CN107534190A - 二次线圈模块 - Google Patents

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Abstract

通过无接点供电方式经由一次线圈被供给电力的二次线圈模块具备：磁芯，其具有筒状的筒状部、以及以封闭该筒状部的轴向方向一侧端部的开口的方式与筒状部一体成型的底部，且由磁性材料组成；蓄电池，其容纳在筒状部内侧的容纳空间中，且通过经由一次线圈供给的电力而被充电；以及绕组，其配置在磁芯的外侧且磁芯的底部一侧。

Description

二次线圈模块
技术领域
本发明涉及通过无接点供电方式经由一次线圈被供给电力的二次线圈模块。
背景技术
一直以来，利用在不利用端子将终端和充电台连接的情况下对内置在终端中的蓄电池供电的无接点供电(非接触供电)方式。作为此种无接点供电方式，例如存在电磁感应方式、电波方式、电磁场谐振方式。在电磁感应方式中，在终端侧设有二次线圈，在充电台侧设有一次线圈。在从充电台对终端供电的情况下，以一次线圈和二次线圈相向的方式配置充电台和终端。在该状态下，对一次线圈供给电流以使该一次线圈产生磁通，通过该磁通使二次线圈产生由电磁感应引起的电动势以对蓄电池供电。作为此种电磁感应方式所涉及的技术，例如存在专利文献1记载的技术。
专利文献1所记载的二次电池模块是将二次电池、充电控制电路、以及控制基板收纳在壳体中构成的。充电控制电路具备受电线圈和谐振电容器而构成。二次电池和受电线圈隔着铁素体片以及缓冲体相向地配置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013－196883号公报。
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1记载的技术中，受电线圈和二次电池容纳在单一的壳体中，隔着铁素体片和缓冲体，相向地配置。如专利文献1的图1所示，铁素体片以相对于壳体的内壁面具有空隙的方式构成。因此，在该空隙中产生漏磁通，由该漏磁通引起的交变磁场到达二次电池的情况下，例如在二次电池具有的端子电极、金属制的壳中产生涡电流，存在二次电池因该涡电流而发热的可能性。
因此，寻求在通过无接点供电方式对蓄电池充电时，能够抑制蓄电池的发热的二次线圈模块。
用于解决问题的方案
本发明所涉及的二次线圈模块的特征构成在于如下点：其是通过无接点供电方式经由一次线圈而被供给电力的二次线圈模块，具备：磁芯，其具有筒状的筒状部、以及以封闭该筒状部的轴向方向一侧端部的开口的方式与所述筒状部一体成型的底部，且由磁性材料组成；蓄电池，其容纳在所述筒状部内侧的容纳空间中，且通过所述电力而被充电；以及绕组，其配置在所述磁芯的外侧且所述磁芯的所述底部一侧。
若采用此种特征构成，则能够使得在磁芯的为配置绕组的一侧的部分的筒状部与底部之间不产生间隙，因而能够提高基于磁芯的从一次线圈产生的磁通的集磁效果。因而，能够提高从一次线圈到二次线圈模块的送电效果。另外，通过使得不产生所述间隙，能够降低由在一次线圈与绕组之间产生的磁场引起的漏磁通。因而，即使在蓄电池的端子电极、壳由金属材料形成的情况下，也能够抑制所述漏磁通引起的涡电流导致的电池发热。
另外，优选地，所述磁芯以所述筒状部的轴向方向另一侧的端部开口而构成，所述轴向方向另一侧的端部用由磁性材料组成的盖部件封闭。
若采用此种构成，则能够对磁芯的筒状部内侧的空间(容纳空间)进行屏蔽，从而能够抑制包在磁芯内的部件的损伤，并且能够抑制磁通向外部的泄漏。
另外，优选地，所述绕组以包围所述筒状部的方式缠绕为螺旋状。
若采用此种构成，则将绕组缠绕于对来自一次线圈的磁通进行集磁的磁芯的周围，因而能够加大在二次线圈模块中产生的电动势。因而，能够提高从一次线圈到二次线圈模块的送电效果。
另外，所述绕组还可以缠绕为旋涡状，且与所述磁芯的底部相向地配置。
