线圈部件和具备其的无线电力传输设备的制作方法

1.本发明涉及线圈部件和具备其的无线电力传输设备。


背景技术：

2.作为调整通过近距离无线通信(nfc)的可通信区域的方法，已知有如专利文献1中记载的那样，除主线圈天线以外还设置与主线圈天线连接的副线圈天线的方法。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：国际公开wo2013/073314号


技术实现要素：

6.发明所要解决的问题
7.但是，在专利文献1中记载的装置中，存在不能高效地扩大可通信区域的问题。
8.因此，本公开的目的在于，提供能够高效地扩大可通信区域的线圈部件和具备其的无线电力传输设备。
9.用于解决问题的手段
10.本公开的一个实施方式的线圈部件具备：第1线圈图案；第2线圈图案，其与第1线圈图案连接；以及磁性体，其从轴向覆盖第1和第2线圈图案，第1和第2线圈图案在与轴向正交的第1方向上并排配置，第1线圈图案具有：第1突出部，其从与轴向和第1方向正交的第2方向上的磁性体的第1外周端向第2方向突出。
11.发明的效果
12.根据本公开，能够提供能够高效地扩大可通信区域的线圈部件和具备其的无线电力传输设备。
附图说明
13.图1是内置一个实施方式的线圈部件的终端支架(holder)1的示意的俯视图。
14.图2是示出偏置载置有智能手机3的情况的示意的俯视图。
15.图3是用于说明一个实施方式的线圈部件100的结构的概略俯视图。
16.图4是沿着图3所示的a-a线的概略截面图。
17.图5是沿着图3所示的b-b线的概略截面图。
18.图6是沿着图3所示的c-c线的概略截面图。
19.图7是沿着图3所示的d-d线的概略截面图。
20.图8是用于更详细地说明第1～第3线圈图案cp1～cp3与磁性体7的位置关系的示意图。
21.图9是用于说明由磁性体7的外周端52的位置引起的磁通量的变化的示意图。
22.图10是用于说明变形例的线圈部件100a的结构的概略俯视图。
23.图11是使用线圈部件100的无线电力传输设备60的框图。
24.附图标记的说明
25.1终端支架
26.2载置面
27.3智能手机
28.4基材
29.4a、4b基材的表面
30.6绝缘性构件
31.7磁性体
32.8金属构件
33.11、12、21、22、31、32、41、42导体图案
34.23、33、43通孔导体
35.51～54外周端
36.60无线电力传输设备
37.61通信电路
38.62送电电路
39.63控制电路
40.64通信线
41.65电源
42.100、100a线圈部件
43.e1、e2端子
44.s11～s14、s21～s24、s31～s34区间
具体实施方式
45.以下，一边参照附图，一边对本公开的优选实施方式进行详细说明。
46.图1是内置一个实施方式的线圈部件的终端支架1的示意的俯视图。
47.图1所示的终端支架1具有：载置智能手机3等移动终端的载置面2。载置面2具有xy平面。在载置面2的z方向上的下部，配置有：后述的近距离无线通信(nfc)用的线圈图案和无线电力传输用的线圈图案。由此，当将智能手机3载置于终端支架1时，能够在终端支架1与智能手机3之间进行近距离无线通信，并且能够通过无线电力传输对智能手机3进行充电。作为内置本公开的线圈部件的装置，并不限定于图1所示的终端支架1，只要是设置在汽车的车内的中控台(centerconsole)等能够载置智能手机3的装置，就没有特别限定。
48.在图1中，智能手机3载置在载置面2的x方向上的大致中央部，由于载置面2的x方向上的宽度比智能手机3的x方向上的长度长，因此，假定如图2(a)所示那样智能手机3沿 x方向(3点方向)偏置载置的情况，或如图2(b)所示那样智能手机3沿-x方向(9点方向)偏置载置的情况。因此，终端支架1需要即使在偏置载置智能手机3的情况下也能够进行近距离无线通信那样的设计。
49.图3是用于说明一个实施方式的线圈部件100的结构的概略俯视图，图4是沿着图3所示的a-a线的概略截面图，图5是沿着图3所示的b-b线的概略截面图，图6是沿着图3所示
的c-c线的概略截面图，图7是沿着图3所示的d-d线的概略截面图。
