CN101630562B - 软磁片,包括该软磁片的组件和包括该组件的非接触式输电系统 - Google Patents

Abstract

一种非接触式输电系统，包括电力接收装置和电力输送装置。电力输送装置包括输送线圈。电力接收装置包括一组件，该组件包括线圈片和堆叠在线圈片上的软磁片。线圈片包括接收线圈。电力从输送线圈输送至接收线圈。软磁片包括一对绝缘薄膜和密封地插入所述绝缘薄膜之间的软磁部件。

Description

软磁片,包括该软磁片的组件和包括该组件的非接触式输电系统

技术领域

本发明涉及一种基于线圈之间的电磁感应的非接触式或无接点输电系统。

背景技术

非接触式或无接点式输电系统中的一种包括电力接收装置和电力传送装置。电力接收装置包括接收线圈，而电力输送装置包括输送线圈。在输送线圈和接收线圈之间不存在直接接触，基于输送线圈和接收线圈之间产生的电磁感应，将电力从输送线圈传递至接收线圈。例如，这样的非接触式输电系统用在用于向人造心脏供给电力的供电系统中。其它应用领域包括用于手持装置的供电系统、IC标识系统、蓄电池充电器系统等。

在JP-A2003-45731中公开了一种行之有效的输电系统，在此以参考的方式结合其内容。所公开的输电系统包括两个线圈，即接收线圈和输送线圈，以及铁氧体片。铁氧体片包括多个软磁铁氧体小片，并设置在一个线圈的外部上。

近来，要求非接触式输电系统，特别是电力接收装置具有薄断面。对于薄断面要求，也要求减薄软磁片，如上述公开的片。然而，当向该软磁片施加力时，薄的软磁片可能会破碎；如果软磁片破碎，则磁粉从破碎的片上散落到电力接收装置内或外。存在对薄软磁片的需求，该薄软磁片用于非接触式输电系统的电力接收装置，并能够在向该软磁片施加力时阻止磁粉的散落。

发明内容

本发明的一个方面提供了一种软磁片，包括一对绝缘薄膜和密封地插入所述绝缘薄膜之间的软磁部件，其中软磁部件包括两个或更多个软磁件。

本发明的另一个方面提供了一种组件，包括上述软磁片和堆叠在所述软磁片上的线圈片，所述线圈片包括线圈。

本发明的另一个方面提供了一种非接触式输电系统，包括电力接收装置和电力输送装置，电力接收装置包括上述组件。

通过研究下文的较佳实施例的描述，并参照附图，可以理解本发明的目的，且可以更完整地理解它的结构。

附图说明

图1为示意性示出根据本发明的实施例的非接触式输电系统的一部分的横截面视图，其中该非接触式输电系统包括电力输送装置和电力接收装置。

图2A为示意性示出图1的电力接收装置的软磁片的透视图。

图2B为示意性示出图1的电力接收装置的一部分的透视图，该电力接收装置包括图2A的软磁片。

图3A为示意性示出图2A的软磁片的变形的透视图。

图3B为示意性示出图2B的电力接收装置的变形的透视图，该电力接收装置包括图3A的软磁片。

图4为示意性示出图1的电力接收装置的变形的分解透视图。

图5A为示意性示出图1的电力接收装置的变形的横截面视图。

图5B为示意性示出图1的电力接收装置的另一变形的横截面视图。

图5C为示意性示出图1的电力接收装置的另一变形的横截面视图。

图6A为示意性示出图1的电力接收装置的另一变形的一部分的横截面视图，其中所展示的部分对应于图5B或图5C的右侧部分或左侧部分。

图6B为示意性示出图1的电力接收装置的另一变形的一部分的横截面视图，其中所展示的部分对应于图5B或图5C的右侧部分或左侧部分。

图7为示意性示出图1的电力接收装置的另一变形的一部分的横截面视图，其中所展示的部分对应于图5B或图5C的右侧部分或左侧部分。

图8A为示意性示出图2A的软磁片的变形的透视图。

图8B为示意性示出图2A的软磁片的另一变形的透视图。

图8C为示意性示出图2A的软磁片的另一变形的透视图。

虽然本发明允许各种变形和替换形式，但以举例的方式在附图中示出了其具体实施例，且在此将详细描述这些具体实施例。然而，应当理解，这里的所述附图和详细描述不是为了将本发明限制为所公开的特定形式，而相反，本发明覆盖落入由附加的权利要求限定的本发明的精神和保护范围之内的所有变形、等同物和替换。

