CN114823047A - 线圈零件和具备它的移动终端支架 - Google Patents
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Abstract
本发明提供改良了的线圈零件，线圈零件(30)包括基材(40)和设置于基材(40)的一个表面(41)的第一线圈图案(100)，被第一线圈图案(100)包围的开口区域(400)具有沿x方向延伸的下边(401)和沿x方向延伸的上边(402)，下边(401)的长度(L1)比上边(402)的长度(L2)长，由此，能够得到高的耦合度。
Description
技术领域
本发明涉及线圈零件和具备它的移动终端支架。
背景技术
作为无线电力传输装置中使用的输电/受电线圈和近距离无线通信(NFC)中使用的天线线圈，有时使用具有螺旋状的绕组的线圈零件。作为这种线圈零件的图案形状，不仅提案有圆形，还提案有各种各样的形状。例如，在专利文献1中提案有将绕线呈等腰三角形缠绕的例子，在专利文献2中提案有令线圈的外形为梯形的例子。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-231329号公报
专利文献2：日本特开2017-135828号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在专利文献1中记载的形状中，存在当在等腰三角形的顶角附近输电线圈与受电线圈的相对位置稍有变化时，电力传输效率会大幅变化的问题。此外，在专利文献2中记载的形状中，因为开口区域本身小，所以存在电力传输效率低的问题。
因此，本公开的目的在于提供改良了的线圈零件和具备它的移动终端支架。
用于解决问题的方式
本公开的一个实施方式的线圈零件包括第一线圈图案，被第一线圈图案包围的开口区域具有向第一方向延伸的第一边和向第一方向延伸的第二边，第一边比第二边长。
发明的效果
根据本公开，能够提供能够得到高的耦合度的线圈零件和具备它的移动终端支架。
附图说明
图1是表示内置一个实施方式的线圈零件30的移动终端支架1的外观的概略立体图。
图2是表示在移动终端支架1的载置面2a载置有智能手机10或20的状态的示意图。
图3是表示线圈零件30的结构的概略截面图。
图4是用于说明第一线圈图案100的图案形状的俯视图，表示从基材40的一个表面41侧看时的状态。
图5是用于说明第二线圈图案200的图案形状的俯视图，表示从基材40的一个表面41侧看时的状态。
图6是线圈零件30的等价电路图。
图7是线圈零件30的部分截面图。
图8是用于说明第一和第二线圈图案100、200的外形和内形的示意的俯视图。
图9是用于对长度L1的定义进行说明的示意图。
图10是使用线圈零件30的无线电力传输设备60的框图。
图11是表示实施例的结果的表。
具体实施方式
以下，参照附图，对本公开的优选实施方式进行详细说明。
图1是表示内置一个实施方式的线圈零件30的移动终端支架1的外观的概略立体图。
图1所示的移动终端支架1包括具有载置智能手机等移动终端的载置面2a的主体部2、在y方向上定位载置面2a上的移动终端的下部限位器3、限制载置面2a上的移动终端的x方向上的位置的左侧限位器4和右侧限位器5。载置面2a具有xy平面。载置面2a倾斜，当移动终端载置在载置面2a上时，由于移动终端的自重而移动终端的下部被推碰到下部限位器3，由此移动终端在y方向上被定位。移动终端的x方向上的位置成为左侧限位器4与右侧限位器5之间的任意的位置。另外，x方向是第1方向的一个例子，y方向是第2方向的一个例子。
在载置面2a的z方向上的下部，配置有无线电力传输中使用的输电用的线圈零件30。由此，当将智能手机等移动终端载置在移动终端支架1时，能够通过无线电力传输对移动终端充电。作为内置本公开的线圈零件的装置，并不限定于图1所示的移动终端支架1，只要是设置在汽车的车内的中控台等，载置移动终端的装置就没有特别限定。
