CN101345327B - 线圈单元及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种作为部件能够被简易操作，并且能够防止异物混入的线圈单元及使用该线圈单元的电子设备。线圈单元(22)具有平面状线圈(30)；线圈收容框体(40)，包含用于收容平面状线圈的凹部(41)，并使平面状线圈的传送面(32)与凹部的底面(42)相对配置；以及基板(50)，具有在平面状线圈的非传送面(33)侧安装有安装部件(53)的安装面(51)，并与平面状线圈的内端引出线及外端引出线(34)、(35)连接。其中，基板(50)作为线圈收容框体(40)的盖固定在线圈收容框体(40)的凹部(41)的开口端(48)侧上。

Description

线圈单元及电子设备
技术领域
本发明涉及一种关系到使用线圈的无触点电力传输的线圈单元及电子设备等。
背景技术
近年来，即使金属部分无触点也可以利用电磁感应进行电力传输的无触点电力传输(非接触电力传输)引人注目。作为该无触点电力传输的适用例子，可以用于移动电话、家用电器(例如家用电话的子机)的充电等。
专利文献1作为无触点电力传输的现有技术。在该专利文献1中，由连接至送电驱动器的输出的谐振电容和原线圈构成串联谐振电路，从送电装置(一次侧)向受电装置(次级侧)供给电力。
专利文献1：日本特开2006-60909号公报
在无触点电力传输中，在一次侧及次级侧配置线圈单元是必须的。特别是在小型设备中容纳线圈单元的情况下，需要线圈单元自身小型化。此外，作为装配设备所需要的一个部件，优选线圈单元自身为容易操作的形状。而且，在线圈单元自身中不会因混入异物而引起电气故障。
发明内容
本发明的目的在于提供作为部件简易操作并可以防止异物混入的线圈单元及使用线圈单元的电子设备。
本发明的第一方面涉及的线圈单元，包括：平面状线圈；线圈收容框体，所述线圈收容框体包含收容所述平面状线圈的凹部，使所述平面状线圈的传送面与所述凹部的底面相对配置；以及基板，所述基板具有在所述平面状线圈的非传送面侧安装有安装部件的安装面，连接有所述平面状线圈的内端引出线和外端引出线，其中，所述基板作为所述线圈收容框体的盖固定在所述线圈收容框体的所述凹部的开口端侧。
根据本发明的第一方面的线圈单元，由于线圈被线圈收容框体和基板覆盖，所以作为线圈单元的平面状线圈自身不露出，作为电气部件形成操作容易的形状。并且，由于不需在线圈收容框体上形成不必要的孔，所以平面状线圈的收容空间被线圈收容框体和基板覆盖，防止外来异物混入。在线圈收容框体的内部空间中，虽然除平面状线圈之外，还存在有安装部件和安装图案，很难发生因金属异物的混入而导致电气故障。
在本发明的第二方面的线圈单元中，所述平面状线圈通过所述传送面表面引出所述内端引出线，在所述线圈收容框体的所述底面上，可以设置有收容所述内端引出线的收容部。这样，平面状线圈的内端引出线的厚度就不会影响线圈单元的高度，或至少减低其影响，实现线圈单元小型化。
在本发明的第三方面的线圈单元中，所述平面状线圈具有空芯部，在所述线圈收容框体中，设置有定位所述平面状线圈的所述空芯部的定位突出部。
这样，能够利用作为平面状线圈自身的形状的空芯部定位平面状线圈。
在本发明的第四方面的线圈单元中，还具有配置在所述平面状线圈的所述非传送面侧上的磁片，在所述线圈收容框体和所述基板之间能够收容所述平面状线圈及所述磁片。
磁片能够进行接受来自平面状线圈磁通量的工作，并提高平面状线圈的电感。
在本发明的第五方面的线圈单元中，所述磁片能够在与所述基板的与安装面相对的一侧上层叠磁屏蔽片。
磁屏蔽片能够吸收磁片未完全捕获的磁通量，避免发射到基板上的安装部件的磁通量的不良影响。
在本发明的第六方面的线圈单元中，在所述磁片的外周端部与所述线圈收容框体的内壁之间封入有密封材料，所述平面状线圈的所述内端引出线及外端引出线能够通过所述密封材料与所述基板连接。
这样，能够覆盖磁片的端部，或密封磁片的端部材料下落的路径。因此，在基板的安装面上能够防止有金属异物的落下，从而能够防止引起图案短路等的电气弊端。
在本发明的第七方面的线圈单元中，所述基板在与所述安装面相反一侧的露出面上设置有连接所述内端引出线及所述外端引出线的连接图案，在所述基板的外周端上形成有切口部，所述内端引出线及所述外端引出线能够通过所述切口部从所述安装面引导到所述露出面。