具体实施方式

参照图1，根据本发明实施例的非接触式或无接点输电系统包括电力接收装置1和电力输送装置2。

电力接收装置1包括软磁片11、线圈片12、接收装置壳体13和电路板45。软磁片11安装在电路板45上。线圈片12堆叠在软磁片11上。线圈片12包括接收线圈33，如随后所描述的，接收线圈33连接至形成在电路板45上的电路图案。接收装置壳体13由绝缘体制成，并容纳软磁片11、线圈片12和电路板45。

参照图2A和2B，软磁片11包括一对绝缘薄膜32和软磁部件31，其中为了更好地理解，在图2B中部分地省略了绝缘薄膜32。本实施例的软磁部件31固定在绝缘薄膜32之间。具体的该软磁部件31密封插入绝缘薄膜32之间。换句话说，软磁部件31具有层状结构。每个绝缘薄膜32由聚酯薄膜制成。然而，本发明不限于此。绝缘薄膜32可以由其它材料制成。

本实施例的软磁部件31包括十个软磁件311。每个软磁件311具有小瓷砖形状。然而，本发明不限于此。软磁件可以具有其它形状，如三角形等。此外，软磁件311具有彼此相同的形状。然而，本发明不限于此。例如，如图3A和3B所示，软磁部件可以由软磁件31c、31d组成，其中为了更好地理解，在图3B中部分地省略了绝缘薄膜32。每个软磁件31c具有矩形形状。每个软磁件31d具有与软磁件31c类似的形状，但形成有大致具有半环的凹陷。具有凹陷的软磁件31d设置为形成圆形凹陷，该圆形凹陷定位在软磁部件的中间部分。所述凹陷可以具有其他形状。

本实施的软磁件311设置成一层，以组成单环路(single loop)，使得软磁部件31具有不包括任何软磁件311的中间部分。在中间部分，绝缘薄膜31彼此直接固定。该绝缘薄膜31被形成在该中间部分处带有开口。

线圈片12包括两个绝缘薄膜和接收线圈33。接收线圈33密封地插入绝缘薄膜之间。换句话说，线圈片12具有层状结构，使得接收线圈33通过该绝缘薄膜与该接收线圈33的外部绝缘。本实施例的接收线圈33的材料为绞合线，但是本发明不限于具体材料。线圈片12连接至软磁片11，使得接收线圈33的内部区域对应于软磁片11的中间部分，如从图2B中明显看出的。线圈片12可以具有其它结构。例如，线圈片可以形成为印刷电路板，在印刷电路板中，线圈印刷在基板或板上。线圈片可以具有在绝缘片上固定有分立线圈的结构。线圈片可以由分立线圈构成，该分立线圈由多匝自焊丝(self-welding wire)形成。

接收装置壳体13形成有凹陷部13a。凹陷部13a定位为对应于软磁片11的中间部分。本实施例的凹陷部13a具有倒角矩形形状。然而，凹陷部13a可以具有任何形状。

参照图1，电力输送装置2包括用于供电的软磁片21、线圈片22、输送装置壳体23和电路板24。软磁片21具有与软磁片11相同的结构。线圈片22具有与线圈片12相同的结构，其中线圈片22的线圈用作输送线圈。然而，软磁片21和/或线圈片22可以具有其它结构。输送线圈连接至形成在电路板24上的电路图案。电力从线圈片22的输送线圈输送至接收线圈33。

