DE102020104530A1

DE102020104530A1 - Spulenbauteil

Info

Publication number: DE102020104530A1
Application number: DE102020104530.1A
Authority: DE
Inventors: Noritaka CHIYO; Toshio Tomonari; Shigeru Kaneko; Shigenori Hirata; Akihito Watanabe; Hirohumi Asou; Junpei HAYAMA; Shigeki Ohtsuka; Takahiro Ohishi; Takaaki Imai; Tomohiro MORIKI; Takakazu Maruyama
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2020-02-20
Publication date: 2020-08-27
Also published as: US20200274392A1; JP2020141030A; US11715976B2; JP7283127B2; CN111627675B; CN111627675A

Abstract

Hierin wird ein Spulenbauteil angegeben, das ein erstes Spulenmuster enthält, das in einer planaren Spiralform gewickelt ist. Mindestens eine Windung, die das erste Spulenmuster bildet, ist durch einen Spiralschlitz in eine Vielzahl von Linien geteilt, und die Breite des Zwischenraums zwischen der Vielzahl von Linien ist je nach einer planaren Position unterschiedlich.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-Erfindungsfeld
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Spulenbauteil (bzw. eine Spulenkomponente) und insbesondere auf ein Spulenbauteil, das zur Verwendung in drahtlosen Leistungsübertragungssystemen geeignet ist.
--Beschreibung der verwandten Kunst
In den letzten Jahren werden drahtlose Energieübertragungssysteme, die elektrische Energie von einer Energie-Senderseite zu einer Energie-Empfängerseite drahtlos einspeisen, in der Praxis eingesetzt. Es wird erwartet, dass die drahtlosen Energieübertragungssysteme auf verschiedene Produkte angewendet werden, darunter Transportausrüstungen wie elektrische Züge oder Elektroautos, Haushaltsgeräte, elektronische Geräte, drahtlose Kommunikationsgeräte, Spielzeug und Industrieausrüstung. Zum Beispiel schlagen JP 2018-102124A und das japanische Patent Nr. 5.686.769 ein drahtloses Energieübertragungssystem vor, das auf der Energieübertragungsseite mit einer Vielzahl von Energieübertragungsspulen versehen ist.
Obwohl nicht mit den drahtlosen Energieübertragungssystemen verwandt, enthüllen JP 1996-203739A und JP 2003-197438A eine Spulenkomponente mit einer Konfiguration, bei der ein auf der Oberfläche eines isolierenden Substrats gebildeter planarer Spiralleiter durch einen Spiralschlitz radial geteilt ist. Wenn ein planarer Leiter auf diese Weise durch den Spiralschlitz radial geteilt wird, wird die ungleichmäßige Verteilung der Stromdichte reduziert, was eine Verringerung des Gleichstrom- oder Wechselstromwiderstandes ermöglicht.
Bei den drahtlosen Energieübertragungssystemen ändert sich die Übertragungseffizienz in Abhängigkeit von der relativen Positionsbeziehung zwischen einer Energie-Sendespule und einer Energie-Empfangsspule erheblich. Daher ist es schwierig, eine hohe Übertragungseffizienz entsprechend der Spezifikation oder Form eines Anwendungsprodukts nur durch die einfache Verwendung einer Vielzahl von Leistungsübertragungsspulen zu gewährleisten, wie bei dem in JP 2018-102124A und dem japanischen Patent Nr. 5.686.769 beschriebenen drahtlosen Leistungsübertragungssystem.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist daher Gegenstand dieser Erfindung, eine Spulenkomponente mit einem hohen Grad an Gestaltungsfreiheit zur Verfügung zu stellen, um einen hohen Übertragungswirkungsgrad entsprechend der Spezifikation oder Form eines Anwendungsprodukts zu erreichen, wenn die Spulenkomponente an eine Leistungsübertragungsspule eines drahtlosen Energieübertragungssystems angebracht wird.
