐ₂ 及び変換効率ηが向上するこ
とが判る。更に、軟磁性フェライトは２次側のみに装着
した場合よりも１次及び２次の両側に装着した場合の方
が各測定値共、明らかに高い値を示すことが判る。

【００５４】従って、表１からは、コイルに磁性材を装
着すること、少なくとも２次側コイルの外側に磁性材を
装着するか、好ましくは１次及び２次の両側のコイルの
外側に磁性材を装着すること、装着する磁性材料を軟磁
性フェライト板とすることを要件とすれば、コードレス
パワーステーションにおける伝送電力の増大と変換効率
の向上とに明らかな効果が認められるといえる。

【００５５】一方、ここで用いたＭｎ−Ｚｎ系フェライ
ト材に代えて別なＭｎ−Ｚｎ系フェライト材として、
０．８％酸素含有の窒素雰囲気中１２９０℃で２時間保
持して焼結したフェライト円板（直流比抵抗ρ_DCが３×
１０² ［Ω・ｃｍ］、比透磁率μ_100kHzが２３２０のも
の）を用いる以外は上述した場合と全く同様な条件下で
信号源に接続される方を１次側（入力側）、電磁誘導で
出力が発生する方を２次側（出力側）とする平面渦巻型
コイルを１ｍｍの空隙を持たせて対向させ、１対の平面
渦巻型コイルのうちの空芯及び２次側，１次及び２次の
両側の外側部にそれぞれ上述した各軟磁性フェライト，
アモルファス磁性線材を装着すると共に、更に２次側に
は純抵抗負荷を接続して各種非接触式信号伝送装置を作
製し、これらの各種非接触式信号伝送装置について、信
号源周波数ｆ＝１００ｋＨｚ，１次側電圧Ｖ₁ ＝２ｍＶ
の一定条件下で、それぞれ２次側出力（最大伝送電力）
Ｐ₂，変換効率η［但し、η＝（出力電力／入力電力）
・１００］（％）を求めたところ、表２に示すような結
果となった。

【００５６】

【表２】

【００５７】表２からは、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライ
ト材Ａ，Ｂ、及びＭｎ−Ｚｎ系フェライト材に関する変
換効率ηは８０％以上を示すが、アモルファス磁性線材
を用いた場合は変換効率ηが２０％以下と低くなること
が判った。即ち、ここでも装着する磁性材料を軟磁性フ
ェライト板とすれば、非接触式信号伝送装置における伝
送出力の増大と変換効率の向上とに明らかな効果が認め
られる。

【００５８】（実施例２）実施例２では、実施例１で作
製したＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトＡの円板を更に研
磨し、厚さが０．５ｍｍとなるようにした。

【００５９】次に、実施例１と同様な手順で得たドーナ
ツ状の対向する平面渦巻型コイルに対して、ここで作製
した厚さ０．５ｍｍのフェライト円板を２次側，１次及
び２次の両側の外側部に装着し、図２及び図３に示した
ような構成の各種コードレスパワーステーション及び各
種非接触式信号伝送装置を作製した。

【００６０】そこで、各コードレスパワーステーション
に関しては、電源周波数ｆ＝１００ｋＨｚ，１次側電圧
Ｖ₁ ＝１．３Ｖとすると共に、２次側の電流Ｉ₂ を０〜
２［Ａ］の範囲で可変させ、２次側出力Ｐ₂ ，変換効率
ηをそれぞれ測定したところ、図６（ａ）及び（ｂ）に
示すような結果となった。尚、比較のために、同様の条
件でフェライト円板を装着しない空芯の場合についても
測定した。

【００６１】図６（ａ）からは空芯に比べてフェライト
円板を２次側又は１次及び２次の両側に装着することに
より、変換効率η及び伝送能力が著しく向上しているこ
とが判る。又、図６（ｂ）からは空芯に比べてフェライ
ト円板を２次側又は１次及び２次の両側に装着すること
により、２次側出力Ｐ₂ が高く得られることが判る。更
に、図６（ａ）及び（ｂ）からは、フェライト円板を１
次及び２次の両側に装着した場合には、特に２次側出力
Ｐ₂ ，変換効率η共、顕著に向上しているのが判る。

【００６２】ところで、各非接触式信号伝送装置に関し
ても、信号源周波数ｆ＝１００ｋＨｚ，１次側電圧Ｖ₁
＝１．３Ｖとすると共に、２次側の電流Ｉ₂ を０〜０．
３［ｍＡ］の範囲で可変させ、２次側出力Ｐ₂ に対する
変換効率ηの特定を測定したところ、図７に示すような
結果となった。尚、比較のために、同様の条件でフェラ
イト円板を装着しない空芯の場合についても測定した。

【００６３】図７からは、空芯の場合の曲線Ｃ３に対し
てフェライト円板を２次側に装着した場合の曲線Ｃ２，
及び１次及び２次の両側に装着した場合の曲線Ｃ１を比
較すれば、明らかにフェライト円板を装着した方が空芯
の場合よりも変換効率η及び伝送能力が著しく向上し、
更にフェライト円板を２次側に装着した場合よりも１次
及び２次の両側に装着した場合の方が一層変換効率η及
び伝送能力が向上していることが判る。