当在基板的露出面上有连接图案(pattern)时，则能够在装配线圈单元后，将平面状线圈与连接图案连接，提高操作性。
在本发明的第八方面的线圈单元中，所述基板在所述安装面上可以具有连接所述内端引出线及所述外端引出线的连接图案。
这样，不需在基板上设置切口部及通过切口部将内端引出线及外端引出线引导到露出面上，能够利用基板密闭线圈收容框体。
在本发明的第九方面的线圈单元中，所述线圈收容框体能够在所述底面上具有贯穿的真空吸引孔。这样，能够在装配时，使平面状线圈真空吸在线圈收容框体的底面，提高紧密性。
本发明的第十方面涉及的线圈单元，其特征在于，包括：线圈；包含收容所述线圈的凹部的线圈收容框体；以及安装有与所述线圈电气连接的电子部件的基板，其中所述基板以覆盖所述凹部的形式配置。
本发明的第十一方面涉及一种电子设备，包含上述的线圈单元。
附图说明
图1是表示具有充电器及使其横置的移动电话的充电系统的图。
图2是图1的充电系统所使用的线圈单元的装配分解立体图。
图3(A)是线圈收容框体的平面图，图3(B)是线圈收容框体的背面图。
图4是线圈收容框体的部分截面图。
图5是线圈单元的部分截面图。
图6是线圈单元的背面图。
图7是表示线圈单元的装配方法的图。
图8是变形例所涉及的线圈单元的装配分解立体图。
图9是变形例所涉及的线圈单元的部分截面图。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行详细地说明。另外，以下说明的实施例并不是对权利要求书中记载的本发明的内容的不合理限定，实施例中说明的构成的全部未必都是本发明的必要技术特征。
1.充电系统
图1及图2是模式地表示由充电器10和利用该充电器10充电的电子设备诸如移动电话20构成的充电系统的图。图1示出横置在充电器10A上的移动电话20A。从充电器10A向移动电话20A的充电是利用在充电器10A的原线圈单元12的线圈和移动电话20A的次级线圈单元22的线圈之间产生的电磁感应作用，通过无触点电力传输进行的。
在这里，如图1所示，将线圈单元12、22彼此对置实施无触点电力传输时的对置面侧称为传送面。图1的线圈单元12的上侧面为传送面，线圈单元22的下侧面为传送面。将与传送面相反一侧的面称为非传送面。
2.线圈单元的构造
图2是表示在图1所示的线圈单元12、22中，尤其是在要求小型化的次级线圈单元22中优选构成的装配分解立体图。另外，也可以将图2所示的构成适用于线圈单元12。
在图2中，本实施例所涉及的线圈单元22作为其基本的构成，包括具有空芯部31的平面状线圈30、收容平面状线圈30的线圈收容框体40、以及基板50，所述基板50具有作为收容平面状线圈30的线圈收容框体40的盖的作用。
在图2中，还具有配置在平面状线圈30的非传送面侧上的磁片60，在线圈收容框体40与基板50之间，收容有平面状线圈30及磁片60。另外，磁片60优选在基板50侧层叠磁屏蔽片62(参照后述的图5)。此外，在图2中，使用诸如带状的双面胶带70来固定基板50作为线圈收容框体40的盖。
平面状线圈30不特别限定为平面的空芯线圈，诸如可以是适用在平面上卷绕单芯或多芯的铠装线圈线的线圈。
图3(A)是线圈收容框体的平面图，图3(B)是线圈收容框体的背面图，图4是线圈收容框体的部分截面图，图5是线圈单元的部分截面图。
线圈收容框体40诸如由树脂材料注射模塑成型。如图4所示，该线圈收容框体40具有收容平面状线圈30的凹部41。平面状线圈30的传送面与凹部41的底面42相对配置(面对面配置)。在底面42的中心形成有定位突出部43。通过将平面状线圈30的空芯部31安置在该定位突出部43上，使平面状线圈30定位在线圈收容框体40中。
此外，底面42在圆形的阶梯部44内形成。该阶梯部44的直径比如图5所示的平面状线圈30的直径大。另外，阶梯部44并不是必须具有的。
如图3(A)、图3(B)所示，在位于线圈收容框体40的诸如对角线上的边缘处的两个位置处形成有第一通孔44。如后所述，该第一通孔44在线圈单元22装配时能够用来将线圈收容框体40定位于装配架中。并且，在线圈收容框体40的阶梯部44内的底面42上，诸如在3个位置上形成有第二通孔45。如后所述，该第二通孔45是在线圈单元22装配时用于将平面状线圈30真空吸着在线圈收容框体40的底面42侧上的孔。另外，在线圈收容框体40的中心处形成有第三通孔46。第三通孔46具有作为定位突出部43的壁厚调整及轻量化(肉逃げ)的作用，第一、第三通孔44、46也能够作为将该线圈单元22安装在图1所示的移动电话20上时的定位部来使用。