Ein Spulenbauteil nach der vorliegenden Erfindung hat ein erstes Spulenmuster, das in einer ebenen Spiralform gewickelt ist, wobei mindestens eine Windung, die das erste Spulenmuster bildet, durch einen Spiralschlitz in eine Vielzahl von Linien unterteilt ist und eine Raumbreite zwischen der Vielzahl von Linien in Abhängigkeit von einer ebenen Position unterschiedlich ist.
Da mindestens eine Windung des ersten Spulenmusters in eine Vielzahl von Linien unterteilt ist, wird nach der vorliegenden Erfindung die ungleichmäßige Verteilung der Stromdichte reduziert, so dass der Gleich- oder Wechselstromwiderstand verringert werden kann. Da sich außerdem die Raumbreite zwischen den mehreren Linien je nach der planaren Position unterscheidet, kann die äußere Form des ersten Spulenmusters, die Form und Position eines inneren Durchmesserbereichs davon durch die Gestaltung der Raumbreite leicht fein eingestellt werden. So kann ein Spulenbauteil mit einem hohen Grad an Gestaltungsfreiheit vorgesehen werden, so dass bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Spulenbauteils als Leistungsübertragungsspule eines drahtlosen Energieübertragungssystems ein hoher Übertragungswirkungsgrad in verschiedenen Anwendungsprodukten mit unterschiedlichen Spezifikationen oder Formen gewährleistet werden kann.
Wenn in der vorliegenden Erfindung eine erste virtuelle Linie, die sich in eine erste Richtung erstreckt, mit einem ersten Referenzpunkt, der im Innendurchmesserbereich des ersten Spulenmusters als Startpunkt positioniert ist, und eine zweite virtuelle Linie, die sich in eine zweite Richtung senkrecht zur ersten Richtung erstreckt, mit dem ersten Referenzpunkt als Startpunkt, definiert wird, können sich eine Raumbreite entlang der ersten virtuellen Linie und eine Raumbreite entlang der zweiten virtuellen Linie voneinander unterscheiden. Auf diese Weise ist es möglich, eine Spulenkomponente mit einer äußeren Form mit unterschiedlichen vertikalen und horizontalen Größen zu erhalten.
Wenn in diesem Fall eine dritte virtuelle Linie, die sich in einer Richtung 180° entgegengesetzt zur ersten Richtung mit dem ersten Referenzpunkt als Startpunkt erstreckt, und eine vierte virtuelle Linie, die sich in einer Richtung 180° entgegengesetzt zur zweiten Richtung mit dem ersten Referenzpunkt als Startpunkt erstreckt, definiert werden, kann eine Raumbreite entlang der ersten und dritten virtuellen Linie größer sein als eine Raumbreite entlang der zweiten und vierten virtuellen Linie, oder eine Raumbreite entlang der ersten virtuellen Linie kann größer sein als eine Raumbreite entlang der zweiten und dritten virtuellen Linie. Im ersten Fall kann eine Spulenkomponente mit einer äußeren Form vorgesehen werden, deren horizontale Größe größer als die vertikale Größe ist; im zweiten Fall kann eine Spulenkomponente vorgesehen werden, bei der die Position des Innendurchmessers außermittig ist.
In der letzteren Konfiguration kann die erfindungsgemäße Spulenkomponente ferner ein zweites Spulenmuster aufweisen, das in einer ebenen Spiralform gewickelt ist, wobei mindestens eine Windung, die das zweite Spulenmuster bildet, durch einen Spiralschlitz in eine Vielzahl von Linien unterteilt werden kann, und wenn eine vierte virtuelle Linie, die sich in der ersten Richtung erstreckt, mit einem zweiten Referenzpunkt, der in einem Bereich des Innendurchmessers des zweiten Spulenmusters als Startpunkt positioniert ist, und eine fünfte virtuelle Linie, die sich in einer Richtung 180° entgegengesetzt zur ersten Richtung mit dem zweiten Referenzpunkt als Startpunkt erstreckt, definiert sind, kann eine Raumbreite zwischen der Vielzahl von Linien entlang der fünften virtuellen Linie größer sein als entlang der vierten virtuellen Linie, und die ersten und zweiten Spulenmuster können so angeordnet werden, dass die dritten und vierten virtuellen Linien einander überlappen. Auf diese Weise kann eine Spulenkomponente mit zwei Spulenmustern bereitgestellt werden, bei denen die Position des Innendurchmessers jeweils außermittig ist.