50.如图3～图7所示，本实施方式的线圈部件100具备：由pet膜等构成的基材4、设置在基材4的表面4a、4b的第1～第4线圈图案cp1～cp4和磁性体7。在磁性体7的背面侧，存在由终端支架1的框体或电路基片等构成的金属构件8。即，磁性体7配置在第1～第4线圈图案cp1～cp4与金属构件8之间。通常，如果在线圈图案的附近存在金属构件8则天线效率下降，但由于在两者间配置有磁性体7，所以磁性体7作为磁路发挥功能，能够抑制天线效率的下降。第1～第4线圈图案cp1～cp4的上表面被由终端支架1的框体或保护膜等构成的绝缘性构件6覆盖。绝缘性构件6的表面构成图1所示的终端支架1的载置面2。
51.第1～第3线圈图案cp1～cp3是nfc用的天线线圈，第4线圈图案cp4是无线电力传输用的送电线圈。第1～第3线圈图案cp1～cp3，以第1线圈图案cp1在x方向上夹持于第2线圈图案cp2与第3线圈图案cp3之间的方式并排配置。其中，位于中央的第1线圈图案cp1是主要承担x方向上的大致中央部的通信的主天线，位于两侧的第2和第3线圈图案cp2、cp3是用于扩大x方向上的可通信区域的副天线。第1～第3线圈图案cp1～cp3的轴向均为z方向。这样，由于在作为主天线的第1线圈图案cp1的两侧配置有作为副天线的第2和第3线圈图案cp2、cp3，因此可通信区域在x方向上扩大。由此，无论智能手机3载置在载置面2的哪个部分，都能够正确地进行近距离无线通信。另外，x方向是第1方向的一例，y方向是第2方向的一例。
52.第1～第3线圈图案cp1～cp3分别具有开口。在图3～图7所示的例子中，第1线圈图案cp1的x方向上的开口宽度比第2和第3线圈图案cp2、cp3的x方向上的开口宽度大。对于y方向上的开口宽度，第1～第3线圈图案cp1～cp3均大致相同。第4线圈图案cp4配置在第1线圈图案cp1的开口区域。第4线圈图案cp4的轴向也是z方向。第1线圈图案cp1的线圈轴与第4线圈图案cp4的线圈轴也可以一致，也可以x方向或y方向上的位置相互不同。这样，由于将第4线圈图案cp4配置在第1线圈图案cp1的开口区域，因此能够将第1～第4线圈图案cp1～cp4形成于基材4的表面，能够削减部件的数量。另外，由于能够同时形成第1～第4线圈图案cp4，因此也能够简化制造过程。
53.第1线圈图案cp1由形成于基材4的表面4a的导体图案11和形成于基材4的表面4b的导体图案12构成。第2线圈图案cp2，通过形成于基材4的表面4a的导体图案21、形成于基材4的表面4b的导体图案22、和贯通基材4地设置并连接导体图案21、22的通孔导体23而构成。第3线圈图案cp3，通过形成于基材4的表面4a的导体图案31、形成于基材4的表面4b的导体图案32、和贯通基材4地设置并连接导体图案31、32的通孔导体33。第4线圈图案cp4，通过形成于基材4的表面4a的导体图案41、形成于基材4的表面4b的导体图案42、和贯通基材4地设置并连接导体图案41、42的通孔导体43。第1～第3线圈图案cp1～cp3串联连接，由此构成一个天线线圈。
54.在图3～图7所示的例子中，第1线圈图案cp1的匝数为约1匝，第2和第3线圈图案cp2、cp3的匝数分别为约2匝，对于第1～第3线圈图案cp1～cp3的匝数没有特别限定。如图3～图7所示的例子那样，如果使作为副天线的第2和第3线圈图案cp2、cp3的匝数比作为主天线的第1线圈图案cp1多，则x方向两侧的天线特性提高。另一方面，如果使作为主天线的第1线圈图案cp1的匝数比作为副天线的第2和第3线圈图案cp2、cp3的匝数多，则x方向上的大致中央部的天线特性提高。第4线圈图案cp4是无线电力传输用的送电线圈，需要大电感，因
此，其匝数比第1～第3线圈图案cp1～cp3的匝数多。
55.无线电力传输用的第4线圈图案cp4整体被磁性体7从z方向覆盖。与此相对，nfc用的第1～第3线圈图案cp1～cp3虽然开口区域的大部分与磁性体7在z方向上重叠，但是一部分区间没有与磁性体7重叠。即，第1～第3线圈图案cp1～cp3分别具有从磁性体7的外周端向x方向或y方向突出的突出部。
56.图8是用于更详细地说明第1～第3线圈图案cp1～cp3与磁性体7的位置关系的示意图。
