CN101252040A - 线圈单元及其制造方法、以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了散热性卓越的线圈单元及其制造方法、以及电子设备。线圈单元包括平面状线圈(30)、设置在平面状线圈(30)下面的磁性部件(52)、设置在磁性部件(52)下面的防止磁通泄漏部件(54)、以及设置在防止磁通泄漏部件(54)下面的散热板(70)。通过双面粘性带(60)，防止磁通泄漏部件(54)和散热板(70)绝缘。

Description

线圈单元及其制造方法、以及电子设备

技术领域

本发明涉及使用线圈的无触点输电的线圈单元及其制造方法、以及电子设备。

背景技术

已经有一种利用电磁感应，即使没有金属部分的接触点，也可以输送电力的无触点输电。作为这样的无触点输电的适用例，公开有进行便携式电话的充电、或家庭用设备(例如，电话机的子机)的充电等。

在无触点输电中，存在输送用线圈散热这样的问题，从而公开有抑制该散热的技术(专利文献1～5)。在专利文献1中公开有抑制非接触式充电的散热的设计方法。在专利文献2中公开有通过线圈和磁性材料的结构来抑制散热的技术。在专利文献3中公开有具有气冷式设备的无触点充电装置。在专利文献4中公开有将陶瓷设置在一次侧的线圈和二次侧的线圈之间，从而使其散热的结构。在专利文献5中公开有提高散热性的框体的结构。

专利文献1：日本特开平8-103028号公报

专利文献2：日本特开平8-148360号公报

专利文献3：日本特开平11-98705号公报

专利文献4：日本特开2003-272938号公报

专利文献5：日本特开2005-110357号公报

在该无触点式电力输送中，利用磁场在线圈之间进行输送，因此，若靠近金属，则磁场被该金属吸收，从而发生效率降低和金属本身感应加热的问题。由此，存在无法使用最适合散热用的金属的问题。

发明内容

本发明鉴于上述问题，目的在于提供散热性卓越的线圈单元及其制造方法、以及电子设备。

本发明一个方面涉及的线圈单元可以包括：平面状线圈；磁性部件，设置在上述平面状线圈的下面；防止磁通泄漏部件，设置在上述磁性部件的下面；以及散热板，设置在上述防止磁通泄漏部件的下面，其中，上述防止磁通泄漏部件和上述散热板可以电绝缘。

根据该结构，在与平面状线圈之间隔着磁性部件、防止磁通泄漏部件设置有散热板，且在平面状线圈和散热板之间没有设置有空间，因此，可以高效率地扩散平面状线圈所产生的热。并且，由于设置有防止磁通泄漏部件，所以可以防止散热板接受磁通而产生感应加热。并且，均以金属等形成的防止磁通泄漏部件和散热板电绝缘，因此，可以防止散热板作为接受磁通的部件而发挥功能。

在本发明一个方面中，上述防止磁通泄漏部件和上述散热板可以通过双面粘性带而绝缘。

根据该结构，由于通过双面粘性带实现防止磁通泄漏部件和散热板之间的绝缘，因此，无需另设绝缘体，便于组装。

在本发明一个方面中，上述线圈单元还可以包括：印刷电路基板，安装有上述散热板，且形成有连接于上述平面状线圈的导电图案。

根据该结构，由于在印刷电路基板上设置有导电图案，因此，可以便于在与控制平面状线圈的元件之间进行电连接。

在本发明一个方面中，在上述印刷电路基板上的、安装有上述散热板的面上可以安装有至少一个安装部件，上述平面状线圈的上表面位置可以设定得高于上述至少一个安装部件中的最大高度。

根据该结构，由于将平面状线圈的上表面位置设定得高于其他安装部件的上表面，因此，便于组装。并且，可以使平面状线圈的上面更加靠近对方侧的线圈单元。

在本发明一个方面中，上述至少一个安装部件中的、具有最大高度的部件可以是连接于上述平面状线圈的电容器元件。为了确保电容，需要较大地设定电容器的尺寸。因此，当安装部件为电容器元件时，本本发明的一个方面具有高效率性。