图2是表示在移动终端支架1的载置面2a载置有智能手机10或20的状态的示意图。
如图2所示，智能手机10尺寸比较的小，智能手机20尺寸比较的大。在图2中，示意地表示小型的智能手机10以与左侧限位器4相接的方式配置在最左侧的状态，以及大型的智能手机20以与右侧限位器5相接的方式配置在最右侧的状态。小型的智能手机10的x方向上的位置能够在X1的范围内变动。大型的智能手机20的x方向上的位置能够在X2的范围内变动。与此相对，智能手机10、20的y方向上的位置通过重力由下部限位器3定位。
此处，当假定智能手机10的尺寸为能够载置在移动终端支架1的智能手机的最小尺寸，假定智能手机20的尺寸为能够载置在移动终端支架1的智能手机的最大尺寸时，在大致中央部搭载有无线电力传输用的受电线圈的智能手机10、20中，受电线圈11、21的中心位置在图2所示的梯形的区域A1的范围内。梯形的区域A1的下边的长度为X1，上边的长度为X2。因此，内置于移动终端支架1的线圈零件30的位置和形状，优选设想受电线圈的中心位置能够在梯形的区域A1的范围内变化地设计。
图3是表示线圈零件30的结构的概略截面图。
图3所示的线圈零件30包括基材40、在基材40的一个表面41形成的第一线圈图案100和在基材40的另一个表面42形成的第二线圈图案200。第一线圈图案100的内周端与第二线圈图案200的内周端通过贯通基材40而设置的多个通孔导体(在图3所示的截面仅有通孔导体305)相互连接，详细情况在后文说明。而且，线圈零件30以基材40的一个表面41朝向载置面2a侧的方式嵌入主体部2。即，以第一线圈图案100和第二线圈图案200的轴向与载置面2a正交的方式，在主体部2搭载线圈零件30。基材40的另一个表面42侧，优选配置由铁氧体等磁性体构成的磁片50。
对基材40的材料没有特别限定，能够使用PET树脂等透明或半透明的柔性绝缘材料。此外，基材40也可以为在玻璃布中渗透有环氧类树脂而得到的柔性基片。
图4是用于说明第一线圈图案100的图案形状的俯视图，表示从基材40的一个表面41侧看时的状态。
第一线圈图案100为由匝T1～T5构成的5匝结构，匝T1位于最外周，匝T5位于最内周。匝T1～T5被螺旋状的9个狭缝在径向上10分割。即，匝T1被10分割为线110～119，匝T2被10分割为线120～129，匝T3被10分割为线130～139，匝T4被10分割为线140～149，匝T5被10分割为线150～159。
而且，线110、120、130、140、150构成呈螺旋状缠绕5匝的连续的线，线111、121、131、141、151构成呈螺旋状缠绕5匝的连续的线，线112、122、132、142、152构成呈螺旋状缠绕5匝的连续的线，线113、123、133、143、153构成呈螺旋状缠绕5匝的连续的线，线114、124、134、144、154构成呈螺旋状缠绕5匝的连续的线，线115、125、135、145、155构成呈螺旋状缠绕5匝的连续的线，线116、126、136、146、156构成呈螺旋状缠绕5匝的连续的线，线117、127、137、147、157构成呈螺旋状缠绕5匝的连续的线，线118、128、138、148、158构成呈螺旋状缠绕5匝的连续的线，线119、129、139、149、159构成呈螺旋状缠绕5匝的连续的线。其中，线110、120、130、140、150是位于最外周的线，线119、129、139、149、159是位于最内周的线。
线110～119的外周端共同连接到第一端子电极图案101。另一方面，线150～159的内周端与贯通基材40而设置的通孔导体300～309分别连接。进一步，在基材40的表面41，除了第一线圈图案100之外，还另外形成有第二端子电极图案102。