Das erfindungsgemäße Spulenbauteil kann ferner ein zweites Spulenmuster enthalten, das in einer ebenen Spiralform gewickelt ist, das erste Spulenmuster kann auf einer Oberfläche eines ersten isolierenden Substrats gebildet werden, das zweite Spulenmuster kann auf der anderen Oberfläche des ersten isolierenden Substrats gebildet werden, die innerste Windung des ersten Spulenmusters kann durch einen Spiralschlitz in eine Vielzahl von Linien einschließlich erster und zweiter Linien unterteilt werden, die innerste Windung des zweiten Spulenmusters kann durch einen Spiralschlitz in eine Vielzahl von Linien einschließlich dritter und vierter Linien unterteilt werden, die erste Leitung kann auf der inneren Umfangsseite in Bezug auf die zweite Leitung angeordnet werden, die dritte Leitung kann auf der inneren Umfangsseite in Bezug auf die vierte Leitung angeordnet werden, die inneren Umfangsenden der ersten und vierten Leitung können durch einen ersten Durchgangslochleiter, der das erste isolierende Substrat durchdringt, miteinander verbunden werden, und die inneren Umfangsenden der zweiten und dritten Leitung können durch einen zweiten Durchgangslochleiter, der das erste isolierende Substrat durchdringt, miteinander verbunden werden. So wechselt die radiale Position jeder Leitung zwischen dem ersten und zweiten Spulenmuster, wodurch ein Unterschied in der elektrischen Länge der Leitung zwischen inneren und äußeren Umfangsseiten reduziert werden kann.
Die erfindungsgemäße Spulenkomponente kann ferner ein drittes Spulenmuster aufweisen, das in einer ebenen Spiralform gewickelt ist, wobei mindestens eine Windung, die das dritte Spulenmuster bildet, durch einen Spiralschlitz in eine Vielzahl von Linien unterteilt werden kann, und wenn eine fünfte virtuelle Linie, die sich in der ersten Richtung erstreckt, wobei der zweite Bezugspunkt in einem Bereich des Innendurchmessers des dritten Spulenmusters als Startpunkt liegt, und eine sechste virtuelle Linie, die sich in der dritten Richtung erstreckt, wobei der zweite Bezugspunkt als Startpunkt dient, definiert sind, kann die Raumbreite zwischen den mehreren Linien entlang der fünften virtuellen Linie größer sein als entlang der sechsten virtuellen Linie, und das erste und dritte Coil-Muster können sich gegenseitig so überlappen, dass die sechste virtuelle Linie in der Draufsicht durch den Innendurchmesserbereich des ersten Coil-Musters verläuft. Wenn das erfindungsgemäße Spulenbauteil als Leistungs-Sendespule eines drahtlosen Leistungsübertragungssystems verwendet wird, kann somit eine Reduzierung des Sendewirkungsgrades auch dann unterdrückt werden, wenn eine Leistungs-Empfangsspule in der Draufsicht zwischen dem ersten und dritten Spulenmuster angeordnet ist.
Das Spulenbauteil nach der vorliegenden Erfindung kann ferner einen Schalter haben, der ausschließlich die erste oder dritte Spulenstruktur mit Strom versorgt. Wenn das erfindungsgemäße Spulenbauteil als Leistungsübertragungsspule eines drahtlosen Leistungsübertragungssystems verwendet wird, ist es daher möglich, das erste oder dritte Spulenmuster, das für die Leistungsübertragung verwendet werden soll, in Übereinstimmung mit der planaren Position einer Leistungsempfangsspule auszuwählen.
