CN205004763U - 非接触电力传输用的供电装置以及受电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及非接触电力传输用的供电装置以及受电装置。提供一种检测异物温度、并且能抑制传输效率降低的供电装置。供电装置(3)中，线圈(35)卷绕在规定的轴周围。另外，盖体(315)覆盖线圈(35)，并且在供电时载放受电装置。另外，温度检测单元(39)包含：多个热敏电阻(319)，该多个热敏电阻(319)设置在从线圈(35)的轴向俯视时与线圈(35)不重合的位置；以及多个布线导体(321)，该多个布线导体(321)将多个热敏电阻(319)串联连接。

Description

非接触电力传输用的供电装置以及受电装置

技术领域

本实用新型涉及能非接触地收发电力的供电装置以及受电装置。

背景技术

以往，作为该种供电装置以及受电装置，例如有专利文献1所记载的装置。专利文献1中，公开了具备二次电池的移动设备(即，受电装置)以及向移动设备的二次电池非接触地供电的充电器(即，供电装置)。

充电器包含向移动设备传输电力的一次侧线圈模块。一次侧线圈模块中，一次线圈在有供电时产生磁通。另外，一次侧线圈模块中，在一次线圈的正下方设置抑制一次线圈中产生的磁通的泄漏的磁性体。作为一次线圈，例如采用匝数20匝、外径为40mm的平面线圈。另外，一次线圈以及磁性体的合计厚度为1mm左右。

另外，充电器除一次侧线圈模块之外还包含收纳各种电子元器件的外壳。充电时在外壳的上表面载放移动设备。除此之外，充电器包含温度检测片，该温度检测片存在于一次线圈和外壳之间，检测载放在外壳上表面的金属异物的温度。温度检测片包含片状构件、以及多个线状热敏电阻。片状构件例如由PET(即，聚对苯二甲酸乙二醇酯)等的高分子膜构成。在所述的片状构件的内部，多个线状热敏电阻设置为格子状。

另外，移动设备包含接收从充电器侧传输来的电力的二次侧线圈模块。二次侧线圈模块中，若一次线圈中产生的磁通与二次线圈交链，则在二次线圈产生感应电动势。在移动设备侧，从所述的感应电动势生成直流电压，施加到移动设备内的二次电池，由此，对二次电池充电。另外，二次侧线圈模块中，在二次线圈的正上方，设置抑制磁通泄漏的磁性体。这里，作为二次线圈，例如采用匝数15匝、外径为35mm的平面线圈。另外，二次线圈以及磁性体的合计厚度为0.5mm左右。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2013-005682号公报

实用新型内容

实用新型所要解决的技术问题

然而，专利文献1的充电器中，在一次线圈以及外壳之间，存在构成温度检测片的片状构件以及线状热敏电阻两者。结果，一次线圈以及二次线圈之间的距离变长，具有从一次线圈向二次线圈传输电力的效率(以下，简称传输效率)可能降低这样的问题。

由此，本实用新型的目的在于提供一种检测异物温度、并且能抑制传输效率降低的供电装置以及受电装置。

解决技术问题所采用的技术方案

本实用新型的一个方面是向受电装置非接触地供电的供电装置，包括：线圈，该线圈以螺旋状卷绕在规定的轴周围；盖体，该盖体覆盖所述线圈，在供电时载放所述受电装置；以及温度检测单元，该温度检测单元包含多个热敏电阻以及多个布线导体，该多个热敏电阻从所述线圈的轴向俯视时，以与所述线圈不重合的方式设置，该多个布线导体将所述多个热敏电阻串联连接。

本实用新型的另一个方面是对供电装置非接触地接收供电的受电装置，包括：线圈，该线圈以螺旋状卷绕在规定的轴周围；盖体，该盖体覆盖所述线圈；以及温度检测单元，该温度检测单元包含多个热敏电阻以及多个布线导体，该多个热敏电阻从所述线圈的轴向俯视时，设置在与所述线圈不重合的位置，该多个布线导体将所述多个热敏电阻串联连接。