输送装置壳体23形成有突起部23a，该突起部23a适合与凹陷部13a配合。突起部23a定位为对应于软磁片21的中间部分。在将突起部23a与凹陷部13a配合时，接收线圈33和输送线圈设置为围绕突起部23a和凹陷部13a，同时线圈片22的输送线圈定位于与线圈片12的接收线圈33对应，如图1所示。接收线圈33和输送线圈之间的位置对应增强了输电效率。在该实施例中，凹陷部13a形成为接收装置壳体13的一部分，同时突起部23a形成为输送装置壳体23的一部分。可选择地，凹陷部可形成为输送装置壳体23的一部分，同时突起部可形成为接收装置壳体13的一部分。

可以将电力接收装置1变形为如图4所示。所展示的电路板45设置有定位标记41。软磁片11的绝缘薄膜32也设置有定位标记41。同样地，线圈片12的绝缘薄膜34也形成有定位标记41。定位标记41之间的位置对应提供了合适堆叠的电路板45、软磁片11和线圈片12。定位标记41可以具有其它任何形状。

在该变形中，电路板45设置有电子元件44。考虑到电子元件44的存在，软磁片11和线圈片12分别设置有切断状部分42、43。由于切断状部分42、43的存在，当软磁片11和线圈片12堆叠在电路板45上时，可以阻止软磁片11和线圈片12被不希望地弯曲。

在上述实施例中，电力接收装置1和电力输送装置2都包括各自的软磁片11、21。取决于它的使用环境，电力接收装置1和电力输送装置2中的任何一个可以包括软磁片。然而，较佳地是，电力接收装置1包括软磁片11。

在上述实施例中，软磁片包括均匀厚度的软磁部件31，且软磁片的数目仅为一个。然而，本发明不限于此。例如，软磁片可以具有安装部和围绕部，其中线圈片的接收线圈安装在安装部上，且围绕部具有比安装部的厚度大的厚度。例如，图5A至5C包括了非均匀厚度的软磁片。图5A的软磁片11包括软磁件31a1和软磁件31a2。每个软磁件31a1具有均匀厚度。另一方面，每个软磁件31a2具有L形横截面，即非均匀厚度。软磁件31a1和软磁件31a2设置为使软磁片11具有较薄的部分和较厚的部分，其中较薄的部分用作安装部，同时较厚的部分用作围绕部。较厚的部分，即围绕部增强了输电特性。

虽然图5A的软磁片11不具有上述中间部分，但即使该软磁片具有围绕部，该软磁片也可以具有中间部分。例如，与图5A类似，图5B的软磁片11包括软磁件31a1和软磁件31a2，所述软磁件31a1和软磁件31a2设置为使软磁片11具有较薄的部分和较厚的部分。此外，图5B的软磁片11设置有不包含任何软磁部件的中间部分。而且，类似结构的软磁片11可以由彼此具有不同形状的两个软磁片形成，如图5C所示。在图5C中，每个软磁片11a和软磁片11b具有均匀厚度的软磁部件。然而，与软磁片11a相比，软磁片11b的软磁部件具有大的孔。在此注意到，图5A至5C的软磁片是示意性展示的，因此没有示出绝缘薄膜32。

代替软磁件，软磁片11可以具有一个或多个软磁板。例如，图6A的软磁片11包括两个软磁板51和52，它们采用粘合剂55粘接在一起。较佳地是，粘合胶55具有小的杨氏模量，且在硬化过程中具有小的收缩性。所展示软磁板51和52由彼此不同的材料制成。图6B的组件包括三个软磁片11_u、11_m和11_b。上部软磁片11_u具有框架形状。中部软磁片11_m由与上部软磁片11_u的材料相同的材料制成，但具有通常的板状形状。底部软磁片11_b由不同于中部软磁片11_m的材料制成，但具有与软磁片11_m相同的形状。注意到，图6A和6B的每个组件具有这样的结构，该结构具有类似于图5A至5C的较薄的部分和较厚的部分。