若采用此种构成，则能够降低绕组的高度，因而能够减小绕组的配置空间。因而，能够紧凑地构成二次线圈模块。
另外，优选地，所述磁芯由包含软磁性的磁性材料的树脂构成。
若采用此种构成，则通过用树脂成形形成磁芯，能够使得在筒状部和底部之间不产生间隙。因而，能够容易形成磁性特性优秀的磁芯。
另外，优选地，控制所述蓄电池的充电的蓄电控制电路也容纳在所述容纳空间中。
若采用此种构成，则能够相对于磁场的暴露保护蓄电控制电路。因而，能够抑制因磁场引起的蓄电控制电路的误操作、损伤、劣化等的发生。
附图说明
图1是示出二次线圈模块的图。
图2是二次线圈模块的侧视图。
图3是二次线圈模块的侧视图。
图4是示出蓄电池的充电形态的图。
图5是示出蓄电池的发热状态的图。
图6是示出其他实施方式所涉及的二次线圈模块的图。
图7是示出其他实施方式所涉及的二次线圈模块的蓄电池的充电形态的图。
具体实施方式
对本发明所涉及的二次线圈模块的实施方式进行说明。二次线圈模块在具有充电台侧单元和终端侧单元而构成的无接点供电方式的充电系统之中，设于终端侧单元，以在对设于终端侧单元的蓄电池充电时，能够抑制该蓄电池的发热的方式构成。以下，说明本实施方式的二次线圈模块20。
在图1中示出了二次线圈模块20的分解立体图，在图2中示出了沿图1的y方向看到的二次线圈模块20的侧视图，且在图3中示出了沿图1的x方向看到的二次线圈模块20的侧视图。另外，在图4中示出了对设于二次线圈模块20的蓄电池30充电时的形态。
如图1以及图4所示，通过无接点供电方式对具有金属制的壳31的蓄电池30进行充电的电力经由设于充电台侧单元的一次线圈1供给到二次线圈模块20。无接点充电方式是指，不利用端子连接设于充电台侧单元的一次线圈模块10和设于终端侧单元的二次线圈模块20，而是将供给到充电台侧单元的来自交流电源的电力，经由设于充电台侧单元的一次线圈1，传递至二次线圈2，以对蓄电池30进行充电的方式。一次线圈1和二次线圈2的电力的输送和接受是通过电磁感应进行的。在二次线圈模块20设有此种二次线圈2。
本实施方式的二次线圈模块20具有二次线圈2、蓄电池30、以及搭载有蓄电控制电路40的基板41而构成。二次线圈2具备磁芯21、绕组22、以及盖部件23而构成。
磁芯21具有由磁性材料组成的筒状部24和底部25而构成。筒状部24构成为筒状，将其内侧作为容纳空间26而容纳蓄电池30。底部25以封闭筒状部24的轴方向一侧端部的开口的方式与筒状部24一体成型。因此，筒状部24的轴方向另一侧端部开口地形成，在筒状部24和底部25之间没有间隙，形成为杯状。此种磁芯21由包含软磁性的磁性材料的树脂构成。更具体而言，利用含有磁体的树脂通过注射成形来成形。作为此种软磁性的磁性材料，例如能够使用Ni系软磁性材料、Mn系软磁性材料的粉黛。另外，作为树脂材料，还可以是聚苯硫醚(PPS：polyphenylenesulfide)树脂、环氧树脂、硅树脂、聚甲醛(POM:polyoxymethylene)、环状聚烯烃(COP:cycloolefin polymers)树脂、聚苯乙烯树脂、ABS树脂、AS树脂、丙烯树脂(PMMA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT:polybutylene terephthalate)树脂、液晶聚合物(LCP)、苯酚树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、不饱和聚酯树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚砜树脂、聚醚砜樹脂、聚芳酯树脂、芳香族聚醚酮等。由此，能够形成筒状部24的径向方向的厚度为1mm以下(优选地为0.3～0.5mm程度的厚度)的磁芯21。