实用新型效果

根据上述方面，本实用新型能提供一种检测异物温度、并且抑制传输效率降低的供电装置以及受电装置。

附图说明

图1是表示非接触电力传输系统的结构的框图。

图2A是从正面观察沿着图2B、图2C的线I"-I"的供电装置的剖面的示意图。

图2B是从右方观察沿着图2A、图2C的线I-I的供电装置的剖面的示意图。

图2C是从上方观察沿着图2A、图2B的线I'-I'的供电装置的剖面的示意图。

图3是表示图2A等的线圈以及温度检测单元的立体图。

图4是表示图1的温度检测单元的第一变形例的示意图。

图5是表示图1的温度检测单元的第二变形例的示意图。

图6是表示图1的温度检测单元的第三变形例的示意图。

具体实施方式

下面，参照附图，对一个实施方式涉及的供电装置以及受电装置进行说明。在此之前，先对图中的X轴、Y轴以及Z轴进行定义。X轴、Y轴以及Z轴相互垂直，表示供电装置的前后方向、左右方向以及上下方向。另外，Z轴与线圈轴A平行。

《非接触电力传输系统的构成》

图1中，非接触电力传输系统1包括供电装置3。供电装置3为了向内置在智能手机等的电子设备内的受电装置5非接触地传输电力，大致包含适配器31、电子元器件组33、一次线圈35、一次侧控制器37、以及温度检测单元39。此外非接触电力传输系统1还包括受电装置5。受电装置5至少包含二次线圈51、电子元器件组53、以及二次侧控制器55，对内置在电子设备的二次电池57进行充电。

下面，对各结构的详细情况以及大致的动作进行说明。

首先，如图2A～图2C所示，供电装置3中，电子元器件组33以及控制器37以安装在基板上的状态例如设置在金属制的基座311上。线圈35经由磁性片材313设置在基座311上。盖体315例如由金属和树脂制作，覆盖电子元器件组33、线圈35以及控制器37并且安装在基座311上。另外，盖体315的上表面较为平坦，使电子设备容易载放。若将电子设备载放在所述盖体315上，则从供电装置3开始向受电装置5传输电力。

这里再次参照图1。电力传输时，来自商用电源的交流电压(例如100V)经由适配器31提供至整流电路以及滤波电路。整流电路以及滤波电路由电子元器件组33的一部分构成，将输入交流电压转换为直流电压。所述的直流电压提供至由电子元器件33的另一部分构成的逆变器电路。输入直流电压在逆变器电路被转换等，生成具有规定频率(例如数十kHz～数百kHz)的交流电压。线圈35以与Z轴几乎平行的轴(以下称为线圈轴A(参照图2A等))为中心，将铜线等卷绕为螺旋状而制成。本实施方式中，线圈35是内径为20.5mm、外径为43.0mm的平面线圈。线圈35构成电子元器件组33的一部分即电容(未图示)以及谐振电路(谐振频率为所述规定频率)。若对所述谐振电路施加由逆变器电路生成的交流电压，则线圈35产生交流磁场。上述动作由控制器37控制。另外，在线圈35以及基座311之间存在磁性片材313。磁性片材313例如从Z轴方向俯视(以下称为俯视)时，具有内包线圈35的几乎为矩形的形状，为了使来自线圈35的磁通不贯通基座311而设置。

受电装置5载放在供电装置3上并使二次线圈51位于一次线圈35的上方。由此，在线圈35产生的交流磁场与线圈51交链，在线圈51的两端产生感应电动势。电子元器件组53的一部分所构成的整流电路等与线圈51电连接。整流电路等将线圈51产生的感应电动势转换为直流电压。控制器55将由整流电路等生成的直流电压施加在二次电池57，由此对二次电池57充电。上述动作由控制器55控制。另外，在线圈51的上方，设置用于屏蔽交流磁场的磁性片材等。

《关于温度检测单元》

在盖体315上，不仅载放内置有受电装置5的电子设备，偶尔也载放异物。这里，异物是例如像硬币那样的金属，具有由规格预先推测到的尺寸。本实施方式中，异物为直径20mm的圆盘状硬币。为了检测这些物体(电子设备或金属异物)的过热，在供电装置3包括温度检测单元39。如图3所示，该温度检测单元39存在于线圈35和盖体315之间，包含片状的基材317、作为多个感温单元319的一例的多个PTC(PositiveTemperatureCoefficient：正温度系数)热敏电阻319、以及多个布线导体321。下面，将PTC热敏电阻简称为热敏电阻。另外，本实施方式中，热敏电阻319的总数为十二个。