图7示出了该组件的另一变形。图7的组件包括两个软磁片11_g、11_p。软磁片11_p具有通常的片状软磁部件54。另一方面，软磁片11_g具有设置有磁隙61的软磁部件51。磁隙61正好设置在线圈33下面，以增加图7的组件的磁饱和特性。较佳地是，软磁部件51具有大的渗透性，如铁氧体或金属化软磁材料。铁氧体的例子为Mn-Zn铁氧体或Ni-Zn铁氧体。金属化软磁材料的例子为铁硅铝磁合金。软磁部件54用来阻止磁泄漏。软磁部件54由电磁干扰抑制片制成，所述电磁干扰抑制片包括分散并位于树脂粘合剂中的铁硅铝磁合金薄片。考虑到图6A，可以对该变形进行进一步的变形。具体地，软磁部件51和软磁部件54粘接在一起，且整个部件51、54密封地插入两个绝缘薄膜32之间。

虽然图2A的软磁片11的软磁部件31由彼此相同的软磁件311组成，但本发明不限于此。软磁片可以由两种或多种软磁件组成，这取决于它的使用环境。详细地，如果仅在特殊区域需要高绝缘性，则具有高绝缘特性的软磁件应当用于该特殊区域。例如，在Mn-Zn基铁氧体和Ni-Zn基铁氧体之间，Ni-Zn基铁氧体应当用于该特殊区域；作为替代，Mn-Zn基铁氧体可以用于除所述特殊区域之外的其它区域。同样地，如果发热元件仅设置在特定区域上，则具有高居里点的软磁件应当用于所述特定区域。例如，在Mn-Zn基铁氧体和Ni-Zn基铁氧体之间，Ni-Zn基铁氧体应当用于该特定区域；作为替代，Mn-Zn基铁氧体可以用于除所述特定区域之外的其它区域。

在图8A中，采用了两种软磁件51、52。软磁件52仅设置在一个侧边缘上；其它区域由其它软磁件51占据。这是具有上述特殊区域或特定区域的情况。在图8B中，采用了两种软磁件51，52，但是这两种软磁件51，52设置成棋盘状图案，使得它们的磁性被平均化。此外，图8C的软磁片包括两层软磁件。在这个实施例中，上层的软磁件的数目等于下层的软磁件的数目。换句话说，属于上层的软磁件在数目上与属于下层的软磁件相等。与图8B类似，下层包括两种软磁件51、52，这两种软磁件51、52设置成棋盘状图案。上层包括一种软磁件53。

例1

制造了根据实施例1的非接触式输电系统，并进行了评估。本实施例1基于图1、2A和2B。每个软磁件311由烧结尖晶石铁氧体制成，该铁氧体具有约2500的渗透性和约0.5T(5000G)的饱和磁化强度。每块311的尺寸为11mm×11mm×1mm。绝缘薄膜32由聚酯薄膜制成。软磁片21具有与软磁片11相同的结构。接收线圈由五匝绞合线形成，所述绞合线由一捆十条铜基自焊丝形成，每条焊丝具有100μm的直径。接收线圈具有矩形环形状，该矩形环具有35mm×25mm的外部尺寸，同时具有25mm×15mm的内部尺寸；接收线圈的厚度为1.5mm。接收线圈插入聚酯绝缘薄膜之间。线圈片22具有与线圈片12相同的结构。突起部23a具有3mm×18.5mm×8.5mm的形状，而凹陷部13a具有3mm×20mm×10mm的形状。在100kHz的频率和4V的初级电压电平的条件下，对二次电压电平P2和它的转换效率η进行了求值，其中η＝(输入功率/输入功率)×100(％)。所计算的二次电压电平P2为8W，同时所计算的转换效率η为58％。所计算的这些值显示了良好的输电能力。