57.如图8所示，磁性体7具有外周端51～54。外周端51是 y方向(12点方向)上的端部，沿x方向延伸。外周端52是 x方向(3点方向)上的端部，沿y方向延伸。外周端53是-x方向(9点方向)上的端部，沿y方向延伸。外周端54是-y方向(6点方向)上的端部，沿x方向延伸。此处，磁性体7的y方向上的宽度wy，即，从外周端51至外周端54的距离比第1～第3线圈图案cp1～cp3的y方向上的开口宽度dy小。另一方面，磁性体7的x方向上的宽度wx，即，从外周端52至外周端53的距离比第1线圈图案cp1的x方向上的开口宽度dx大。此外，外周端51是第1外周端的一例，外周端52是第2外周端的一例，外周端53是第3外周端的一例。
58.第1线圈图案cp1具有区间s11～s14。区间s11位于 y方向(12点方向)上，沿x方向延伸。区间s12位于 x方向(3点方向)上，沿y方向延伸。区间s13位于-x方向(9点方向)上，沿y方向延伸。区间s14位于-y方向(6点方向)上，沿x方向延伸。此处，区间s12、s13的大部分与磁性体7重叠，与此相对，区间s11、s14与磁性体7没有重叠。即，区间s11构成从磁性体7的外周端51向 y方向突出的突出部(第1突出部)，区间s14构成从磁性体7的外周端54向-y方向突出的突出部。这样，第1线圈图案cp1的区间s11、s14构成与磁性体7在z方向上不重叠的突出部，因此抑制向
±
y方向的磁通量的扩展，以与之相应的量，磁通量向
±
x方向扩展。
59.区间s11由导体图案12构成，区间s14由导体图案11构成。区间s12中的由导体图案12构成的部分经由导体图案22和通孔导体23与构成第2线圈图案cp2的导体图案21的一端连接。而且，导体图案21的另一端与区间s12中的由导体图案11构成的部分连接。同样地，区间s13中的由导体图案12构成的部分经由导体图案32和通孔导体33与构成第3线圈图案cp3的导体图案31的一端连接。而且，导体图案31的另一端与区间s13中的由导体图案11构成的部分连接。区间s14封端于一对端子e1、e2。此外，在图8所示的例子中，具有将导体图案12与导体图案22之间连接的沿x方向延伸的连接图案，具有将导体图案11与导体图案21之间连接的沿x方向延伸的连接图案。这些连接图案的x方向上的宽度比第2线圈图案cp2的x方向上的开口宽度小。同样地，具有将导体图案12与导体图案32之间连接的沿x方向延伸的连接图案，具有将导体图案11与导体图案31之间连接的沿x方向延伸的连接图案。这些连接图案的x方向上的宽度比第3线圈图案cp3的x方向上的开口宽度小。
60.第1线圈图案cp1与第2和第3线圈图案cp2、cp3的环绕方向彼此相反。例如，当电流从端子e1流向端子e2时，在第1线圈图案cp1电流向左(逆时针方向)流动，第2和第3线圈图案cp2、cp3电流向右(顺时针方向)流动。这样，第1～第3线圈图案cp1～cp3以从第1线圈图案cp1产生的磁场与从第2和第3线圈图案cp2、cp3产生的磁场成为相互反相的方式连接，由此，从第1线圈图案cp1产生的磁场与从第2和第3线圈图案cp2、cp3产生的磁场成为主要是相互加强。
61.第2线圈图案cp2具有区间s21～s24。区间s21位于 y方向(12点方向)上，沿x方向
延伸。区间s22位于 x方向(3点方向)上，沿y方向延伸。区间s23位于-x方向(9点方向)上，沿y方向延伸。区间s24位于-y方向(6点方向)上，沿x方向延伸。此处，区间s23的大部分与磁性体7重叠，与此相对，区间s21、s22、s24与磁性体7没有重叠。即，区间s21构成从磁性体7的外周端51向 y方向突出的突出部(第3突出部)，区间s22构成从磁性体7的外周端52向 x方向突出的突出部(第2突出部)，区间s24构成从磁性体7的外周端54向-y方向突出的突出部。这样，第2线圈图案cp2的区间s21、s24构成与磁性体7在z方向上不重叠的突出部，因此，抑制向
±
y方向的磁通量的扩展，以与之相应的量，磁通量向 x方向扩展。