基材317例如是FPC(FlexiblePrintedCircuits：柔性印刷电路)，由具有绝缘性以及可挠性的树脂(例如聚酰亚胺等)制作。该基材317俯视时为矩形，并且具有在Z轴方向有规定厚度的片材形状。下面，在基材317中与Z轴方向相对的两个主面中，将正方向侧的主面称为上表面，将负方向侧的主面称为下表面。另外，为了得到良好的传输效率，优选地，该Z轴方向的厚度例如为数十μm这样极薄。另外，基材317的X轴方向以及Y轴方向的尺寸中，俯视时基材317的外形线将线圈35的外形线内包，并且具有的尺寸是在比线圈35的外形线更靠近外侧处能设置需要数量的热敏电阻319。若具体例举，则X轴方向以及Y轴方向的尺寸分别设计为约50mm。

热敏电阻319具有正温度系数，例如是陶瓷热敏电阻。这里，为了能迅速检测盖体315上的物体的过热，优选地，热敏电阻319为小型、低热容量。作为所述的热敏电阻319，有JIS(JapaneseIndustrialStandards：日本工业标准)规定所记载的1005型。该情况下，热敏电阻319的安装面的尺寸为，在长边方向1.0mm，在短边方向0.5mm。另外，高度方向的尺寸不需要被JIS规格限定，例如为0.25mm。这里，这些尺寸均为设计目标值，不需要精确地为上述值。即，这些尺寸均有公差。

接着，对热敏电阻319的设置进行说明。各热敏电阻319以俯视时与线圈35不重合的方式，用热传导双面胶等粘贴在基材317的下表面。更具体而言，各热敏电阻319设置在将线圈35从Z轴方向投影在基材317的下表面得到的内周线Li的内侧、以及通过同样的投影得到的外周线Lo的外侧中的任一方。这里，内周线Li以及外周线Lo在图3中以点划线表示。

接着，对热敏电阻319优选的设置进行说明。在此之前，将中心点C和两条直线L1、L2定义如下。中心点C是线圈轴A和基材317的下表面的交点。直线L1、L2如图3中双点划线所示，是基材317的下表面所包含的直线，与中心点C相互垂直。该情况下，直线L1、L2与所述内周线Li在四点上交叉，并且与所述外周线Lo也在四点上交叉。所述十二个中的四个热敏电阻319作为内周侧热敏电阻组，逐一设置在直线L1、L2上的比四个内周侧交点更靠近中心点C的位置。本实施方式中，在内周侧热敏电阻组中，沿着内周线Li相邻的两个PTC热敏电阻319之间的距离d1相等。另外，夹着中心点C相互对向的两个热敏电阻319隔开的直线距离例如约为17mm。剩下的八个热敏电阻319作为外周侧热敏电阻组，如下述那样设置。首先，在外周侧热敏电阻组中，四个热敏电阻319逐一设置在直线L1、L2上的比四个外周侧交点更靠近外侧的位置。另外，剩下的四个热敏电阻319中，将外周侧交点附近的四个热敏电阻319设置在线圈轴A周围旋转约45°的位置。本实施方式中，在外周侧热敏电阻组中，沿着外周线Lo相邻的两个PTC热敏电阻319之间的距离d2相等。另外，在外周侧热敏电阻组中，夹着中心点C相互对向的两个热敏电阻319隔开的直线距离例如约为46mm。

如上文所述，由于假设偶然在盖体315上载放直径约20mm的硬币，因此优选地所述d1、d2小于20mm。另外，在从外周侧热敏电阻组中的某一热敏电阻319起的半径20mm的范围内，优选地，至少设置一个内周侧热敏电阻组中的某一热敏电阻319。由此，假设的异物载放在盖体315上的任何地方，任意一个热敏电阻319也能迅速检测物体的过热。

优选地，各布线导体321例如通过将银或铜等糊料以数μm的厚度印刷在基材317的下表面来形成。多个布线导体321将全部所述热敏电阻319串联(换言之为链(daisychain)状)连接，由此构成热敏电阻链。另外，各个布线导体321进一步优选地，不与其它布线导体321立体交叉。本实施方式中，在外周侧热敏电阻组中，与电子元器件组33最接近的热敏电阻319作为开头的热敏电阻319经由约33kΩ的上拉电阻323连接电源端子。将该开头的热敏电阻319作为基准，外周侧的各热敏电阻319沿着外周线Lo按顺时针顺序，由多个布线导体321的一部分(即，多个外周侧布线导体321)串联连接。在外周侧中最后的热敏电阻319与在内周侧中最前侧的热敏电阻319串联连接。内周侧的四个热敏电阻319沿着内周线Li按逆时针顺序，由剩下的多个布线导体321(即，多个内周侧布线导体321)串联连接。并且，内周侧热敏电阻319中最后的热敏电阻连接到接地端子。