图5是用于说明第二线圈图案200的图案形状的俯视图，表示从基材40的一个表面41侧看时的状态，即，透视基材40看时的状态。
第二线圈图案200为由匝T6～T10构成的5匝结构，匝T6位于最外周，匝T10位于最内周。匝T6～T10被螺旋状的9条的狭缝在径向上10分割。即，匝T6被10分割为线210～219，匝T7被10分割为线220～229，匝T8被10分割为线230～239，匝T9被10分割为线240～249，匝T10被10分割为线250～259。
而且，线210、220、230、240、250构成呈螺旋状缠绕5匝的连续的线，线211、221、231、241、251构成呈螺旋状缠绕5匝的连续的线，线212、222、232、242、252构成呈螺旋状缠绕5匝的连续的线，线213、223、233、243、253构成呈螺旋状缠绕5匝的连续的线，线214、224、234、244、254构成呈螺旋状缠绕5匝的连续的线，线215、225、235、245、255构成呈螺旋状缠绕5匝的连续的线，线216、226、236、246、256构成呈螺旋状缠绕5匝的连续的线，线217、227、237、247、257构成呈螺旋状缠绕5匝的连续的线，线218、228、238、248、258构成呈螺旋状缠绕5匝的连续的线，线219、229、239、249、259构成呈螺旋状缠绕5匝的连续的线。其中，线210、220、230、240、250是位于最外周的线，线219、229、239、249、259是位于最内周的线。
线210～219的外周端连接与共同图案202。共同图案202通过贯通基材40而设置的多个通孔导体320与第二端子电极图案102连接。另一方面，线259、258、257、256、255、254、253、252、251、250的内周端分别通过通孔导体300～309与线150～159的内周端连接。进一步，在基材40的表面42，除了第二线圈图案200以外，还另外形成有虚设图案201。虚设图案201通过贯通基材40而设置的多个通孔导体310，与第一端子电极图案101连接。
根据该结构，在第一端子电极图案101与第二端子电极图案102之间，如图6所示那样，串联连接有第一线圈图案100和第二线圈图案200。而且，第一线圈图案100为由匝T1～T5构成的5匝结构，第二线圈图案200为由匝T6～T10构成的5匝结构，因此形成共计10匝结构的线圈。而且，因为位于最外周的线110、120、130、140、150与位于最内周的线219、229、239、249、259连接，位于最内周的线119、129、139、149、159与位于最外周的线210、220、230、240、250连接，所以内外周差也被抵消。
此外，在基材40的一个表面41形成的第一端子电极图案101如作为示意的截面图的图7所示那样，通过多个通孔导体310与在基材40的另一个表面42形成的虚设图案201连接，因此第一端子电极图案101被更牢固地固定在基材40的表面41，难以剥离。
图8是用于说明第一和第二线圈图案100、200的外形和内形的示意的俯视图。此处，“外形”是指沿位于最外周的线110、210的外周边缘形成的形状，“内形”是指沿位于最内周的线159、259的内周边缘形成的形状。不过，在不存在线110、210的外周部，由线111～119或211～219的外周端构成外形的一部分。此外，在不存在线159、259的内周部，由线150～158或250～258的内周端构成内形的一部分。