【００６４】因みに、図８は実施例２における空芯の場
合の等価回路を示したものである。この等価回路は、１
次側，２次側のコイルにおけるそれぞれの巻線抵抗
ｒ₁ ，ｒ₂ と、１次側，２次側のコイルにおけるそれぞ
れの自己インダクタンスＬ₁ ，Ｌ₂ と、２次側のコイル
において巻線抵抗ｒ₂ 及び自己インダクタンスＬ₂ の間
に介在されたコンデンサＣ及び純負荷抵抗Ｒ_L とを含ん
でいる。ここでは、自己インダクタンスＬ₁ ，Ｌ₂ の間
には相互インダクタンスＭが存在し、１次側電流Ｉ₁ が
自己インダクタンスＬ₁ から端子側へ，２次側電流Ｉ₂
が純負荷抵抗Ｒ_L 側から自己インダクタンスＬ₂ 側へ，
２次側電圧Ｖ₂ が純負荷抵抗Ｒ_L 側からコンデンサＣ側
へ向かうことを示しているが、純負荷抵抗Ｒ_L には１０
０Ωのものを用いている。従って、実施例２に係る非接
触式信号伝送装置は、１００Ω前後の高負荷インピーダ
ンス回路に適合する信号伝送特性を有していることにな
る。

【００６５】（実施例３）実施例３では、実施例１と同
様の手順でＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトＡを使用し、
直径が３５ｍｍ，厚さが１ｍｍのフェライト円板と、短
径が３５ｍｍ，長径が７０ｍｍ，厚さが１ｍｍのフェラ
イト長円板とを作製した。

【００６６】次に、実施例１と同様な手順で作製した直
径３０ｍｍのドーナツ状の対向する平巻渦巻型コイルに
対してフェライト円板を２次側，１次及び２次の両側の
外側部に装着して図２及び図３に示したようなコードレ
スパワーステーションと、同様にして作製した平巻渦巻
型コイルを２個ずつ接続して２組の対向する平巻渦巻型
コイルに対してフェライト長円板を２次側，１次及び２
次の両側の外側部に装着して図４及び図５に示したよう
なコードレスパワーステーションとを作製した。因み
に、後者のコードレスパワーステーションにおける２組
の対向する平面渦巻型コイルに関しては、その２組にお
いて隣接するもの同士の磁束の向きが逆になるように接
続され、対向する平面渦巻型コイルにおける相互の空隙
は１ｍｍとなっている。

【００６７】そこで、これらの各コードレスパワーステ
ーションについて、実施例１と同様な条件下により、フ
ェライト円板を装着しない空芯の場合を含めて２次側出
力Ｐ₂ ，変換効率ηを求めたところ、表３に示すような
結果となった。

【００６８】

【表３】

【００６９】表３からは、平巻渦巻型コイルを２個ずつ
接続して２組の対向する平巻渦巻型コイルを構成したも
のは、平巻渦巻型コイルを１個用いたものに比べて２次
側出力Ｐ₂ ，変換効率ηが向上していることが判る。
又、これらに比べて空芯のものは２次側出力Ｐ₂ ，変換
効率η共、ずっと劣化していることが判る。

【００７０】一方、ここでも平面渦巻型コイルにおける
１次側（入力側）が信号源に接続される方とし、且つ２
次側（出力側）が電磁誘導で出力が発生する方とした
上、対向する平面渦巻型コイルの空芯及び２次側，１次
及び２次の両側の外側部にそれぞれ上述したフェライト
円板及びフェライト長円板を装着して各種非接触式信号
伝送装置を作製し、これらの各種非接触式信号伝送装置
について、信号源周波数ｆ＝１００ｋＨｚ，１次側電圧
Ｖ₁ ＝２ｍＶの一定条件下で、それぞれ２次側出力（最
大伝送電力）Ｐ₂ ，変換効率η［但し、η＝（出力電力
／入力電力）・１００］（％）を求めたところ、表４に
示すような結果となった。

【００７１】

【表４】

【００７２】表４からも表３の場合と同様に、平巻渦巻
型コイルを２個ずつ接続して２組の対向する平巻渦巻型
コイルを構成したもの（コイル接続数２対として表わ
す）は、平巻渦巻型コイルを１個用いたものに比べて２
次側出力Ｐ₂ ，変換効率ηが向上しているが、これらに
比べて空芯のものはコイル接続状態に拘らず２次側出力
Ｐ₂ ，変換効率η共、桁外れに劣化していることが判
る。

【００７３】（実施例４）実施例４では、実施例１と同
様な手順でＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトＡを使用し、
外径が３５ｍｍ，厚さがそれぞれ０．２，０．５，１．
０，１．５，２．０，２．５，３．０，４．０，５．０
［ｍｍ］のフェライト円板を作製した。

【００７４】次に、実施例２と同様な手順でドーナツ状
の対向する平面渦巻型コイルに対して、１次及び２次の
両側の外側部に上述した各フェライト円板を装着して図
３に示したような構成の各種コードレスパワーステーシ
ョンを作製した。