例2

对图3A和3B的情况进行了类似的评估。软磁件31c具有35mm×11mm×1mm的尺寸。软磁件31d的半环形状的凹陷具有5mm的半径。其它条件与上述实施例1的条件相同。所计算的二次电压电平P2为8W，同时所计算的转换效率η为59％。所计算的这些值显示了良好的输电能力。

例3

对图5B的情况进行了类似的评估。较薄的部分具有1mm的厚度。较厚的部分具有2.5mm的厚度。其它条件与上述实施例1的条件相同。所计算的二次电压电平P2为8W，同时所计算的转换效率η为68％。从所述计算结果可以理解，较厚的部分增强了转换效率η。

例4

对图7的情况进行了评估。软磁部件51由Mn-Zn铁氧体制成，并具有11mm×5mm×1mm的形状。软磁部件51的磁隙61为1mm。软磁部件54由包括分散在树脂粘合剂中的铁硅铝磁合金粉末的电磁干扰抑制片制成。磁隙61阻止了磁饱和，而电磁干扰抑制片阻止了磁泄漏。此外，允许软磁片具有30mm的弯曲半径。

本申请基于之前分别于2008年7月10日和2008年9月26日向日本专利局递交的日本专利申请JP2008-180583和JP2008-247346，在此以参考的方式结合其内容。

虽然已经描述了认为是本发明的较佳实施例的内容，本领域技术人员将会认识到，在不偏离本发明的精神的前提下，可对此进行其它的、进一步的变形，且目的是为了要求落入本发明的实际保护范围之类的所有的这样的实施例的权利。

Claims (15)

1.一种软磁片，包括：

一对绝缘薄膜；和

固定在所述绝缘薄膜之间的软磁部件，

其中，所述软磁部件包括两个或更多个软磁件。

2.根据权利要求1所述的软磁片，其中所述软磁部件密封地插入所述绝缘薄膜之间。

3.根据权利要求1所述的软磁片，其中所述软磁件设置成一层。

4.根据权利要求1所述的软磁片，其中所述软磁件设置成两层或更多层，每层包括两个或更多个所述软磁件。

5.根据权利要求4所述的软磁片，其中属于所述层中之一层的软磁件的数目等于属于所述层中另一层的软磁件的数目。

6.根据权利要求1所述的软磁片，其中所述软磁件分成至少两组，各组由彼此不同的材料制成。

7.根据权利要求1所述的软磁片，其中所述两个或更多个软磁件为彼此堆叠的两个或更多个软磁板。

8.根据权利要求7所述的软磁片，其中所述软磁板分成至少两组，各组由彼此不同的材料制成。

9.根据权利要求2所述的软磁片，包括中间部分，所述中间部分在所述绝缘薄膜彼此直接固定的位置处不包括所述软磁部件。

10.一种组件，包括根据权利要求1所述的软磁片和堆叠在所述软磁片上的线圈片，所述线圈片包括线圈。

11.根据权利要求10所述的组件，其中所述线圈片为包括两个薄膜和密封地插入所述两个薄膜之间的所述线圈的层状结构。

12.根据权利要求10所述的组件，其中所述软磁片包括安装部和围绕部，所述线圈设置在所述安装部上，所述围绕部具有比所述安装部的另一厚度大的厚度。

13.一种非接触式输电系统，包括电力接收装置和电力输送装置，所述电力接收装置包括根据权利要求10所述的所述组件。

14.根据权利要求13所述的非接触式输电系统，其中：

所述电力接收装置包括接收装置壳体；所述电力输送装置包括输送装置壳体；所述接收装置壳体和所述输送装置壳体中的一个设置有突起部，而所述接收装置壳体和所述输送装置壳体中剩余的一个设置有凹陷部；并且当所述电力输送装置向所述电力接收装置输送电力时，所述突起部与所述凹陷部配合。

15.根据权利要求14所述的非接触式输电系统，其中：

所述组件的所述线圈用作所述电力接收装置的接收线圈；所述电力输送装置包括输送线圈；所述接收线圈和所述输送线圈设置为围绕所述突起部和所述凹陷部。

Images