在本发明的一个方面中，在上述印刷电路基板的、与安装有上述散热板的面不同的面上可以安装有用于检测上述散热板温度的温度检测元件。由此，即使混入异物等，平面状线圈升温，从而散热板的温度异常变高，也可以检测出异常。

在本发明的一个方面中，在上述印刷电路基板的、与安装有上述散热板的面不同的面上可以安装有根据上述散热板线圈的温度来切断向上述平面状线圈供给的电力的元件。根据该结构，可以简单且可靠地构成切断电力供给的电路。

在本发明的一个方面中，在上述印刷电路基板上可以设置有用于引导组装夹具的定位部，上述组装夹具可以收容有上述散热板、上述防止磁通泄漏部件、上述磁性部件以及上述平面状线圈。由此，便于组装平面状线圈等。

在本发明的一个方面中，在上述磁性部件的上面可以配置有隔离部件，上述隔离部件可以包括用于收容上述平面状线圈的孔部，上述平面状线圈的上表面和上述隔离部件的上表面实际可以为同一面。这样，通过将平面状线圈的上表面和上述隔离部件的上表面设置成同一面，从而可以使输送面平整。并且，可以防止任何部件碰到平面状线圈的角部而导致平面状线圈损伤。

在本发明的一个方面中，上述防止磁通泄漏部件和上述散热板的平面尺寸实际可以相同，上述散热板可以比上述防止磁通泄漏部件厚。由于平面尺寸实际相同，因此可以通过磁性泄漏部件可靠地捕捉磁通。并且，通过将散热板的厚度设定得厚于防止磁通泄漏部件的厚度，因此可以进一步提高散热板的散热性。

本发明的另一方面涉及的电子设备是可以包括线圈单元以及收容上述线圈单元的铠装体的电子设备，在上述电子设备中，上述铠装体在与上述平面状线圈相对的面上具有孔部，上述孔部被护盖覆盖，上述铠装体在与上述至少一个安装部件的最大高度位置相对的位置上形成有加强部，上述加强部的厚度厚于上述护盖的厚度，可以当将从上述印刷电路基板到上述护盖外表面为止的高度设定为H1，将以上述印刷电路基板为基准的上述至少一个安装部件的最大高度设定为H2，将上述加强部的厚度设定为H3时，H1＞H2+H3。

通过将护盖形成得较薄，加强部形成得较厚，从而可以通过加强部可靠地保护其他安装部件。并且，由于形成有加强部，因此，可以抑制安装部件上的铠装体凹陷，并可使输送面附近的铠装体平整。并且，通过设定H1＞H2+H3，因此可以在安装部件和加强部之间确保空间，并可以抑制安装部件损伤。

本发明的其他方面涉及的线圈单元的制造方法可以包括：在组装夹具的收容部中，依次收容上述平面状线圈、上述磁性部件、上述防止磁通泄漏部件的工序(A)；在上述工序(A)之后，在与上述防止磁通泄漏部件电绝缘的状态下，将上述散热板收容于上述收容部的工序(B)；以及在上述工序(B)之后，在上述组装夹具的收容部侧组装上述组装夹具和上述印刷电路基板，并在上述印刷电路基板上安装上述平面状线圈、上述磁性部件、上述防止磁通泄漏部件、上述散热板的工序。

据此，在组装夹具中收容平面状线圈、磁性部件、防止磁通泄漏部件以及散热板之后，重叠印刷电路基板，并在该印刷电路基板上组装平面状线圈等，因此，与逐个组装时相比，更加简单。

在本发明的其他方面涉及的制造方法中，虽然以平面状线圈、磁性部件、磁性泄漏防止部件、散热板的顺序，将他们收容在组装部件中，但是在这些部件之间介装有双面粘性带等其他部件这点也在本发明的保护范围内。

在本发明的其他方面涉及的制造方法中，在上述工序(A)和上述工序(B)之间，还可以包括以下工序：收容用于使上述防止磁通泄漏部件和上述散热板绝缘的上述绝缘性双面粘性带。

在本发明的其他方面涉及的制造方法中，在所述工序(A)之前，还可以包括以下工序：将所述隔离部件收容于所述收容部。

在本发明的其他方面涉及的制造方法中，在上述印刷电路基板上包括定位部，且上述组装夹具包括与上述印刷电路基板的定位部相对应的定位引导部。这样，由于形成有定位部，所以可以便于定位，并可进一步简化组装。