【００７５】これらの各種コードレスパワーステーショ
ンの変換効率ηを求めたところ、図９に示すような結果
となった。

【００７６】図９からは、フェライト円板を装着するこ
とにより、明らかに変換効率ηが向上することが判る。
特にフェライト円板の厚さを０．１ｍｍ以上とすると、
変換効率ηが顕著に向上することが判る。

【００７７】一方、フェライト円板の厚さをそれぞれ
０．１，０．２，０．５，１．０，１．５，２．０，
２．５，３．０，４．０，５．０［ｍｍ］とする以外
は、全く同じ条件下で各種非接触式信号伝送装置を作製
し、これらの変換効率ηを求めたところ、図１０に示す
ようにフェライト円板の厚さを０．１ｍｍ以上とする
と、変換効率ηが顕著に向上することが判る。

【００７８】（実施例５）実施例５では、Ｎｉ−Ｃｕ−
Ｚｎ系フェライトＡを用いて実施例４で作製した厚さ
０．５ｍｍ，厚さ１．０ｍｍの円板を準備し、実施例２
と同様な手順で対向する平面渦巻型コイルに対して１次
及び２次の両側の外側部にこれらのフェライト円板を装
着すると共に、２次側（出力側）に１μＦのコンデンサ
を挿入，非挿入として各種コードレスパワーステーショ
ンを作製した。

【００７９】これらの各種コードレスパワーステーショ
ンの最大伝送効率η_max を求めたところ、表５に示すよ
うな結果となった。

【００８０】

【表５】

【００８１】表５からは、出力側部分にコンデンサを挿
入することにより、最大伝送効率η_max が明らかに向上
していることが判る。

【００８２】一方、同様なフェライト円板を用いて各種
非接触式信号伝送装置を作製し、これらの最大伝送効率
η_max を求めたところ、表５に示した各種コードレスパ
ワーステーションの場合と同等な結果が得られることが
判った。

【００８３】このように、上述した各実施例からは、対
向する平面渦巻型コイルの出力側部分の外側部に軟磁性
材部を装着すること、対向する平面渦巻型コイルの入力
側部分及び出力側部分のそれぞれの外側部に軟磁性材部
を装着すること、複数の平面渦巻型コイルを接続して複
数の対向する組の構成とし、少なくとも出力側部分の外
側部に軟磁性材部を装着すること、複数の対向する組で
構成される平面渦巻型コイルの組において隣接するもの
同士の磁束の向きを逆になるように接続すること、平面
渦巻型コイルの出力側部分にコンデンサを挿入するこ
と、装着する軟磁性材部として軟磁性フェライト板の厚
さを０．１〜５．０［ｍｍ］とすること等の諸条件を充
足すれば、コードレスパワーステーション並びに非接触
式信号伝送装置における伝送電力，変換効率が顕著に向
上されることが判る。

【００８４】尚、各実施例では、対向するコイルを外径
が３０ｍｍ，内径が１５ｍｍ，厚さが１．５ｍｍのドー
ナツ状の平面渦巻型コイルを空隙１ｍｍで対向させて構
成した場合について説明したが、対向するコイルは、こ
れに限定されるのでなく、導線径，形状，巻数，大き
さ，コイル間の空隙等を任意に変化させても、原理的に
空隙を介して電磁誘導を作用させ得るものであれば、適
用可能である。又、各実施例では、測定に用いた電源又
は信号源の周波数を１００ｋＨｚとしたが、この周波数
も限定されるものでなく、交流であれば電磁誘導の原理
に基づいて任意に周波数を選定できる。更に、複数の対
向する組でコイルを構成する場合に用いる平面渦巻型コ
イルの接続数も限定されず、１次側，２次側の個数も必
らずしも同数とする必要はない。加えて、実施例５で
は、２次側に挿入するコンデンサの容量を１μＦとして
説明したが、この値は入力電力条件や負荷条件によって
最適値が変化するので、それに合わせて任意に設定でき
る。

【００８５】一方、各実施例については、装着する軟磁
性フェライト板の組成として、１４ＮｉＯ・６ＣｕＯ・
４８Ｆｅ₂ Ｏ₃ ，１２ＮｉＯ・６ＣｕＯ・３２．５Ｚｎ
Ｏ・４９．５Ｆｅ₂ Ｏ₃ ，及び３５．７ＭｎＯ・１１．
０ＺｎＯ・５３．３Ｆｅ₂ Ｏ₃ なる組成のＮｉ−Ｃｕ−
Ｚｎ系フェライト，又はＭｎ−Ｚｎ系フェライトに属す
るスピネル型フェライトを作製するものとしたが、本発
明は電磁誘導による伝送原理を用いるものであるので、
軟磁性フェライト材料であれば上述した組成に限定され
ない。例えば、他の軟磁性フェライトとしては、一般的
なスピネル型フェライトであるＭｎ系フェライト，Ｍｇ
系フェライト，Ｎｉ系フェライト，Ｃｕ系フェライト，
Ｌｉ系フェライト，Ｃｏ系フェライト等が挙げられ、更
にはその一部をＺｎＯ等で置換したり、或いは添加物を
加えたり、これらを混合した組成のもの等、多種多用に
存在する。又、その以外の別な軟磁性フェライト材料と
しては、ガーネット系フェライト材料やフェロックスプ
レーナ系材料が知られている。これらの各種軟磁性フェ
ライト材料を用いて多様化させた構成においても、本発
明のコードレスパワーステーションや非接触式信号伝送
装置は薄型にでき、しかも伝送電力及び変換効率が顕著
に向上される。