62.第3线圈图案cp3具有区间s31～s34。区间s31位于 y方向(12点方向)上，沿x方向延伸。区间s32位于 x方向(3点方向)上，沿y方向延伸。区间s33位于-x方向(9点方向)上，沿y方向延伸。区间s34位于-y方向(6点方向)上，沿x方向延伸。此处，区间s32的大部分与磁性体7重叠，与此相对，区间s31、s33、s34与磁性体7没有重叠。即，区间s31构成从磁性体7的外周端51向 y方向突出的突出部(第5突出部)，区间s33构成从磁性体7的外周端53向-x方向突出的突出部(第4突出部)，区间s34构成从磁性体7的外周端54向-y方向突出的突出部。这样，第3线圈图案cp3的区间s31、s34构成与磁性体7在z方向上不重叠的突出部，因此，抑制向
±
y方向的磁通量的扩展，以与之相应的量，磁通量向-x方向扩展。
63.图9是用于说明由磁性体7的外周端52的位置引起的磁通量的变化的示意图。
64.图9(a)示出磁性体7的外周端52的x方向上的位置x1与第2线圈图案cp2的开口区域重叠的情况。在这种情况下，由第1线圈图案cp1产生的磁通量与由第2线圈图案cp2产生的磁通量相互加强，由此，可通信区域向 x方向扩展。特别是，如果与第2线圈图案cp2的x方向上的中央位置x2相比，磁性体7的外周端52的x方向上的位置x1更向 x方向，即，位置x1与第2线圈图案cp2的区间s22的距离小于第2线圈图案cp2的x方向上的开口宽度的1/2，则可通信区域的向 x方向的扩展变大。此处，由第1线圈图案cp1产生的磁通量中的由磁通量构成的分量以抵消磁通量的方式发挥作用，但在图9(a)所示的例子中，由第1线圈图案cp1产生的磁通量中的由磁通量构成的分量比较少。
65.与此相对，如图9(b)所示，在第2线圈图案cp2的区间s22不从磁性体7向 x方向突出的情况下，由磁通量构成的分量增加，因此，与图9(a)所示的情况相比，抑制可通信区域的向 x方向的扩展。另外，如图9(c)所示，在与第2线圈图案cp2的x方向上的中央位置x2相比，磁性体7的外周端52的x方向上的位置x1更向-x方向上的情况下，即，位置x1与第2线圈图案cp2的区间s22的距离为第2线圈图案cp2的x方向上的开口宽度的1/2以上的情况下，由磁通量构成的分量增加，因此，与图9(a)所示的情况相比，抑制可通信区域的向 x方向的扩展。考虑到这些点，优选为，磁性体7的外周端52的x方向上的位置x1与第2线圈图案cp2的位置关系为图9(a)所示的位置关系。虽然未图示，但磁性体7的外周端53的x方向上的位置与第3线圈图案cp3的位置关系也为一样。
66.这样，在本实施方式中，由于第1～第3线圈图案cp1～cp3与磁性体7具有上述的位置关系，因此与第1～第3线圈图案cp1～cp3交链的磁通量向
±
x方向扩展。其结果是，无论在终端支架1的载置面2的哪个位置载置智能手机3的情况下，均能够与智能手机3正确地进行通信。
67.图10是用于说明变形例的线圈部件100a的结构的概略俯视图。
68.图10所示的线圈部件100a的第1线圈图案cp1沿第4线圈图案cp4的外形配设，第2和第3线圈图案cp2、cp3的一部分沿第1线圈图案cp1的一部分配设，这一点与上述的线圈部件100不同。更具体而言，第1线圈图案cp1的区间s12、s13具有包含x方向上的坐标沿环绕方向变化的部分的形状，随之，沿第1线圈图案cp1的区间s12配设的第2线圈图案cp2的区间s23和沿第1线圈图案cp1的区间s13配设的第3线圈图案cp3的区间s32，也具有包含x方向上的坐标沿环绕方向变化的部分的形状。图10所示的线圈部件100a如例示那样，也可以为，第1线圈图案cp1与第2和第3线圈图案cp2、cp3在y方向上具有部分重叠。由此，由于第2和第3线圈图案cp2、cp3的区间s23、s32的一部分具有向x方向上的中央侧延伸的部分，因此x方向上的大致中央部的天线特性提高。
69.图11是使用本实施方式的线圈部件100的无线电力传输设备60的框图。
70.图11所示的无线电力传输设备60具备：具有第1～第4线圈图案cp1～cp4的线圈部件100、与第1～第3线圈图案cp1～cp3连接的通信电路61、和与第4线圈图案cp4连接的送电电路62。通信电路61和送电电路62与控制电路63连接。由此，经由通信线64收发的数据能够经由nfc用的第1～第3线圈图案cp1～cp3与智能手机3通信，并且由电源65供给的电力能够经由无线电力传输用的第4线圈图案cp4向智能手机3无线送电。