第一线圈图案100与第二线圈图案200的形状彼此相同，以各个开口区域400重叠的方式在基材40的表里形成。此处，开口区域400是指由线圈图案100、200围成的区域。线圈图案100、200的开口区域400为大致梯形，具有沿x方向延伸的下边401、沿x方向延伸的上边402、连结下边401的一端与上边402的一端的第一斜边403和连结下边401的另一端与上边402的另一端的第二斜边404。不过，开口区域400并不一定是严格的梯形，各角部也可以具有圆形形状。此外，第一线圈图案100和第二线圈图案200的轴向与x方向和y方向正交。另外，下边401是第一边的一个例子，上边402是第二边的一个例子，第一斜边403第三边的一个例子，第二斜边404是第四边的一个例子。
而且，在令下边401的长度为L1，令上边402的长度为L2的情况下，满足L1＞L2。此处，在开口区域400的角部具有圆形形状的情况下，如图9所示那样，由下边401的直线部分的端部401a、401b，规定处在下边401的延长线上和斜边403、404的延长线上的假想点Pa、Pb，假想点Pa与端部401a的中间点Qa，假想点Pb与端部401b的中间点Qb之间的距离，定义下边401的长度L1。上边402的长度L2也一样。
这样，在本实施方式中，因为线圈零件30的开口区域400为大致梯形，所以如果以下边401位于图1所示的下部限位器3侧、上边402位于与下部限位器3相反侧的方式，将线圈零件30内置于移动终端支架1的主体部2，则能够使能够成为受电线圈的中心位置的梯形的区域A1与输电用的线圈零件30的开口区域400重叠。即，无论载置在移动终端支架1的智能手机的尺寸和位置如何，受电线圈的中心位置都一定与线圈零件30的开口区域400重叠，能够得到高的电力传输效率。
作为能够不依赖于载置在移动终端支架1的智能手机的尺寸和位置地以无线进行电力传输的方法，将作为输电线圈的线圈零件30大型化是最简单的方法。但是，只单纯将线圈零件30大型化，并不能充分提高输电线圈与受电线圈之间的相对的位置偏移小的情况下的电力传输效率。与此相对，本实施方式的线圈零件30将开口区域400与能够作为受电线圈的中心位置的梯形的区域A1相一致地设计成大致梯形，因此能够不依赖于智能手机的尺寸和位置地以无线进行电力传输，并且能够在输电线圈与受电线圈之间的相对的位置偏移小的情况下得到高的电力传输效率。
此处，优选下边401与第一斜边403形成的角和下边401与第二斜边404形成的角相等。即，开口区域400优选为大致等腰梯形。这和梯形的区域A1为等腰梯形对应。
此外，在令线圈图案100、200的卷宽为W的情况下，优选满足L1/W＝0.8～1.2。此处，卷宽W是指从位于最外周的线110、210的外周边缘到位于最内周的线159、259的内周边缘的径向上的距离。卷宽W在周向上大致固定，在卷宽W不固定的情况下，如图8所示那样由斜边403、404的卷宽W定义。而且，通过满足L1/W＝0.8～1.2，能够降低线圈图案100、200的交流电阻值(ACR)，并且能够通过线圈图案100、200的小型化提高与受电线圈之间的线圈间耦合k。
进一步，下边401的长度L1与上边402的长度L2的关系优选满足L1/L2＝2.8～3.4，在令开口区域400的y方向上的高度为h的情况下，优选满足W/h＝1.2～1.6。由此，能够提高受电线圈之间的线圈间耦合k。另外，开口区域400的y方向上的高度是与开口区域的第一方向正交的第二方向上的长度的一个例子。
构成线圈图案100、200的各匝T1～T10具有沿上边402、第一斜边403和第二斜边404延伸的第一区间S1和沿下边401延伸的第二区间S2。如图4和图5所示，第一区间S1与上边402、第一斜边403和第二斜边404平行地延伸，与此相对，第二区间S2具有以相对于下边401倾斜行进的方式延伸的部分。这是因为，在以外周端为起点，以内周端终点的情况下，在第二区间S2过渡为一个内侧的匝。在这样的区间，由于需要向径向上过渡而密集地配置各线，在本实施方式中，第二区间S2沿距离的长的下边401配置，因此与将第二区间S2沿上边402配置的情况相比，能够更充分地确保从第二区间S2通过的各线的图案宽度。此处，在令第二区间S2中以相对于下边401倾斜行进的方式延伸的部分的沿着下边401的长度为L3，令线圈图案100、200各自的匝数为T的情况下，满足L3＞W/T。即，L3比构成线圈图案100、200的各匝的卷宽长。由此，能够更充分地确保从第二区间S2通过的各线的图案宽度。