【００８６】（実施例６）実施例６では図３に示したよ
うな構成のコードレスパワーステーションにおける１次
側（入力側）を信号源に接続して構成した非接触式信号
伝送装置を用いて機能的電気刺激分野の埋め込み電極法
による身体機能回復装置を作製した。

【００８７】この身体機能回復装置では、図１１に示す
ように、コードレスパワーステーションの対向する平面
渦巻型コイル２ａ，２ｂおける１次側（入力側）部分２
ｂを信号源としての信号源部５に接続して構成した非接
触式信号伝送装置に対し、平面渦巻型コイル２ａ，２ｂ
おける２次側（出力側）部分２ａを皮膚６下に存在する
神経７に接続される導電性の神経接続部材としてのリー
ド部４ａを備えた増幅部４に接続した構成となってい
る。

【００８８】ここでは、断裂部分７ａによって断裂され
た神経７のそれぞれの端部に増幅部４のリード部４ａが
接触接続され、非接触式信号伝送装置の電磁誘導作用に
より発生する電気信号が神経７のそれぞれの端部に伝送
されるようになっている。

【００８９】この身体機能回復装置によれば、上述した
ように非接触式信号伝送装置が薄型でその体内に埋め込
む２次側（出力側）部分２ａのスペースが少なく、しか
もコードレスで発生する電気信号の伝送電力及び変換効
率が顕著に向上されているため、患者の活動範囲が制約
されず、衛生上の管理が従来に比べて格段に少なくて済
むようになる。

【００９０】ところで、上述したようなコードレスパワ
ーステーションにおいて、出力側部分及びこれに接続さ
れた蓄電部を含む移動装置と、入力側部分及びこれに接
続された給電部を含む固定装置とによって、固定装置の
給電部から移動装置の蓄電部へ電力供給を行うコードレ
スパワーステーションシステムを構成すれば、様々な分
野での応用が可能となる。

【００９１】例えば、ここでの移動装置をＩＣカードに
備えると共に、固定装置をカードリーダライタ（固定
機）に備えてＩＣカードシステムを構成したり、或いは
移動装置を備えた移動機と固定装置を備えた固定機とか
ら携帯電話機用システムを構成することができる。

【００９２】そこで、以下の各実施例ではコードレスパ
ワーステーションを用いたＩＣカードシステムと携帯電
話機用システムとについて説明する。

【００９３】（実施例７）実施例７では、コードレスパ
ワーステーションの出力側部分及びこれに接続された蓄
電部を含む移動装置を備えたＩＣカードと、コードレス
パワーステーションの入力側部分及びこれに接続された
給電部を含む固定装置を備えたカードリーダライタとか
ら成るＩＣカードシステムを構成した。

【００９４】このＩＣカードシステムにおいて、ＩＣカ
ードは図１２に示すように、記憶，演算，入出力制御等
の情報処理を行うＩＣモジュール９と、このＩＣモジュ
ール９に対して信号の受け渡しを行うアンテナ１２と、
アルカリ２次電池等から成る蓄電部２８に接続されると
共に、ＩＣモジュール９に供給する電力を制御する電力
制御部１１と、コードレスパワーステーションの出力側
（２次側）部分として用いられる受電コイル１３とがリ
ード線１４，１５，１６によって接続された上でプラス
チック製のケース１０内に収納された構成になってい
る。因みに、受電コイル１３の外側部近傍には軟磁性フ
ェライト板から成る磁性体３０が設けられているが、受
電コイル１３はカードリーダライタにＩＣカード８を挿
入したとき、カードリーダライタと接する面の所定の位
置の内側表面近くに外部とは絶縁状態となるように表面
が絶縁樹脂で覆われて収納されている。

【００９５】一方、このようなＩＣカード８と対となっ
て使用される固定装置を備えたカードリーダライタは、
ＩＣカード８が完全に挿入された状態でその受電コイル
１３に対向して配置されるように設けられると共に、コ
ードレスパワーステーションの入力側（１次側）部分と
して用いられる給電コイルと、この給電コイルに電力供
給を行う給電部としての電力供給部と、ＩＣモジュール
９との間で交換する情報処理信号の制御を行う信号制御
部と、この信号制御部に対して信号の受け渡しを行うこ
とでＩＣカード８に設けられたアンテナ１２との間で通
信を行うアンテナとがリード線によって接続され、筐体
内に収納された構成となっている。因みに、ここでも給
電コイルは表面が絶縁樹脂で覆われて収納されている。

【００９６】このＩＣカードシステムでは、カードリー
ダライタの所定の位置にＩＣカード８を挿入したとき、
受電コイル１３及び給電コイルが所定の距離で対向して
配置され、相互誘導作用が効率良く行われる構造となっ
ている。このとき、ＩＣカード８が受電コイル１３を通
して電力供給され、この供給電力を電力制御部１１を通
して受けてＩＣモジュール９を動作させたり、或いは蓄
電器２８に充電させたりする。従って、電力制御部１１
は蓄電器２８に対する蓄電制御部２９として機能する
が、これによってＩＣカード８がカードリーダライタに
係留されていないときにも、蓄電器２８の電力によりＩ
Ｃモジュール９内の揮発メモリの内容が保持される。