本发明的其他方面涉及的线圈单元可以包括：线圈；磁性部件，用于入射上述线圈产生的第一磁通；防止磁通泄漏部件，用于入射上述磁性部件根据上述第一磁通而产生的第二磁通；以及散热板，用于扩散上述线圈所产生的热，上述防止磁通泄漏部件和上述散热板电绝缘。

在本发明的其他方面涉及的线圈单元中，与平面状线圈之间，隔着磁性部件、防止磁通泄漏部件设置有散热板，平面状线圈和散热板之间未设置有空间，因此可以有效地扩散平面状线圈所产生的热。并且，由于设置有防止磁通泄漏部件，所以可以防止散热板接受磁通而产生感应加热。并且，均以金属等形成的防止磁通泄漏部件和散热板电绝缘，因此，可以防止散热板作为接受磁通的部件而发挥功能。并且，即使对于本发明的其他方面涉及的线圈单元，也可以适用上述本发明的一个方面涉及的线圈单元的各种实施例。

本发明的其他方面涉及的电子设备可以包括上述线圈单元。

附图说明

图1是模式地示出充电器和被充电器的图；

图2是线圈单元的分解立体模式图；

图3是沿图2的A-A线的线圈单元的截面模式图；

图4是模式地示出线圈单元中的充电器或被充电器的部分截面的图；

图5是模式地示出组装夹具(jig)的图；

图6是示出线圈单元制造工序的模式图；

图7是示出线圈单元制造工序的模式图；

图8是示出线圈单元制造工序的模式图；

图9是示出线圈单元制造工序的模式图；以及

图10是示出线圈单元制造工序的模式图。

具体实施方式

下面，详细说明本发明的优选实施例。此外，下面说明的本实施例并不是用于不当地限定本发明的保护范围所记载的本发明的内容，且作为本发明的发明内容，在本实施例中说明的所有结构并不是必须的。

图1是模式地示出充电器10和被充电器20的图。利用充电器10的线圈单元(第一线圈单元)12的线圈和被充电器(电子设备)20的线圈单元(第二线圈单元)22的线圈之间产生的电磁感应作用，通过无触点输电来进行从充电器10向被充电器20的充电。

作为本实施例的特征之一，就是存在线圈单元的结构。下面，对线圈单元进行具体说明。

图2是线圈单元12、线圈单元22的分解立体模式图。图3是沿图2的A-A线的线圈单元12、线圈单元22的截面模式图。图4是线圈单元22中的充电器10或被充电器22的部分截面的模式图。

在印刷电路基板80上依次重叠散热板70、带屏蔽(shield)磁性部件50以及线圈例如平面状线圈30，从而形成线圈单元12、线圈单元22。

只要平面状线圈30是平面的线圈，则对其没有特别的限定，例如可以适用在平面上缠绕单芯或多芯包覆的线圈线的空芯线圈。平面状线圈30可以通过一个线圈形成，也可以如图2～图4所示，将线圈32a、32b重叠多层而形成。通过串行连接这些线圈32a、32b，从而除可以利用自己的电感以外，还可以利用互感，并可以缩小线圈直径。当设置多层线圈32a、32b时，可以通过双面粘性带34来固定线圈32a、32b之间。

在平面状线圈30的周围可以设置有隔离部件40。在隔离部件40上形成有孔部42，在该孔部42中收容平面状线圈30。在隔离部件40上设置有切口部44，从这里引出平面状线圈30的引出线。平面状线圈30的上表面和隔离部件40的上表面实际上为同一面。通过这样地设置隔离部件40，可以将输送面设置成平的，并且可以降低平面状线圈30的损伤(尤其是平面状线圈的角部损伤)。并且，可以防止平面状线圈30的端部挂住其他部件，且可以防止平面状线圈30被剥落。作为隔离部件40的材料，只要是相对于线圈散热具有耐热性高的电容率的材料，则没有特别的限定，例如列举有聚对苯二甲酸乙酯树脂等。