Das erfindungsgemäße Spulenbauteil kann ferner ein viertes Spulenmuster enthalten, das in einer ebenen Spiralform gewickelt ist, das dritte Spulenmuster kann auf einer Oberfläche eines zweiten isolierenden Substrats gebildet werden, das vierte Spulenmuster kann auf der anderen Oberfläche des zweiten isolierenden Substrats gebildet werden, die innerste Windung des dritten Spulenmusters kann durch einen Spiralschlitz in eine Vielzahl von Linien einschließlich fünfter und sechster Linien unterteilt werden, die innerste Windung des vierten Spulenmusters kann durch einen Spiralschlitz in eine Vielzahl von Linien einschließlich siebter und achter Linien unterteilt werden, die fünfte Leitung kann auf der inneren Umfangsseite in Bezug auf die sechste Leitung angeordnet werden, die siebte Leitung kann auf der inneren Umfangsseite in Bezug auf die achte Leitung angeordnet werden, die inneren Umfangsenden der fünften und achten Leitung können durch einen dritten Durchgangsleiter miteinander verbunden werden, der das zweite isolierende Substrat durchdringt, und die inneren Umfangsenden der sechsten und siebten Leitung können durch einen vierten Durchgangsleiter miteinander verbunden werden, der das zweite isolierende Substrat durchdringt. So wechselt die radiale Position jeder Leitung zwischen dem dritten und vierten Spulenmuster, wodurch ein Unterschied in der elektrischen Länge der Leitung zwischen inneren und äußeren Umfangsseiten reduziert werden kann.
Die erfindungsgemäße Spulenkomponente kann ferner ein fünftes Spulenmuster aufweisen, das in einer ebenen Spiralform gewickelt ist, wobei mindestens eine Windung, die das fünfte Spulenmuster bildet, durch einen Spiralschlitz in eine Vielzahl von Linien unterteilt werden kann, und wenn eine siebte virtuelle Linie, die sich in der ersten Richtung erstreckt, mit einem dritten Bezugspunkt, der in einem Bereich des Innendurchmessers des fünften Spulenmusters als Ausgangspunkt positioniert ist, und eine achte virtuelle Linie, die sich in der dritten Richtung erstreckt, mit dem dritten Bezugspunkt als Ausgangspunkt, definiert sind, kann die Raumbreite zwischen den mehreren Linien entlang der achten virtuellen Linie größer sein als entlang der siebten virtuellen Linie, und das erste und fünfte Coil-Muster können sich gegenseitig so überlappen, dass die siebte virtuelle Linie in der Draufsicht durch den inneren Durchmesserbereich des ersten Coil-Musters verläuft. Wenn das erfindungsgemäße Spulenbauteil als Leistungs-Sendespule eines drahtlosen Leistungsübertragungssystems verwendet wird, ist es daher möglich, eine Verringerung des Sendewirkungsgrades auch dann zu unterdrücken, wenn eine Leistungs-Empfangsspule in der Draufsicht zwischen dem ersten und dritten Spulenmuster oder zwischen dem ersten und fünften Spulenmuster angeordnet ist.
In diesem Fall können das dritte und fünfte Spulenmuster auf dem gleichen isolierenden Substrat gebildet werden. Dadurch kann die relative Position zwischen dem dritten und fünften Spulenmuster festgelegt werden.
In der vorliegenden Erfindung kann das erste Spulenmuster eine innerste Windung auf der innersten Umfangsseite, eine äußerste Windung auf der äußersten Umfangsseite und eine Zwischenwindung haben, deren Windungszahl, von der innersten oder äußersten Windung an gerechnet, im Zentrum der Gesamtzahl der Windungen liegt, Die innerste Windung, die äußerste Windung und die Zwischenwindung können jeweils durch einen Spiralschlitz in eine Vielzahl von Linien unterteilt werden, und die Linienbreite jeder der Vielzahl von Linien, die jede der inneren und äußersten Windung bilden, kann kleiner sein als die Linienbreite jeder der Vielzahl von Linien, die die Zwischenwindung bilden. Da die Linienbreite der innersten und der äußersten Windung klein ist, kann ein durch den Einfluss eines Magnetfeldes verursachter Verlust reduziert werden.