【００９７】この実施例７のＩＣカードシステムでは、
受電コイル１３及び給電コイルとして、外径が１５ｍ
ｍ，内径が７ｍｍの大きさで、各コイルが互いに同軸状
に近接したときに約０．５ｍｍの間隔が保たれるように
ケース１０の接合面側における厚さを約０．２５ｍｍと
している。又、電源としてカードリーダライタにおける
電力供給部を通して１００ｋＨｚ，５Ｖの交流を給電コ
イルに供給したところ、ＩＣカード８及びカードリーダ
ライタ間で正常に動作が行われてＩＣカード８の蓄電器
２８に対する充電を安定して行い得ることを確認でき
た。

【００９８】（実施例８）実施例８では、図１３に示す
ように、受電コイル１３及び給電コイル２０のそれぞれ
の外側部近傍に軟磁性フェライト板から成る磁性体３０
を設けた点以外は実施例７と同じ構成のＩＣカードシス
テムを構成した。因みに、ここでの受電コイル１３及び
給電コイル２０は表面が絶縁樹脂で覆われて収納され、
磁性体３０には１００ｋＨｚでの透磁率が約１０００の
ものが用いられている。

【００９９】図１３を参照すれば、カードリーダライタ
１９は、ＩＣカード８が完全に挿入された状態で給電コ
イル２０に電力供給を行う給電部としての電力供給部３
１と、ＩＣモジュール９との間で交換する情報処理信号
の制御を行う信号制御部２２と、この信号制御部２２に
対して信号の受け渡しを行うことでＩＣカード８に設け
られたアンテナ１２との間で通信を行うアンテナ２１と
がリード線１４，１７，１８によって接続され、筐体内
に収納された構成となっている。

【０１００】この実施例８のＩＣカードシステムにおい
ても、電源としてカードリーダライタ１９における電力
供給部３１を通して１００ｋＨｚ，５Ｖの交流を給電コ
イル２０に供給したところ、ＩＣカード８及びカードリ
ーダライタ１９間で正常に動作が行われてＩＣカード８
の蓄電器２８に対する充電を接触不良による故障の心配
がなく安全に行い得ることが判った。即ち、このＩＣカ
ード８をカードリーダライタ１９の所定位置に挿入して
係留した後、これを携帯して他のカードリーダライタ１
９で使用したところ、安定して使用可能であることが判
った。

【０１０１】又、この実施例８のＩＣカードシステムに
おいて、カードリーダライタ１９側からＩＣカード８側
に各コイル２０，１３を通して移送した電力の移送効率
は約７５％となり、先の実施例７のＩＣカードシステム
のようにＩＣカード８側の受電コイル１３の外側部のみ
に磁性体３０を装着した場合の約７０％よりも改善され
ることが判った。因みに、磁性体３０を装着せずにカー
ドリーダライタ１９側からＩＣカード８側に各コイル２
０，１３を通して移送した電力の移送効率は約５０％で
あった。

【０１０２】ところで、実施例７，８のＩＣカードシス
テムの場合、受電コイル１３には電力制御部１１及び蓄
電器２８が接続される構成であるため、電力制御部１１
が充放電を管理して効率良く電力を使用できると共に、
蓄電器２８を内蔵することで揮発性のメモリの利用が長
時間できることが判った。又、実施例７，８のＩＣカー
ドシステムでは給電コイル２０をカードリーダライタ１
９に設置した例を説明したが、別な固定装置として充電
用の充電台を電力供給専用に設け、この充電台において
ＩＣカード８が載置される所定の位置の内側に給電コイ
ル２０を収納し、必要により電力制御装置を通して商用
電源から充電する構成が挙げられる。この場合、充電台
にＩＣカード８を載置して充電することで高価なカード
リーダライタ１９を他の機能で行使できる。

【０１０３】実施例７，８の何れのＩＣカードシステム
の場合も、ＩＣカード８及びカードリーダライタにおけ
る電気的接点が露出していないので、接触不良による故
障の心配がなく安全に使用できる。

【０１０４】（実施例９）実施例９では、コードレスパ
ワーステーションにおける出力側部分及びこれに接続さ
れた蓄電部を含む移動装置を備えた移動機と、入力側部
分及びこれに接続された給電部を含む固定装置を備えた
固定機とから成る携帯型電話機システムを構成した。

【０１０５】この携帯型電話機システムは、図１４に実
線で示すように、アンテナ３４，移動機用端末装置３
３，アルカリ２次電池等の内蔵する蓄電器における充電
放電を制御する蓄電制御部３５，及びコードレスパワー
ステーションにおける出力側（２次側）部分として用い
られる受電コイル３８を備えた移動機３２と、アンテナ
４２，信号ライン４４に接続された固定機用端末装置４
１，電源ライン４５に接続された給電部としての電源制
御部４６，及びコードレスパワーステーションにおける
入力側（１次側）部分として用いられる給電コイル３９
を備えた固定機４３とから構成されている。