另外，本实施方式中，如图3所示，内周侧布线导体321分别沿着内周线Li形成圆弧状，外周侧布线导体321分别沿着外周线Lo形成圆弧状。

如图2A～图2C所示，所述温度检测单元39相对于线圈35设置成使得基材317的下表面和线圈35的上表面抵接，并且使线圈35填入所述热敏电阻链的外周侧和内周侧之间。另外，温度检测单元39相对于盖体315设置成使得基材317的上表面和盖体315的下表面抵接。另外，本实施方式中，所有的热敏电阻319设置在线圈35的内周线Li的内侧、或外周线Lo的外侧。由此，在线圈35和盖体315之间，实质上仅存在基材317，不存在任何热敏电阻319。结果，使线圈35能最靠近盖体315的上表面，换言之，能最靠近盖体315上的受电装置5侧的线圈51。

在所述电源端子以及接地端子之间，利用未图示的恒压电路，例如施加3V的恒定电压Vcc。对应地，在线圈35施加由所述逆变器电路生成的交流电压。在施加过程中，若在盖体315上载放金属异物，则会发热。该热量首先经由盖体315等，传递至最接近的热敏电阻319。由此，利用金属异物的发热，接近金属异物的至少一个热敏电阻319的电阻值显著变化。由此，上拉电阻323的电阻值和热敏电阻链的合成电阻值的分压Vt与金属异物的温度相关。所述分压Vt输出到控制器37。控制器37从分压Vt导出金属异物的温度，导出的温度超过规定温度的情况下，停止向线圈35供电等。

《作用、效果》

如上文所述，根据本实施方式涉及的温度检测单元39，在线圈35和盖体315之间，不存在任何厚度显著大于基材317的热敏电阻319。结果，能使线圈35最接近盖体315的上表面。换言之，能最接近盖体315上的受电装置5侧的线圈51。由此，能缩短两个线圈35、51之间的Z轴方向距离，结果，能抑制从线圈35向线圈51的电力传输效率的下降。另外，各热敏电阻319避开线圈35的上方以及下方，且设置在盖体315的正下方。由此，温度检测单元39能快速检测偶然载放在盖体315上的异物的温度。

《第一变形例》

上述实施方式中，对温度检测单元39中，在基材317上粘贴多个PTC热敏电阻319而构成热敏电阻链的例子进行说明。然而不限于此，如图4所示，也可将温度检测单元39的结构要素即热敏电阻链，以满足上述实施方式中说明的条件的方式，设置在例如由丙烯酸树脂构成的盖体315的内部。该情况下，为了确保盖体315的强度等，优选地，盖体315的下表面中使未抵接线圈35的部分向下方突出，将所有的PTC热敏电阻和布线导体内置在所述的突出部分。另外，图4中，为了便于理解变形例，在PTC热敏电阻和布线导体等未标注参照标号319以及321。

《第二变形例》

如图3所示，上述实施方式中，各内周侧布线导体321以及各外周侧布线导体321沿着内周线Li以及外周线Lo形成。然而不限于此，如图5所示，也可为各内周侧布线导体321与内周线Li不平行，各内周侧布线导体321的中间部分从线圈35的内周线Li向中心点C远离的方式形成。也可为各外周侧布线导体321与外周线Lo非平行，各外周侧布线导体321的中间部分从线圈35的外周线Lo向线圈35的外方向(朝向中心点C的方向的反方向)远离的方式形成。利用该结构，能降低各布线导体321受到在线圈35产生的焦耳热的影响。

《第三变形例》

上述实施方式中，以热敏电阻319的安装面的长边与X轴以及Y轴的其中任一方平行的方式，将热敏电阻319安装在基材317的下表面。然而不限于此，也可为以所有热敏电阻319的安装面的长边与X轴平行(参照图6)，或者所有热敏电阻319的安装面的长边与Y轴平行的方式，将热敏电阻319安装在基材317的下表面。

《附记》

上述实施方式中，对在供电装置3侧设置温度检测单元39的情况进行了说明。但是，受电装置5也与供电装置3同样地，包括线圈51以及盖体。由此，也可在受电装置5侧的线圈51以及盖体之间，设置与所述温度检测单元39同样的温度检测单元。

上述实施方式中，设供电装置3用于智能手机或平板终端等的充电进行了说明。然而不限于此，供电装置3也可用于电动汽车、剃须刀等的生活设备的充电。

另外，上述实施方式中，PTC陶瓷热敏电阻319是感温单元319的例子。然而，作为感温单元319，也可使用NTC(NegativeTemperatureCoefficient：负温度系数)热敏电阻作为代替。另外，作为感温单元319，不仅可以使用陶瓷热敏电阻，也可使用由高分子材料制作的热敏电阻。