绕组22由导电性材料构成，配置在磁芯21的外侧且磁芯21的底部25一侧。导电性材料例如使用漆色线。在本实施方式中，绕组22将此种漆色线以包围磁芯21的筒状部24的方式缠绕为螺旋状。绕组22可以将漆色线直接在筒状部24的外周面缠绕多次，还可以将绕组22缠绕多次以构成空心线圈，并将磁芯21贯穿插入该空心线圈的径向方向内侧来构成。不管怎样，绕组22都靠近磁芯21的底部25一侧配置。绕组22的一对端部(开始缠绕的端部以及缠绕结束的端部)连接于设于磁芯21侧面的后述绕组连接部42的一对电极42A、42B(参照图2)。
盖部件23由磁性材料构成，封闭筒状部24的轴方向另一侧端部。盖部件23也能够与磁芯21同样地由软磁性树脂构成。当然，也可以由例如陶瓷系铁素体、非晶质系磁体等其他材料构成。盖部件23用此种磁性材料构成为片状。筒状部24的轴方向另一侧是指，在筒状部24的轴方向两端部之中，与形成有底部25的一侧不同侧的端部。盖部件23配合筒状部24所具有的开口部(未形成底部25的一侧的端部)的形状形成，在本实施方式中使用圆板状的盖部件。能够将此种盖部件23粘贴于筒状部24的端部以在磁芯21的开口部作为盖子。此时，为了磁芯21和盖部件23之间消除间隙，使用用磁性材料形成的双面胶带、含有磁性材料的粘接剂来贴合。
蓄电池30设有金属制的壳31以及金属制的一对端子电极32(蓄电池30具有的阳极端子以及阴极端子)。金属制的壳31是覆盖蓄电池30的部件，金属可以露出也可以不露出。形状虽不特别限定，但由于蓄电池30容纳于筒状部24的容纳空间26中，故采用配合容纳空间26形状的形状即可。在将蓄电池30容纳于容纳空间26时，使用双面胶带80，粘贴于底部25的朝向容纳空间26的一侧的面即可。如此，由于蓄电池30包在磁芯21内部而构成，故能够使二次线圈模块20小型化。此种蓄电池30通过经由一次线圈1供给的电力来充电，相当于为无接点供电方式的充电对象的例如锂聚合物电池。
蓄电控制电路40连接于绕组22并且容纳在筒状部24的容纳空间26中，控制蓄电池30的充电。在绕组22中通过电磁感应产生电力。该电力传递至蓄电控制电路40。蓄电控制电路40将此种电力转换为包括适合对蓄电池30充电的既定电压值的直流电力。
此种蓄电控制电路40安装于基板41。基板41在本实施方式中用印刷基板构成。在基板41，焊接有使用柔性印刷基板(FPC：Flexible printed circuits)形成的绕组连接部42、蓄电池连接部43、输出端子形成部44。基板41与这些绕组连接部42、蓄电池连接部43、输出端子形成部44一同设于蓄电池30与筒状部24的内壁之间，配置在由磁芯21以及盖部件23形成的柱状空间，即上述容纳空间26内。
经由绕组连接部42通过电磁感应在二次线圈2中产生的电力传递至安装于基板41的蓄电控制电路40。如图2所示，绕组连接部42形成由连接上述绕组22的一对端部的一对电极42A、42B。绕组连接部42在基板41的既定位置处弯折，且露出到磁芯21的表面(筒状部24的外周面)。由此，绕组连接部42被导出到磁芯21的外侧。
蓄电池连接部43在基板41的既定位置处弯折且连接于蓄电池30的一对端子电极32中的一者。另外，虽未图示，但一对端子电极32中的另一者也例如使用柔性印刷基板、导电胶带等连接于基板41。由此，能够通过蓄电控制电路40将在二次线圈2中产生的电力积蓄在蓄电池30中。
输出端子形成部44以露出到磁芯21外侧的方式在基板41的既定位置处弯折。在输出端子形成部44，在弯折的状态下，以在磁芯21的外周面露出的方式形成一对输出端子70。这一对输出端子70经由蓄电池连接部43连接于蓄电池30的一对端子电极32，能够将充电到蓄电池30中的电力输出。由此，能够容易地取出充电到蓄电池30中的电力。
如图4所示，在设于充电台侧单元的一次线圈模块10具有将绕组12缠绕于磁芯的圆柱状部11而形成的一次线圈1的情况下，若对一次线圈1通电，则沿圆柱状部11的轴向方向产生磁通。因此，若以该磁通贯穿二次线圈2的径向方向内侧的方式配置二次线圈模块20，则能够高效地对二次线圈2传递电磁感应导致的电力。因而，在将绕组12缠绕于磁芯的圆柱状部11以形成一次线圈1的情况下，二次线圈模块20以二次线圈2位于一次线圈1的轴心上的方式配置于一次线圈模块10。由此，能够对蓄电池30充电。