【０１０６】ここで、固定機４３は各ライン４４，４５
のケーブルの長さの範囲内で移動可能に固定されてお
り、給電コイル３９は電源制御部４６に接続されると共
に、移動機３２が搭載される位置の表面近くの固定機３
２内に外部と絶縁されて収納され、しかもその外側部に
は軟磁性フェライト材から成る磁性体４０が装着されて
いる。電源制御部４６は必要により固定機用端末装置４
１にも電力を供給できるようになっている。送受話用端
末である移動機用端末装置３３には、ダイヤル装置や表
示装置等が組み込まれると共に、送受話器や固定機４３
等と交信するためアンテナ３４が取り付けられており、
移動機用端末装置３３は移動機３２に内蔵された蓄電制
御部３５の蓄電器から電力供給を受けて動作する。受電
コイル３８は、固定機４３に移動機３２を載置したと
き、移動機３２の固定機４３と接する面の内側の表面近
くに、外部と絶縁状態で収納されて蓄電制御部３５に接
続されている。受電コイル３８及び給電コイル３９は、
固定機４３の所定の位置に移動機３２を載置したときに
所定の距離で対向して配置され、相互誘導が効率良く行
われるように構成されている。

【０１０７】即ち、この携帯型電話機システムでは、蓄
電制御部３５及び電源制御部４６には整流，充放電等を
制御する回路が収容され、蓄電制御部３５では受電コイ
ル３８からの電圧と蓄電器からの電圧とを検出比較し、
蓄電器からの電圧が所定値より低く，受電コイル３８か
らの電圧が所定値以上のときは受電を行うと同時に移動
機用端末装置３３にも給電する。

【０１０８】実施例９の携帯型電話機システムでは、給
電コイル３９及び受電コイル３８として、外径が３０ｍ
ｍ、内径が１５ｍｍの大きさで、各コイルが互いに同軸
状に近接したときに約１ｍｍの間隔が保たれるように各
コイルの外側を厚さが約０．５ｍｍの絶縁樹脂で全面被
覆している。又、電源として１００ｋＨｚ，５Ｖの交流
を給電コイル３９に加え、移動機３２を固定機４３の所
定の位置に載置したところ、蓄電制御部３５の蓄電器に
安定して充電でき、しかも携帯したときには正常に通話
できることが判った。

【０１０９】（実施例１０）実施例１０では、図１４に
破線で示すように、受電コイル３８及び給電コイル３９
のそれぞれの外側部近傍に軟磁性フェライト板から成る
磁性体４０を設けた点と、蓄電制御部３５，電源制御部
４６にそれぞれ移動機３２，固定機４３において相手方
となるものの存在を検出するためのセンサ３６，３７を
設けた点以外は実施例９と同じ構成の携帯型電話機シス
テムを構成した。因みに、ここでの受電コイル３８及び
給電コイル３９も表面が絶縁樹脂で覆われて収納され、
磁性体３０には１００ｋＨｚでの透磁率が約１０００の
ものが用いられている。

【０１１０】この携帯型電話機システムにおいても実施
例９のものと同様に動作するが、移動機３２が所定の位
置から移動した場合は、センサ３６からの検出信号によ
り、蓄電制御部３５の制御回路で受電コイル３８を解放
し、蓄電器から移動機用端末装置３３に給電して蓄電器
の消耗等を管理する。このとき、固定機４３では給電コ
イル３９を解放する。

【０１１１】実施例１０の携帯用電話機システムにおい
ても、給電コイル３９に１００ｋＨｚで５Ｖの交流を加
え、移動機３２を固定機４３の所定の位置に載置したと
ころ、蓄電制御部３５の蓄電器に安定して受電できると
共に、携帯したときには正常に通話できることが判っ
た。又、この携帯用電話機システムにおいても、電源と
して固定機４３側から移動機３２側へ各コイル３８，３
９を通して移送した電力の移送効率は約７５％となり、
実施例９のように受電コイル３８の外側部のみに磁性体
４０を装着した場合の約７０％よりも改善されることが
判った。

【０１１２】実施例９，１０の何れの携帯型電話機シス
テムの場合も、電気的接点が露出していないので、接触
不良による故障の心配無く安全に使用できる。

【０１１３】

【発明の効果】以上に述べた通り、本発明のコードレス
パワーステーションによれば、空隙を介して対向するコ
イル間に生じる電磁誘導作用に対し、コイルの少なくと
も出力側部分の外側に装着した軟磁性材部により磁束漏
れを防止するようにしているので、伝送電力及び変換効
率が顕著に向上される。これにより、コードレスパワー
ステーションや、対向するコイルの入力側（１次側）が
信号源に接続される構成の非接触式信号伝送装置におけ
る顕著な薄型化が図られ、各分野での有効な応用が期待
されるが、特に人工心臓の駆動装置への電力供給手段と
して用いれば従来に無く安定した電力供給を行い得るの
で、産業上極めて有益となる。

【０１１４】又、特に本発明の非接触式信号伝送装置を
用いて機能的電気刺激分野の埋め込み電極法による身体
機能回復装置を構成した場合、非接触式信号伝送装置の
体内に埋め込む部分のスペースが少なく、しかもコード
レスで発生する電気信号の伝送電力及び変換効率が顕著
に向上されているため、患者の活動範囲が制約されず、
衛生上の管理が従来に比べて格段に少なくて済むように
なる。