如图3(A)、图3(B)所示，在线圈收容框体40的阶梯部44内的底面42上形成有长孔(广义上的收容部)47。如图2所示，平面状线圈30的内端引出线34经由平面状线圈30的传送面32上被取出。长孔47是收容在传送面32上的内端引出线34的孔。基于此，如图5所示，在平面状线圈30的传送面32的全部区域中，能够使平面状线圈30的传送面32与线圈收容框体40的底面42贴紧。其结果，可以降低线圈单元22的整体高度，有助于使其薄型化。另外，由于线圈收容框体40的底面42的厚度比内端引出线34的粗细要厚，所以内端引出线34被长孔47收容，并不突出于长孔47外。
通过将内端引出线34收容在这样的长孔47中，从而内端引出线34就不会影响线圈单元22自身的厚度。另外，收容部并不限于贯穿的长孔47，也可以为非贯穿的凹部。在该情况下，能够降低内端引出线34对线圈单元22的厚度的影响。
图2及图5所示的磁片60，其大小足以覆盖平面线圈30。该磁片60接受来自平面状线圈30的磁通量进行工作，并且具有提高平面状线圈30的电感的作用。作为磁片60的材质可以优选有软磁性材料，适用铁氧体软磁性材料、金属软磁性材料。
并且，在磁片60面对平面状线圈30一侧的相反侧上，可以根据需要设置磁屏蔽片62。磁屏蔽片62具有吸收磁片60未能完全捕获到的磁通量的作用。基于此，就能够避免发射到基板50上的安装部件52及移动电话20内的部件上的磁通量的不良的影响。磁屏蔽片62的材质并不特别限定为能吸收磁通量的材质，可以列举非磁性体诸如铝。
磁片60与磁屏蔽片62用诸如双面粘贴胶带等层压，配置在线圈收容框体40内，以使如图5所示的磁片60紧贴于平面状线圈30的非传送面33。
在这里，磁片60及磁屏蔽片62能够利用诸如粘贴胶带(未图示)等固定在平面状线圈30或线圈收容框体40上。并且，如图5所示，在线圈收容框体40的凹部41的内壁与磁屏蔽片62的端部之间，优选封入硅等的粘结性树脂材料、铸造(mould)材料等的密封材料80。这样，可以用粘结性材料、铸造材料等的密封材料80覆盖磁片60的端部，或密封磁片60的材料(例如软磁性金属粉)落下的路径。基于此，在基板50的安装面51上，即能够防止有金属异物的落下，而又能够防止引起图案短路等的电气弊端。并且，作为密封材料80的二次功能，能够将磁片60及磁屏蔽片62固定在线圈收容框体40上。另外，线圈内端引出线34及外端引出线35虽未图示，但穿过密封材料80向基板50侧引出。
如图2所示，基板50具有安装面51以及与其相反侧的露出面52，在安装面51上安装有各种的安装部件53。该基板50通过双面粘结片70粘结在图5所示的线圈收容框体40的开口端面48上，并覆盖线圈收容框体40的凹部41。基于此，能够防止有异物混入到安装有平面状线圈30及安装部件53的基板50的安装面51侧上。并且，由于线圈单元22被线圈收容框体40及基板50的露出面52所覆盖，所以作为部件操作较容易。而且，在基板50和磁片60或磁屏蔽片62之间，确保有能够收容安装部件53的空间，使安装部件53不露出。
图6是线圈单元22的背面图、即基板50的露出面52侧的图。在本实施例中，在基板50的露出面52上具有线圈连接焊盘54，该焊盘是利用焊锡焊接与平面状线圈30的内端引出线34及外端引出线35连接。
在这里，基板50的边缘部的一部分具有切口部55，该切口部55用于将平面状线圈30的内端引出线34及外端引出线35从安装面51侧向露出面52侧引出。而且，在线圈收容框体40内，在与切口部55对应的位置上，如图3(B)及图6所示，形成有开口端面48的一部分作为薄壁部49。基于此，如图6所示，利用在切口部55中的未被薄壁部49覆盖区域的开口，能够将平面状线圈30的内端引出线34及外端引出线35从安装面51侧向露出面52侧引出。此外，在基板50的露出面52上也可以形成有其他的连接焊盘56，并将线圈单元22与移动电话20内的其他的电路电气连接。另外，连接焊盘54、56通过诸如穿过通孔与安装面51侧的配线图案进行连接。
位于基板50的对角线上的边缘部的两个位置且在与线圈收容框体40的第二通孔44对应的位置上形成第四通孔57。此外，在双面粘贴胶带70上，在与第二、第四的通孔44、57对置的位置上形成有狭缝71。在这些的第二、第四通孔以及狭缝71中嵌入有后述的装配架的定位销。