In diesem Fall kann die Linienbreite jeder der Vielzahl von Linien, die die innerste Windung bilden, kleiner sein als die Linienbreite jeder der Vielzahl von Linien, die die äußerste Windung bilden, und dies ermöglicht es, den Verlust an der innersten Windung, die einem stärksten Magnetfeld ausgesetzt ist, zu verringern.
Das erfindungsgemäße Spulenbauteil kann ferner ein sechstes Spulenmuster, das in einer ebenen Spiralform gewickelt ist, und ein Magnetblech aufweisen, das erste und das sechste Spulenmuster können so angeordnet werden, dass sie das Magnetblech in der Draufsicht überlappen, das erste und das sechste Spulenmuster können parallel geschaltet werden, das erste Spulenmuster ist näher am Magnetblech angeordnet als das sechste Spulenmuster, eine Linienlänge des sechsten Spulenmusters kann größer sein als die des ersten Spulenmusters. Da eine Differenz zwischen den Leitungslängen der ersten und sechsten Spulenanordnung vorliegt, kann die Impedanz jeder Spulenanordnung fein justiert werden. Dadurch kann eine Impedanzdifferenz zwischen dem ersten und sechsten Spulenmuster reduziert werden, so dass die Impedanzdifferenz in der gesamten Spulenkomponente reduziert werden kann. Dadurch kann ein durch die Impedanzdifferenz verursachter Verlust reduziert werden.
Wie oben beschrieben, kann nach der vorliegenden Erfindung ein Spulenbauteil mit einem hohen Grad an Gestaltungsfreiheit vorgesehen werden. Wenn die Spulenkomponente der vorliegenden Erfindung auf eine Leistungsübertragungsspule eines drahtlosen Energieübertragungssystems angewendet wird, kann somit ein hoher Übertragungswirkungsgrad entsprechend der Spezifikation oder Form eines Anwendungsprodukts gewährleistet werden.
Figurenliste
Die oben genannten Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung bestimmter bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in denen sie enthalten sind, deutlicher erkennbar sein:

1 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung der Konfiguration eines Spulenbauteils entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Draufsicht, die die in 1 gezeigte Spulenkomponente transparent darstellt;
3A bis 3C sind schematische Draufsichten zur Erläuterung der planaren Formen der mittleren Spule, der ersten Seitenspule bzw. der zweiten Seitenspule.
4 ist ein Schaltplan des in 1 gezeigten Spulenbauteils;
5 ist eine schematische Ansicht, die das äußere Erscheinungsbild einer drahtlosen Energieübertragungsvorrichtung veranschaulicht, wenn die in 1 dargestellte Spulenkomponente als Sendespule eines drahtlosen Energieübertragungssystems verwendet wird;
6 ist eine schematische Ansicht, die die Konfiguration des drahtlosen Energieübertragungssystems unter Verwendung der in 1 gezeigten Spulenkomponente veranschaulicht;
7 ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung der Musterform des Spulenmusters 100 von den Seiten der isolierenden Substrate aus gesehen;
8 ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung der Musterform des Spulenmusters 200 von den anderen Seiten der isolierenden Substrate aus gesehen;
9 ist ein Ersatzschaltbild der Mittelspule;
10 bis 14 sind schematische Querschnittsansichten zur Erläuterung der Linien- und Raumbreiten jeder der Windungen 110, 120, 130, 140 und 150, die das in 7 dargestellte Spulenmuster bilden;
15 ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung der Musterformen der jeweiligen Spulenmuster 300 und 500 von der einen Seite der isolierenden Substrate aus gesehen;
16 ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung der Musterformen der jeweiligen Spulenmuster 400 und 600 von den anderen Seiten der isolierenden Substrate aus gesehen;
17 bis 21 sind schematische Querschnittsansichten zur Erläuterung der Linien- und Raumbreiten jeder der Windungen 310, 320, 330, 340 und 350, die das in 15 gezeigte Spulenmuster bilden;
22 ist eine schematische Draufsicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem sich die Spulenmuster 100, 200, 300, 400, 500 und 600 gegenseitig überlappen;
23 ist eine Draufsicht, die eine Spulenkomponente nach einer ersten Modifikation transparent darstellt;
24 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung der Konfiguration einer Spulenkomponente gemäß einer zweiten Modifikation; und
25 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung der Konfiguration einer Spulenkomponente nach einer dritten Modifikation.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen ausführlich erläutert.