【０１１５】更に、コードレスパワーステーションにお
いて、出力側（２次側）部分及びこれに接続された蓄電
部を含む移動装置と、入力側（１次側）部分及びこれに
接続された給電部を含む固定装置とによって、固定装置
の給電部から移動装置の蓄電部へ電力供給を行うコード
レスパワーステーションシステムを構成しているので、
様々な分野での応用が可能となる。

【０１１６】例えば、移動装置をＩＣカードに備えると
共に、固定装置をカードリーダライタに備えたＩＣカー
ドシステムや、移動装置を備えた移動機と固定装置を備
えた固定機とから成る携帯型電話機システムでは、ＩＣ
カードや移動機における出力側（２次側）の受電コイル
とカードリーダライタや固定機における入力側（１次
側）の給電コイルとが構造的に別個に形成され、使用時
に所定の位置に非接触状態で近接して配置されることに
より、受電コイル及び給電コイルが相互誘導状態になっ
て移動装置及び固定装置の間で電力供給が行われ、これ
らの各部における電気的接続が従来の機械的接触による
接続から非接触式の構造となる。

【０１１７】従って、ＩＣカードシステムや携帯型電話
機システムでは機械的接点を持つことなく固定装置から
移動装置へ電力供給が可能となり、又コイル間の距離を
近付けたり離したりすることで充電をオンオフできるよ
うになる。この結果、電気的接触部を露出させる必要の
無い構造が実現され、開閉による火花や電気ノイズの発
生の心配も無く、接触部が直接的に外気に触れないの
で、接触部の腐食や汚染等による充電不良の心配も無
く、長期間保管後の使用に際しても移動装置を固定装置
に係留中は絶えず確実に充電されるので、必要なときに
常時充電状態で使用することができるようになる。更
に、携帯電話機用システムでは移動機及び固定機のそれ
ぞれに互いの存在を検知し得るセンサを配備すること
で、移動機への効率的な電力供給や管理が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコードレスパワーステーションに備え
られる平面渦巻型コイルの基本構成を示したものであ
る。

【図２】本発明のコードレスパワーステーションの一例
に係る基本構成を示した斜視図である。

【図３】本発明のコードレスパワーステーションの他例
に係る基本構成を示した斜視図である。

【図４】本発明のコードレスパワーステーションの別例
に係る基本構成を示した斜視図である。

【図５】本発明のコードレスパワーステーションの更に
別例に係る基本構成を示した斜視図である。

【図６】本発明の実施例２で作製した各種のコードレス
パワーステーションについて、２次側電流を可変させて
電力の変換効率及び２次側出力を測定した結果を示した
もので、（ａ）は２次側電流−変換効率特性を示し、
（ｂ）は２次側電流−変換効率特性を示したものであ
る。

【図７】本発明の実施例２で作製した各種の非接触式信
号伝送装置について、２次側電流を可変させて電力の変
換効率及び２次側出力を測定した結果を示したものであ
る。

【図８】本発明の実施例２で作製した空芯の非接触式信
号伝送装置に関する等価回路を示したものである。

【図９】本発明の実施例４でフェライト円板の厚さを変
えて作製した各種のコードレスパワーステーションにつ
いて、フェライト円板の厚さに対する電力の変換効率を
測定した結果を示したものである。

【図１０】本発明の実施例４でフェライト円板の厚さを
変えて作製した各種の非接触式信号伝送装置について、
フェライト円板の厚さに対する電力の変換効率を測定し
た結果を示したものである。

【図１１】本発明の実施例６で非接触式信号伝送装置を
用いて作製した身体機能回復装置の基本構成を示したも
のである。

【図１２】本発明の実施例７で説明したＩＣカードシス
テムにおけるＩＣカードの基本構成を一部透視して示し
た斜視図である。

【図１３】本発明の実施例８で説明したＩＣカードシス
テムにおけるＩＣカードをカードリーダライタに挿入し
た状態を一部透視して示した斜視図である。

【図１４】本発明の実施例９，１０で説明した携帯型電
話機システムにおける移動機及び固定機の基本構成を一
部透視して示した側面図である。

【図１５】従来のＩＣカードシステムにおけるＩＣカー
ドの基本構成を一部透視して示した斜視図である。

【図１６】従来の携帯型電話機システムにおける移動機
及び固定機の基本構成を一部透視して示した側面図であ
る。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ，１´，１ａ´，１ｂ´ 軟磁性フェラ
イト板 ２，２ａ，２ｂ，２ａ´，２ｂ´ 平面渦巻型コイル ３ リード線 ４ 増幅部 ４ａ リード部 ５ 信号源部 ６ 皮膚 ７ 神経 ７ａ 断裂部分 ８ ＩＣカード ９ ＩＣモジュール １０ ケース １１ 電力制御部 １２，２１，３４，４２ アンテナ １３，３８ 受電コイル １４，１５，１６，１７，１８，２５，２６，２７ リ
ード線 １９ ＩＣカードリーダライタ ２０，３９ 給電コイル ２２ 信号制御部 ２３ （信号入出力用）接触用端子 ２４ （電力受電用）接触端子 ２８ 蓄電器 ２９，３５ 蓄電制御部 ３０，４０ 磁性体 ３１ 電力供給部 ３２ 移動機 ３３ （移動機用）端末装置 ３６，３７ センサ ４１ （固定機用）端末装置 ４３ 固定機 ４４ 信号ライン ４５ 電源ライン ４６ 電源制御部 ４７ （給電用）接触端子 ４８ （受電用）接触端子