图10是使用本实施方式的线圈零件30的无线电力传输设备60的框图。
图10所示的无线电力传输设备60包括上述的线圈零件30、与线圈零件30连接的输电电路61和与输电电路61连接的控制电路62。由此，由电源63供给的电力能够通过无线电力传输用的线圈零件30无线输电至智能手机10、20。
以上，对本公开的优选实施方式进行了说明，不过本公开并不限定于上述的实施方式，而能够在不脱离本公开的主旨的范围内进行各种变更，它们当然也包含在本公开的范围内。
本公开所涉及的技术，包含以下的结构例，不过并不限定于。
本公开的一个实施方式的线圈零件包括第一线圈图案，被第一线圈图案包围的开口区域具有在第一方向延伸的第一边和在第一方向延伸的第二边，第一边比第二边长。
如果将线圈零件内置于移动终端支架，则能够不依赖于移动终端的尺寸和位置而得到高的磁耦合度。
此外，开口区域也可以进一步包括连结第一边的一端与第二边的一端的第三边和连结第一边的另一端与第二边的另一端的第四边，第一边与第三边形成的角和第一边与第四边形成的角相等。由此，相对于左右方向上的位置偏移，特性均等地变化。在这种情况下，也可以构成第一线圈图案的各匝具有沿第二边、第三边和第四边延伸的第一区间和沿第一边延伸的第二区间，第一区间与第二边、第三边和第四边平行地延伸，第二区间具有以相对于第一边倾斜行进的方式延伸的部分。由此，能够通过径向上的过渡充分地确保密集地配置各线的区域的面积。在这种情况下，以倾斜行进的方式延伸的部分的沿着第一边的长度也可以比构成第一线圈图案的各匝的卷宽长。由此，能够更充分地确保通过第二区间的各线的图案宽度。
此外，在令第一边的长度为L1，令第一线圈图案的卷宽为W的情况下，也可以满足L1/W＝0.8～1.2。由此，能够降低交流电阻值，并且能够将线圈图案小型化。此处，在令第二边的长度为L2的情况下，也可以满足L1/L2＝2.8～3.4，在令与开口区域的第一方向正交的第二方向上的长度为h的情况下，也可以满足W/h＝1.2～1.6。由此，能够提高线圈间耦合k。
此外，构成第一线圈图案的各匝也可以为分割多个线。由此，能够降低交流电阻值。
此外，也可以还包括在一个表面设置有第一线圈图案的基材和设置在基材的另一个表面的第二线圈图案和虚设图案，第一线圈图案的内周端与第二线圈图案的内周端通过贯通基材而设置的第一通孔导体连接，第一线圈图案的外周端与虚设图案通过贯通基材而设置的第二通孔导体连接。由此，第一线圈图案的外周端更牢固地固定在基材的表面，不易产生剥离。
此外，本公开的一个实施方式的移动终端支架包括：具有用于载置移动终端的载置面的主体部；通过移动终端的自重将载置在载置面上的移动终端的下端定位的下部限位器；和以第一边位于下部限位器侧、第二边位于与下部限位器相反侧的方式内置于主体部的上述线圈零件。
根据该移动终端支架，能够不依赖于移动终端的尺寸和位置地得到高的磁耦合度。
[实施例]
对以具有图3～图5所示的结构的线圈零件30为输电线圈，以内径20mm、外径40mm的圆形状的线圈为受电线圈，使下边401的长度L1、上边402的长度L2和开口区域400的高度h进行各种变化的情况下的特性进行模拟。输电线圈与受电线圈之间的z方向上的距离为4mm。
图11(a)是表示使长度L1变化的情况下的特性的表，表示相对于输电线圈的中心、受电线圈向y方向偏移-4mm、向+x方向偏移10mm的情况下的特性。如图11(a)所示，在L1/W的值处于0.8～1.2的范围时，得到85％以上的电力传输效率。