此外，带状的双面粘贴胶带70具有切断部72，该切断部72用来避免平面状线圈30的内端引出线34及外端引出线35之间的干扰。
3.线圈单元的装配方法
图7示出用于装配线圈单元22的第1、第2装配架100、200。在第一装配架100中具有突出于基板载置面110的2根销(栓)120。将基板50的通孔57与双面粘贴胶带70的狭缝71插在第一装配架100的两根销120上，使基板50及双面粘贴胶带70定位在第一装配架100上来配置。
另一方面，第二装配架200具有能够收容线圈的收容框体40的凹部210。该第二装配架200还具有第一、第二真空吸引孔220、230。第一真空吸引孔220是用于吸引线圈收容框体40，并将线圈收容框体紧贴配置在凹部210上的吸引孔。第二真空吸引孔230与线圈收容框体40的3个通孔45连通。其结果，第二真空吸引孔230的吸引力通过线圈收容框体40的3个通孔45作用于平面状线圈30的传送面31上。其结果，当利用第一、第二真空吸引孔220、230进行真空吸引时，线圈收容框体40与第二装配架200的凹部210紧贴，而且，平面状线圈30的传送面31与线圈收容框体40的底面42紧贴。这样，能够防止平面状线圈30与线圈收容框体40的定位突出部43错位(乘り上げる)等的装配异常。
在线圈收容框体40及平面状线圈30的真空吸引后，通过粘贴带(未图示)将磁片60及磁屏蔽片62安装在平面状线圈30或线圈收容框体40上。此外，在线圈收容框体40的凹部41的内壁和磁屏蔽片62的端部之间，封入硅等的粘结性树脂材料、铸造材料等的密封材料80。之后，可以使第一、第二装配架100、200相对地移动，并通过双面粘贴胶带70，将基板50覆盖在线圈收容框体40的开口端面48上。
4.线圈单元的变形例
图8及图9示出与上述实施例不同的线圈单元。在本实施例的线圈单元中所使用的基板58，在安装有安装部件53的安装面51侧具有利用焊锡焊接连接平面状线圈30的内端引出线34及外端引出线35的线圈连接焊盘54的这一点上，与上述实施例不同。但是，也可以使基板50、58通用化，使用在安装面51及露出面52的双方上都具有线圈连接焊盘54的基板。
在本实施例中，平面状线圈30的内端引出线34及外端引出线35不需从安装面51侧向露出面52侧引出。因此，在图8所示的基板58中，不需在图2所示的基板50中设置切口部55。而且，在本实施例所使用的线圈收容框体40中，在与切口部55对应的位置上，不需将图3(B)及图6所示的开口端面48的一部分视为薄壁部49。但是，为使线圈收容框体40通用化，也可以在本实施例中使用已形成有的薄壁部49。而且，在本实施例中所使用的双面胶带76中，不需要图2所示的切断部72。
图9示出线圈外端引出线35的配线，线圈外端引出线35通过(存在密封材料80时，通过密封材料80)线圈收容框体40与磁片60及磁屏蔽片62之间的间隙，向基板58的安装面51侧引出，与线圈连接图案54(参照图8)连接。因此，在本实施例中，在无间隙的基板58中能够密封线圈收容框体40的开口端侧。因此，进一步提高防止异物混入的效果。此外，由于作为线圈单元的部件的基板58的露出面52变得平坦，所以有利于部件的操作。但是，在线圈收容框体40内有必要将内端引出线34及外端引出线35与基板58的安装面51上的线圈连接图案54连接。
5.电子设备的适用例
本实施例可以适用于进行电力传输或信号传输的所有的电子设备，诸如可以适用于手表、电动牙刷、电动剃须刀、无线电话、手机、移动电脑、PDA(Personal Digital Assistants：个人数字助理)、电动自行车等的具有蓄电池的被充电设备和充电设备。
作为电子设备的框体的一部分，也可以使线圈收容框体40露出。这样，有利于缩短原线圈和次级线圈间的距离，提高传送效率。这时，如果出现内端线圈引出线34经长孔47露出的问题，则可以用粘贴胶带等来覆盖长孔47。
另外，对上述的实施例进行了详细地说明，但只要实质上不脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本行业的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围内。例如，在说明书及附图中，至少有一次出现与更加广义或者同义不同的术语同时记载的用语，在说明书或附图的任何地方，都能够替换其不同的术语。