在平面状线圈30的下面设置有带屏蔽磁性部件50。带屏蔽磁性部件50包括磁性部件52、和设置在磁性部件52下面的防止磁通泄漏部件54。

磁性部件52具有以下功能：进行接受磁通的动作，并提高电感。作为磁性部件52的材料，优选软磁性材料，可以适用软磁铁氧体材料或金属软磁材料。

防止磁通泄漏部件54具有以下作用：吸收磁性部件52未能捕捉净的磁通和从磁性部件52的周围泄漏的磁通。或者，可以定义为：当将平面状线圈30产生的磁通作为第一磁通时，向磁性部件52入射第一磁通，向防止磁通泄漏部件54入射磁性部件52根据第一磁通而产生的第二磁通。在这种情况下，防止磁通泄漏部件54具有吸收第二磁通的作用。

作为防止磁通泄漏部件54材料，只要是可以吸收磁通的材料，则没有特别的限定，可以列举有非磁性体，例如铝。在接触于磁性部件下表面的状态下形成的物质使输送特性受到影响。因此，优选根据希望的输送特性来规定防止磁通泄漏部件54的材料和大小。通过设置防止磁通泄漏部件54，从而不会向设置在其下面的散热板70等泄漏磁通，所以可以防止在散热板70等金属上产生感应加热。

在防止磁通泄漏部件54的下面，隔着绝缘性双面粘性带60设置有散热板70。散热板70具有扩散在平面状线圈30所产生的热的作用。作为散热板70的材料，只要是传热性好的材料，则没有特别的限定，可以适用金属，例如Al(铝)。并且，由于散热板70隔着磁性部件、防止磁通泄漏部件54与平面状线圈30接触，因此可以扩散在平面状线圈30所产生的热。

当将散热板70的平面尺寸实际设置成与磁性泄漏防止部件54相同时，将散热板70设置成厚于防止磁通泄漏部件54即可。由于平面尺寸实际上相同，所以可以通过防止磁通泄漏部件54可靠地捕捉磁通。并且，通过将散热板70设置得厚于防止磁通泄漏部件54，从而可以进一步提高散热板70的散热性。

由于隔着绝缘性双面粘性带60而加以设置，所以防止磁通泄漏部件54和散热板70绝缘，因此，散热板70对输送特性不会带来影响。即，如果未能这样地进行绝缘，则会导致散热板70也作为防止磁通泄漏部件54而发挥作用，从而对输送特性带来影响，但是通过设置绝缘性双面粘性带60来进行电绝缘，从而，在功能面上，可以可靠地分离防止磁通泄漏部件54和散热板70。并且，因此，不管选择哪种材料作为散热板70的材料，均不会对输送特性赋予影响。其结果，根据本实施例，可以提高散热板70材料的选择自由度。绝缘性双面粘性带60可以适用公知的材料。

散热板70通过双面粘性带84被安装在印刷电路基板80上。在该印刷电路基板80上安装有安装部件82b，且形成有连接该安装部件82b和平面状线圈30的导电图案(pattern)。作为安装部件82b，若以充电器侧为例，则可以列举有例如日本特开2005-6460的图1所记载的电容器C1、C2，若以被充电器侧为例，则可以列举有例如同图中的电容器C3、C4。这样的电容器例如通过薄膜电容器形成。

印刷电路基板80的背面(与安装有散热板70的面不同的面)上安装有用于检测平面状线圈30的温度的热敏电阻等的温度检测元件86。通过温度检测元件86，即使混入异物等而导致线圈的温度异常变高，也可以检测出该异常。当通过该温度检测元件86检测出平面状线圈30的异常温度时，可以进行中止输送的控制。也可以设置一种元件来代替温度检测元件86，该元件根据散热板70的温度，当该温度高于规定值时，切断向平面状线圈30的通电。作为这种元件，可以使用通过高温而熔断的熔丝元件、或由于高温，电阻值增大，从而抑制或切断电流的热敏电阻等元件。

如上述，在平面状线圈30和印刷电路基板80之间介装有散热板70。因此，便于平面状线圈30构成为：如图3所示，将平面状线圈30的上表面位置A1设定得比至少一个安装部件中的最大高度A2高出相当于散热板70的厚度。这样，当可以将平面状线圈30的上面位置A1设定得高于至少一个安装部件中的最大高度A2时，便于模块的安装。并且，可以使平面状线圈30的上面更加靠近对方侧的线圈单元。