图11(b)是表示使长度L2变化的情况下的特性的表，伴随相对于输电线圈的中心、受电线圈向y方向偏移+4mm、向+x方向偏移4mm的情况下的特性。如图11(b)所示，在L1/L2的值处于2.8～3.4的范围时，得到85％以上的电力传输效率。
图11(c)是表示使高度h变化的情况下的特性的表，伴随相对于输电线圈的中心、受电线圈向y方向偏移+4mm、向+x方向偏移4mm的情况下的特性。如图11(c)所示，在W/h的值处于1.2～1.6的范围时，得到85％以上的电力传输效率。
附图标记的说明
1 移动终端支架
2 主体部
2a 载置面
3 下部限位器
4 左侧限位器
5 右侧限位器
10、20 智能手机
11、21 受电线圈
30 线圈零件
40 基材
41、42 基材的表面
50 磁片
60 无线电力传输设备
61 输电电路
62 控制电路
63 电源
100 第一线圈图案
200 第二线圈图案
101 第一端子电极图案
102 第二端子电极图案
110～159、210～259 线
201 虚设图案
202 共同图案
300～309 通孔导体
400 开口区域
401 下边
401a、401b 端部
402 上边
403 第一斜边
404 第二斜边
A1 区域
Pa、Pb 假想点
Qa、Qb 中间点
S1 第一区间
S2 第二区间
T1～T10 匝。
Claims (10)
1.一种线圈零件，其特征在于：
包括第一线圈图案，
被所述第一线圈图案包围的开口区域具有在第一方向延伸的第一边和在所述第一方向延伸的第二边，所述第一边比所述第二边长。
2.如权利要求1所述的线圈零件，其特征在于：
所述开口区域还有连结所述第一边的一端与所述第二边的一端的第三边和连结所述第一边的另一端与所述第二边的另一端的第四边，
所述第一边与所述第三边形成的角和所述第一边与所述第四边形成的角相等。
3.如权利要求2所述的线圈零件，其特征在于：
构成所述第一线圈图案的各匝具有沿所述第二边、所述第三边和所述第四边延伸的第一区间和沿所述第一边延伸的第二区间，
所述第一区间与所述第二边、所述第三边和所述第四边平行地延伸，
所述第二区间具有以相对于所述第一边倾斜行进的方式延伸的部分。
4.如权利要求3所述的线圈零件，其特征在于：
以所述倾斜行进的方式延伸的部分的沿所述第一边的长度比构成所述第一线圈图案的各匝的卷宽长。
5.如权利要求1～4中的任一项所述的线圈零件，其特征在于：
在令所述第一边的长度为L1，令所述第一线圈图案的卷宽为W的情况下，满足L1/W＝0.8～1.2。
6.如权利要求5所述的线圈零件，其特征在于：
在令所述第二边的长度为L2的情况下，满足L1/L2＝2.8～3.4。
7.如权利要求5或6所述的线圈零件，其特征在于：
在令所述开口区域的与所述第一方向正交的第二方向上的长度为h的情况下，满足W/h＝1.2～1.6。
8.如权利要求1～7中的任一项所述的线圈零件，其特征在于：
构成所述第一线圈图案的各匝分割为多个线。
9.如权利要求1～8中的任一项所述的线圈零件，其特征在于，还包括：
在一个表面设置有所述第一线圈图案的基材；和
设置在所述基材的另一个表面的第二线圈图案和虚设图案，
所述第一线圈图案的内周端与所述第二线圈图案的内周端通过贯通所述基材而设置的第一通孔导体连接，
所述第一线圈图案的外周端与所述虚设图案通过贯通所述基材而设置的第二通孔导体连接。
10.一种移动终端支架，其特征在于，包括：
具有用于载置移动终端的载置面的主体部；
通过所述移动终端的自重将载置在所述载置面上的所述移动终端的下端定位的下部限位器；和
以所述第一边位于所述下部限位器侧、所述第二边位于与所述下部限位器相反侧的方式内置于所述主体部的权利要求1至9中的任一项所述的线圈零件。
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