本实施例为涉及无触点电力传输，但也可以同样地适用利用电磁感应原理的无触点信号传输。
附图标记说明
10充电器                  12线圈单元
20电子设备(移动电话)      22线圈单元
30平面状线圈              31空芯部
32传送面                  33非传送面
34内端引出线              35外端引出线
40线圈收容框体            41凹部
42底面                    43定位突出部
44通孔                    45真空吸引通孔
47长孔(收容部)            48开口端面
50、58基板                51安装面
52露出面                  53安装部件
60磁片                    62磁屏蔽片
70、76双面粘贴胶带        72切断部
80密封材料

Claims (14)

1.一种线圈单元，其特征在于，包括：
平面状线圈；
线圈收容框体，所述线圈收容框体包含收容所述平面状线圈的凹部，使所述凹部的底面相对所述平面状线圈的传送面配置；以及
基板，所述基板在所述平面状线圈的非传送面侧具有安装有安装部件的安装面，连接有所述平面状线圈的内端引出线和外端引出线，
其中，所述基板作为所述线圈收容框体的盖被固定在所述线圈收容框体的所述凹部的开口端侧，
所述平面状线圈通过所述传送面表面引出所述内端引出线，
在所述线圈收容框体的所述底面上设置有收容所述内端引出线的收容部。
2.根据权利要求1所述的线圈单元，其特征在于，
所述平面状线圈具有空芯部，
在所述线圈收容框体中设置有定位突起部，所述定位突起部用于定位所述平面状线圈的所述空芯部。
3.根据权利要求1所述的线圈单元，其特征在于，
还具有配置在所述平面状线圈的所述非传送面侧的磁片，
在所述线圈收容框体与所述基板之间收容有所述平面状线圈及所述磁片。
4.根据权利要求2所述的线圈单元，其特征在于，
还具有配置在所述平面状线圈的所述非传送面侧的磁片，
在所述线圈收容框体与所述基板之间收容有所述平面状线圈及所述磁片。
5.根据权利要求3所述的线圈单元，其特征在于，
所述磁片在面对所述基板的安装面的一侧上层叠磁屏蔽片。
6.根据权利要求4所述的线圈单元，其特征在于，
所述磁片在面对所述基板的安装面的一侧上层叠磁屏蔽片。
7.根据权利要求3所述的线圈单元，其特征在于，
在所述磁片的外周端部与所述线圈收容框体的内壁之间封入有密封材料，
所述平面状线圈的所述内端引出线及所述外端引出线通过所述密封材料与所述基板连接。
8.根据权利要求4所述的线圈单元，其特征在于，
在所述磁片的外周端部与所述线圈收容框体的内壁之间封入有密封材料，
所述平面状线圈的所述内端引出线及所述外端引出线通过所述密封材料与所述基板连接。
9.根据权利要求5所述的线圈单元，其特征在于，
在所述磁片的外周端部与所述线圈收容框体的内壁之间封入有密封材料，
所述平面状线圈的所述内端引出线及所述外端引出线通过所述密封材料与所述基板连接。
10.根据权利要求6所述的线圈单元，其特征在于，
在所述磁片的外周端部与所述线圈收容框体的内壁之间封入有密封材料，
所述平面状线圈的所述内端引出线及所述外端引出线通过所述密封材料与所述基板连接。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的线圈单元，其特征在于，
所述基板在与所述安装面相反一侧的露出面上设置有连接所述内端引出线及所述外端引出线的连接图案，
在所述基板的外周端上形成有切口部，所述内端引出线及所述外端引出线通过所述切口部从所述安装面引导到所述露出面。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的线圈单元，其特征在于，
所述基板在所述安装面上具有连接所述内端引出线及所述外端引出线的连接图案。
13.根据权利要求1至10中任一项所述的线圈单元，其特征在于，
所述线圈收容框体在所述底面上形成贯穿的真空吸引孔。
14.一种电子设备，包含根据权利要求1至13中任一项所述的线圈单元。
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