下面，参照图4来说明铠装体14和线圈单元之间的关系。

铠装体14在与平面状线圈30相对的面上包括孔部14c。该孔部14c被护盖(保护层)16覆盖。在铠装体14上，在与安装部件82b的最大高度位置相对的位置上形成有加强部14b，加强部14b的厚度H3厚于护盖16的厚度H4。通过将护盖16变薄，并将加强部14b变厚，从而可以缩短输送距离，同时，可以在加强部中确实保护其他安装部件。并且，由于存在有加强部14b，因此，可以抑制安装部件82b上的铠装体14凹陷，从而可以使输送面附近的铠装体平整。

当将从电路基板到护盖外表面的高度设定为H1，将以印刷电路基板80为基准的安装部件82b的最大高度设定为H2，将加强部的厚度为H3时，可以设定H1＞H2+H3。通过如上述的设定，可以在安装部件82b和加强部14b之间确保有空间，从而可以抑制安装部件82b损伤。

如图2所示，在印刷电路基板80上，安装有平面状线圈30的区域旁边，设置有定位部，例如定位用孔部82a。由于设置有该孔部82a，所以如后述，容易形成线圈单元。

(制造方法)

下面，参照图5～图10，对线圈单元的制造方法进行说明。

以使用图5所示的组装夹具90来制造线圈单元为例进行说明。组装夹具90设置有凹部92，可以在该凹部92中收容线圈单元的构成材料。并且，在该组装夹具90上设置有定位引导用突起部(定位用突起部)94。下面，进行具体的说明。

首先，如图6以及图7所示，在组装夹具90的凹部92中依次收容隔离部件40、平面状线圈30、磁性部件52、防止磁道泄漏部件54、绝缘性双面粘性带60、散热板70以及双面粘性带84。然后，如图8以及图9所述，在夹具90的凹部92侧，使印刷电路基板80和组装夹具90组装。在组装时，使组装夹具90的定位用突起部94插入印刷电路基板80的定位用孔部82a。由此便于定位。该安装之后，取下组装夹具，从而如图10所示，通过双面粘性带84，收容在组装夹具90中的构成部件被安装在印刷电路基板80上。

(电子设备的适用例)

本实施例可适用于输送电力或输送信号的所有电子设备，例如可以适用于手表、电动牙刷、电动剃须刀、无绳电话、个人手持式电话(personal handy phone)、便携式电脑、PDA(Personal DigitalAssistants：个人数字助理)、电动自行车等具有蓄电池的被充电设备和对其进行充电的充电设备。

此外，虽然在上面详细说明了本实施例，但是本领域技术人员应该明白，在实体上不脱离本发明的范围以及效果的基础上，可以有多种变形。因此，这样的变形例均属于本发明的范围。例如，在说明书以及附图中，与更加广义或同义的不同术语同时使用至少一次的术语在说明书或附图的任何地方均可以转换为该不同术语。

虽然本实施例涉及无触点输电，但是也可以适用于使用电磁感应原理的无触点信号输送。

虽然在上述的实施例的说明中，对在充电设备侧的线圈单元以及被充电设备侧的线圈单元的双方适用本发明的例子进行了说明，但是也可以仅适用于任一侧。

附图标记

10充电器              20被充电器

12第一线圈单元        14铠装体

14a孔部               14b加强部

16护盖                22第二线圈单元

30平面状线圈          40隔离部件

50带屏蔽磁性部件      52磁性部件

54防止磁通泄漏部件    60色缘性双面粘性带

70散热板              80刷电路基板

82a定位用孔部         82b安装部件

84双面粘性带          86温度检测元件

90组装夹具            92凹部

94定立用突起部

Claims (17)