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空隙を介して対向するコイルを含み、該
   対向するコイル間に生じる電磁誘導作用を利用して非接
   触に電力を伝送するコードレスパワーステーションにお
   いて、前記対向するコイルは出力側部分及び入力側部分
   を含み、且つ少なくとも該出力側部分の外側部に軟磁性
   材部を装着したことを特徴とするコードレスパワーステ
   ーション。
2. 【請求項２】 請求項１記載のコードレスパワーステー
   ションにおいて、前記出力側部分にはコンデンサが挿入
   されたことを特徴とするコードレスパワーステーショ
   ン。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のコードレスパワー
   ステーションにおいて、前記対向するコイルは平面渦巻
   型コイルであり、前記軟磁性材部は軟磁性フェライト板
   であることを特徴とするコードレスパワーステーショ
   ン。
4. 【請求項４】 請求項３記載のコードレスパワーステー
   ションにおいて、前記軟磁性フェライト板は前記入力側
   部分及び前記出力側部分のそれぞれの外側部に装着され
   たことを特徴とするコードレスパワーステーション。
5. 【請求項５】 請求項１又は２記載のコードレスパワー
   ステーションにおいて、前記対向するコイルは複数の平
   面渦巻型コイルを接続して複数の対向する組で構成され
   ると共に、それぞれ入力側部分及び出力側部分を含み、
   前記軟磁性材部は軟磁性フェライト板であり、且つ少な
   くとも該出力側部分の外側部に該軟磁性フェライト板を
   装着したことを特徴とするコードレスパワーステーショ
   ン。
6. 【請求項６】 請求項５記載のコードレスパワーステー
   ションにおいて、前記複数の対向する組で構成される平
   面渦巻型コイルの該組において隣接するもの同士は、磁
   束の向きが逆になるように接続されたことを特徴とする
   コードレスパワーステーション。
7. 【請求項７】 請求項５又は６記載のコードレスパワー
   ステーションにおいて、前記軟磁性フェライト板は前記
   入力側部分及び前記出力側部分のそれぞれの外側部に装
   着されたことを特徴とするコードレスパワーステーショ
   ン。
8. 【請求項８】 請求項３〜６の何れか一つに記載のコー
   ドレスパワーステーションにおいて、前記軟磁性フェラ
   イト板の厚さは０．１〜５．０［ｍｍ］の範囲であるこ
   とを特徴とするコードレスパワーステーション。
9. 【請求項９】 請求項１〜８の何れか一つに記載のコー
   ドレスパワーステーションにおいて、前記入力側部分が
   信号源に接続されて成ることを特徴とする非接触式信号
   伝送装置。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の非接触式信号伝送装置
    と、前記出力側部分及び神経に接続されると共に、前記
    非接触式信号伝送装置の電磁誘導作用により得られる電
    気信号を該神経へ伝送する導電性の神経接続部材とを含
    むことを特徴とする身体機能回復装置。
11. 【請求項１１】 請求項１〜８の何れか一つに記載のコ
    ードレスパワーステーションにおける出力側部分と、前
    記出力側部分に接続された蓄電部とを含み、前記入力側
    部分及び該入力側部分に接続された給電部を含む固定装
    置との間で該蓄電部が該給電部から電力供給されること
    を特徴とする移動装置。
12. 【請求項１２】 請求項１〜８の何れか一つに記載のコ
    ードレスパワーステーションにおける入力側部分と、前
    記入力側部分に接続された給電部とを含み、前記出力側
    部分及び該出力側部分に接続された蓄電部を含む移動装
    置との間で該給電部から該蓄電部へと電力供給可能なこ
    とを特徴とする固定装置。
13. 【請求項１３】 請求項１１記載の移動装置を含むＩＣ
    カードと、請求項１２記載の固定装置を含むカードリー
    ダライタとから成ることを特徴とするＩＣカードシステ
    ム。
14. 【請求項１４】 請求項１３記載のＩＣカードシステム
    において、前記蓄電器は少なくとも電力供給を制御する
    電力制御部に接続されて成ることを特徴とするＩＣカー
    ドシステム。
15. 【請求項１５】 請求項１１記載の移動装置を含む移動
    機と、請求項１２記載の固定装置を含む固定機とから成
    ることを特徴とする携帯型電話機システム。
16. 【請求項１６】 請求項１５記載の携帯型電話機システ
    ムにおいて、前記移動機は前記蓄電器における充電放電
    を制御する蓄電制御部を備え、前記固定機は前記給電部
    としての電源制御部を備え、更に前記蓄電制御部及び前
    記電源制御部にはそれぞれ前記移動機又は前記固定機に
    おいて相手方となるものの存在を検出するためのセンサ
    が接続されて成ることを特徴とする携帯型電話機システ
    ム。