71.这样，根据本实施方式，能够提供线圈部件100，其适用于能够通过nfc的通信和通过无线电力传输的充电的终端支架1。
72.以上，针对本公开的优选实施方式进行了说明，但本公开并不限定于上述的实施方式，在不脱离本公开的主旨的范围内，能够进行各种各样的变更，它们当然也包含在本公开的范围内。
73.本公开所涉及的技术，包含以下的结构例，但并不限定于此。
74.本公开的一个实施方式的线圈部件具备：第1线圈图案；第2线圈图案，其与第1线圈图案连接；以及磁性体，其从轴向覆盖第1和第2线圈图案，第1和第2线圈图案在与轴向正交的第1方向上并排配置，第1线圈图案具有：第1突出部，其从与轴向和第1方向正交的第2方向上的磁性体的第1外周端向第2方向突出。
75.在该线圈部件中，能够抑制向第2方向的磁通量的扩展，以与之相应的量，磁通量向第1方向扩展，高效地扩大可通信区域。
76.另外，也可以为，第2线圈图案具有：第2突出部，其从磁性体的第1方向上的一侧的第2外周端向第1方向突出。由此，在第2线圈图案的外侧，抑制由第1线圈图案产生的磁通量与由第2线圈图案产生的磁通量相互减弱。
77.另外，也可以为，第2突出部与磁性体的第2外周端的第1方向上的距离小于第2线圈图案的第1方向上的开口宽度的1/2。由此，可通信区域的向第1方向的扩展变大。
78.另外，也可以为，第2线圈图案具有：第3突出部，其从磁性体的1外周端向第2方向突出。由此，抑制向第2方向的磁通量的扩展，以与之相应的量，磁通量向第1方向充分地扩展。
79.另外，也可以为，第1和第2线圈图案在第2方向上具有部分重叠。在这种情况下，也可以为，与磁性体重叠的第1线圈图案的第1区间具有包含第1方向上的坐标沿环绕方向变化的部分的形状，第2线圈图案的第2区间沿第1区间配设。由此，能够提高第1方向上的大致中央部的天线特性。
80.另外，也可以为，线圈部件还具备：第3线圈图案，其与第1线圈图案连接，第1线圈图案配置在第2线圈图案与第3线圈图案之间。由此，可通信区域向第1方向扩大。
81.另外，也可以为，第3线圈图案具有：第4突出部，其从磁性体的第1方向上的另一侧的第3外周端向第1方向突出。由此，在第3线圈图案的外侧，抑制由第1线圈图案产生的磁通量与由第3线圈图案产生的磁通量相互减弱。
82.另外，也可以为，第4突出部与磁性体的第3外周端的第1方向上的距离小于第3线圈图案的第1方向上的开口宽度的1/2。由此，可通信区域的向第1方向的扩展变大。
83.另外，也可以为，第3线圈图案具有：第5突出部，其从磁性体的1外周端向第2方向突出。由此，抑制向第2方向的磁通量的扩展，以与之相应的量，磁通量向第1方向充分地扩展。
84.另外，也可以为，第1和第3线圈图案在第2方向上具有部分重叠。在这种情况下，也可以为，与磁性体重叠的第1线圈图案的第3区间具有包含第1方向上的坐标沿环绕方向变化的部分的形状，第3线圈图案的第4区间沿第3区间配设。由此，能够提高第1方向上的大致中央部的天线特性。
85.另外，也可以为，第1至第3线圈图案，以第1线圈图案所产生的磁场与第2和第3线圈图案所产生的磁场成为相互反相的方式连接。由此，从第1线圈图案产生的磁场与从第2和第3线圈图案产生的磁场成为主要是相互加强。
86.另外，也可以为，第2和第3线圈图案各自的匝数比第1线圈图案的匝数多。由此，能够提高第1方向的两侧的天线特性。
87.另外，也可以为，线圈部件还具备：第4线圈图案，其配置于第1线圈图案的开口区域，具有与第1线圈图案相同的轴向。在这种情况下，也可以为，线圈部件还具备基材，第1、第2和第4线圈图案设置于基材的至少一个表面。由此，能够将第1、第2和第4线圈图案形成于基材的表面，削减部件的数量。另外，由于能够同时形成第1、第2和第4线圈图案，所以还能够简化制造过程。
88.另外，本公开的一个实施方式的无线电力传输设备具备：上述线圈部件、与第1和第2线圈图案连接的通信电路、和与第4线圈图案连接的送电电路。
89.在该无线电力传输设备中，能够提供可高效地扩大可通信区域的无线电力传输设备。