1.一种线圈单元，其特征在于，包括：

平面状线圈；

磁性部件，设置在所述平面状线圈的下面；

防止磁通泄漏部件，设置在所述磁性部件的下面；以及

散热板，设置在所述防止磁通泄漏部件的下面，

其中，所述防止磁通泄漏部件和所述散热板电绝缘。

2.根据权利要求1所述的线圈单元，其特征在于，

所述防止磁通泄漏部件和所述散热板通过双面粘性带绝缘。

3.根据权利要求1或2所述的线圈单元，其特征在于，所述线圈单元还包括：

印刷电路基板，安装有所述散热板，且形成有连接于所述平面状线圈的导电图案。

4.根据权利要求3所述的线圈单元，其特征在于，

在所述印刷电路基板上的、安装有所述散热板的面上安装有至少一个安装部件，

所述平面状线圈的上表面位置设定得高于所述至少一个安装部件中的最大高度。

5.根据权利要求4所述的线圈单元，其特征在于，

所述至少一个安装部件中的、具有最大高度的部件是连接于所述平面状线圈的电容器元件。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的线圈单元，其特征在于，

在所述印刷电路基板的、与安装有所述散热板的面不同的面上安装有用于检测所述散热板温度的温度检测元件。

7.根据权利要求3至5中任一项所述的线圈单元，其特征在于，

在所述印刷电路基板的、与安装有所述散热板的面不同的面上安装有根据所述散热板线圈的温度来切断向所述平面状线圈供给的电力的元件。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的线圈单元，其特征在于，

在所述印刷电路基板上设置有用于引导组装夹具的定位部，所述组装夹具收容有所述散热板、所述防止磁通泄漏部件、所述磁性部件以及所述平面状线圈。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的线圈单元，其特征在于，

在所述磁性部件的上面配置有隔离部件，

所述隔离部件包括用于收容所述平面状线圈的孔部，所述平面状线圈的上表面和所述隔离部件的上表面实际为同一面。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的线圈单元，其特征在于，

所述防止磁通泄漏部件和所述散热板的平面尺寸实际相同，所述散热板比所述防止磁通泄漏部件厚。

11.一种电子设备，所述电子设备包括权利要求3至8中任一项所述的线圈单元、以及收容所述线圈单元的铠装体，所述电子设备的特征在于，

所述铠装体在与所述平面状线圈相对的面上具有孔部，所述孔部被护盖覆盖，

所述铠装体在与所述至少一个安装部件的最大高度位置相对的位置上形成有加强部，所述加强部的厚度厚于所述护盖的厚度，

当将从所述印刷电路基板到所述护盖外表面为止的高度设定为H1，将以所述印刷电路基板为基准的所述至少一个安装部件的最大高度设定为H2，将所述加强部的厚度设定为H3时，H1＞H2+H3。

12.一种用于制造权利要求3至8中任一项所述的线圈单元的制造方法，所述制造方法的特征在于，包括以下工序：

在组装夹具的收容部中，依次收容所述平面状线圈、所述磁性部件、所述防止磁通泄漏部件的工序(A)；

在所述工序(A)之后，在与所述防止磁通泄漏部件电绝缘的状态下，将所述散热板收容于所述收容部的工序(B)；以及

在所述工序(B)之后，在所述组装夹具的收容部侧组装所述组装夹具和所述印刷电路基板，并在所述印刷电路基板上安装所述平面状线圈、所述磁性部件、所述防止磁通泄漏部件、所述散热板的工序。

13.根据权利要求12所述的线圈单元的制造方法，其特征在于，

在所述工序(A)和所述工序(B)之间，还包括以下工序：收容用于使所述防止磁通泄漏部件和所述散热板绝缘的所述绝缘性双面粘性带。

14.根据权利要求12或13所述的线圈单元的制造方法，其特征在于，

在所述工序(A)之前，还包括以下工序：将所述隔离部件收容于所述收容部。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的线圈单元的制造方法，其特征在于，

在所述印刷电路基板上包括定位部，且所述组装夹具包括与所述印刷电路基板的定位部相对应的定位引导部。

16.一种线圈单元，其特征在于，包括：

线圈；

磁性部件，用于入射所述线圈产生的第一磁通；

防止磁通泄漏部件，用于入射所述磁性部件根据所述第一磁通而产生的第二磁通；以及

散热板，用于扩散所述线圈所产生的热，

所述防止磁通泄漏部件和所述散热板电绝缘。

17.一种电子设备，其特征在于，包括，

权利要求16所述的线圈单元。

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