图5是示出在通过二次线圈模块20对蓄电池30充电时的蓄电池30的表面温度的变化的特性图。横轴是从开始充电起的经过时间，纵轴示出将开始充电时的温度作为基准的相对变化。使用本实施方式所涉及的二次线圈模块20的情况下的特性在图5中附以I示出，不具备磁芯21的情况下的特性附以II示出。如图5所示，通过在形成磁芯21时将筒状部24和底部25一体成型，以不具有间隙的方式构成，能够抑制从充电开始起的温度上升。
[其他实施方式]
虽然在上述实施方式中，说明了绕组22以包围筒状部24的方式缠绕为螺旋状，但也能够将绕组22缠绕为旋涡状来构成。使用此种绕组22构成的二次线圈模块20示于图6。此时，绕组22载置于包括磁体的保护膜33，利用带双面胶带的磁性片34粘贴于磁芯21的底部25的外侧的面即可。绕组22还可以通过将印刷基板的金属层图案形成为旋涡状来形成。
即使是此种二次线圈模块20，通过如图7所示地将绕组22以位于一次线圈1的轴心上的方式配置于一次线圈模块10，也能够对蓄电池30充电。
另外，绕组22可以将螺旋状的绕组22和漩涡状的绕组22串联地连接而构成，还可以将螺旋状的绕组22和旋涡状的绕组22并联地连接而构成。
在上述实施方式中，说明了磁芯21的筒状部24的轴向方向另一侧的端部用由磁性材料组成的盖部件23封闭，但还可以以不用盖部件23封闭筒状部24的轴向方向另一侧的端部的方式构成。
虽然在上述实施方式中，说明了磁芯21由包含软磁性的磁性材料的树脂构成，但还可以用软磁性的磁性材料以外的磁性材料构成。
虽然在上述实施方式中，说明了将控制蓄电池30的充电的蓄电控制电路40也容纳在容纳空间26中，但还可以不将蓄电控制电路40容纳在容纳空间26中，而是设在磁芯21的外侧。
虽然在上述实施方式中，说明了蓄电池30设有金属制的壳31以及金属制的一对端子电极32，但壳31以及端子电极32中的至少任一者为金属制即可。在该情况下，虽然因漏磁通引起的涡电流而存在蓄电池30发热的可能性，但根据本二次线圈模块20，能够抑制发热。
产业上的利用可能性
本发明能够用于通过无接点供电方式经由一次线圈被供给电力的二次线圈模块。
符号说明
1：一次线圈
20：二次线圈模块
21：磁芯
22：绕组
23：盖部件
24：筒状部
25：底部
26：容纳空间
31：壳
30：蓄电池
40：蓄电控制电路。

Claims (6)

1.一种二次线圈模块，其是通过无接点供电方式经由一次线圈而被供给电力的二次线圈模块，具备：
磁芯，其具有筒状的筒状部、以及以封闭该筒状部的轴向方向一侧端部的开口的方式与所述筒状部一体成型的底部，且由磁性材料组成；
蓄电池，其容纳在所述筒状部内侧的容纳空间中，且通过所述电力而被充电；以及
绕组，其配置在所述磁芯的外侧且所述磁芯的所述底部一侧。
2.根据权利要求1所述的二次线圈模块，所述磁芯以所述筒状部的轴向方向另一侧的端部开口而构成，所述轴向方向另一侧的端部用由磁性材料组成的盖部件封闭。
3.根据权利要求1或2所述的二次线圈模块，所述绕组以包围所述筒状部的方式缠绕为螺旋状。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的二次线圈模块，所述绕组缠绕为旋涡状，且与所述磁芯的底部相向地配置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的二次线圈模块，所述磁芯由包含软磁性的磁性材料的树脂构成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的二次线圈模块，控制所述蓄电池的充电的蓄电控制电路也容纳在所述容纳空间中。
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