另外，盖体315也可由金属或树脂以外的玻璃等制作。

另外，PTC陶瓷热敏电阻319不限于1005型，也可为3225型、3216型、2012型、1608型、0603型、0402型。各型号的尺寸如下文的表1所记载。

[表1]

表1：PTC陶瓷热敏电阻319的尺寸

工业上的实用性

本实用新型涉及的供电装置以及受电装置检测异物的温度，并且能抑制传输效率的降低，适用于智能手机、平板终端或电动汽车等的非接触充电系统。

标号说明

1非接触电力传输系统

3供电装置

35一次线圈

39温度检测单元

315盖体

319感温单元(热敏电阻)

321布线导体

5受电装置

Claims (9)

1.一种供电装置，向受电装置非接触地供电，其特征在于，包括：

线圈，该线圈以螺旋状卷绕在规定的轴周围；

盖体，该盖体覆盖所述线圈，在供电时载放所述受电装置；以及

温度检测单元，该温度检测单元包含多个热敏电阻以及多个布线导体，该多个热敏电阻从所述线圈的轴向俯视时，以与所述线圈不重合的方式设置，该多个布线导体将所述多个热敏电阻串联连接。

2.一种受电装置，对供电装置非接触地接收供电，其特征在于，包括：

线圈，该线圈以螺旋状卷绕在规定的轴周围；

盖体，该盖体覆盖所述线圈；以及

温度检测单元，该温度检测单元包含多个热敏电阻以及多个布线导体，该多个热敏电阻从所述线圈的轴向俯视时，设置在与所述线圈不重合的位置，该多个布线导体将所述多个热敏电阻串联连接。

3.如权利要求1所述的供电装置、或如权利要求2所述的受电装置，其特征在于，

所述多个热敏电阻包含：

三个以上的外周侧热敏电阻，该三个以上的外周侧热敏电阻设置在从所述线圈的轴向俯视时比所述线圈的外周线更靠近外侧的位置；以及

三个以上的内周侧热敏电阻，该三个以上的内周侧热敏电阻设置在所述俯视时比所述线圈的内周线更靠近内侧的位置，

沿着所述外周线相邻的两个外周侧热敏电阻间的距离相等，沿着所述内周线相邻的两个内周侧热敏电阻间的距离相等，

所述距离基于异物的尺寸来确定。

4.如权利要求1所述的供电装置、或如权利要求2所述的受电装置，其特征在于，

所述多个热敏电阻包含：

外周侧热敏电阻，该外周侧热敏电阻设置在从所述线圈的轴向俯视时比所述线圈的外周线靠近外侧的位置；以及

内周侧热敏电阻，该内周侧热敏电阻设置在所述俯视时比所述线圈的内周线更靠近内侧的位置，

所述外周侧热敏电阻的总数多于所述内周侧热敏电阻的总数。

5.如权利要求1所述的供电装置、或如权利要求2所述的受电装置，其特征在于，

所述多个热敏电阻包含：

多个外周测热敏电阻，该多个外周测热敏电阻设置在从所述线圈的轴向俯视时比所述线圈的外周线更靠近外侧的位置；以及

多个内周侧热敏电阻，该多个内周侧热敏电阻设置在所述俯视时比所述线圈的内周线更靠近内侧的位置，

所述多个布线导体包含：

多个外周侧布线导体，该多个外周侧布线导体将所述多个外周侧热敏电阻串联连接；以及

多个内周侧布线导体，该多个内周侧布线导体将所述多个内周侧热敏电阻串联连接。

6.如权利要求1所述的供电装置、或如权利要求2所述的受电装置，其特征在于，

所述温度检测单元还包含基材，该基材安装所述多个热敏电阻，存在于所述盖体以及所述线圈之间，并且与所述盖体以及所述线圈两方抵接。

7.如权利要求1所述的供电装置、或权利要求2所述的受电装置，其特征在于，

所述多个热敏电阻内置于所述盖体。

8.如权利要求1所述的供电装置、或权利要求2所述的受电装置，其特征在于，

以所述多个热敏电阻所具有的安装面的长边彼此全部平行的方式设置所述多个热敏电阻。

9.如权利要求1所述的供电装置、或权利要求2所述的受电装置，其特征在于，

所述多个布线导体以远离所述线圈的外周线以及所述线圈的内周线中的任一方的方式而设置。