1 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung der Konfiguration einer Spulenkomponente 1 entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Spulenkomponente 1 nach der vorliegenden Ausführung ein Magnetblech 2, eine Mittelspule C0, eine erste Seitenspule C1 und eine zweite Seitenspule C2, die jeweils so angeordnet sind, dass sie das Magnetblech 2 überlappen. Das magnetische Blech 2 ist ein Blechteil aus einem Material mit hoher Permeabilität, wie Ferrit, Permalloy oder einem magnetischen Verbundmaterial, und fungiert als magnetischer Pfad für den magnetischen Fluss, der mit der mittleren Spule C0 und den seitlichen Spulen C1, C2 verbunden ist. Obwohl nicht besonders eingeschränkt, kann die Spulenkomponente 1 nach der vorliegenden Ausführungsform als Leistungsübertragungsspule eines drahtlosen Energieübertragungssystems verwendet werden. In diesem Fall ist eine Leistungsempfangsspule auf einer Leistungsempfangsfläche 3 angeordnet, die auf der dem Magnetblech 2 gegenüberliegenden Seite in Bezug auf die Mittelspule C0 und die Seitenspulen C1, C2 positioniert ist.
Die mittlere Spule C0 hat Spulenmuster 100A, 100B und 100C, die jeweils auf einer Oberfläche 11, 21 und 31 der Substrate 10, 20 und 30 gebildet sind, und Spulenmuster 200A, 200B und 200C, die jeweils auf den anderen Oberflächen 12, 22 und 32 der Substrate 10, 20 und 30 gebildet sind. Die erste Seitenspule C1 hat Spulenmuster 300A, 300B und 300C, die jeweils auf einer Oberfläche 41, 51 und 61 der Substrate 40, 50 und 60 gebildet werden, und Spulenmuster 400A, 400B und 400C, die jeweils auf den anderen Oberflächen 42, 52 und 62 der Substrate 40, 50 und 60 gebildet werden. Die zweite Seitenspule C2 hat Spulenmuster 500A, 500B und 500C, die jeweils auf einer Oberfläche 41, 51 und 61 der Substrate 40, 50 und 60 gebildet werden, und Spulenmuster 600A, 600B und 600C, die jeweils auf den anderen Oberflächen 42, 52 und 62 der Substrate 40, 50 und 60 gebildet werden. Obwohl es keine besondere Beschränkung für das Material der Substrate 10, 20, 30, 40, 50 und 60 gibt, kann ein filmförmiges transparentes oder halbtransparentes flexibles Material, wie z.B. PET-Harz, mit einer Dicke von etwa 10 µm bis 50 m µverwendet werden. Außerdem können die Substrate 10, 20, 30, 40, 50 und 60 jeweils ein flexibles Substrat sein, das durch Imprägnierung von Glasgewebe mit Harz auf Epoxidbasis erhalten wird.
In der vorliegenden Ausführung sind die Spulenmuster (100A, 100B, 100C, 200A, 200B und 200C), die die mittlere Spule C0 bilden, in der Anzahl der Windungen gleich, die Spulenmuster (300A, 300B, 300C, 400A, 400B und 400C), die die erste Seitenspule C1 bilden, sind in der Anzahl der Windungen gleich, und die Spulenmuster (500A, 500B, 500C, 600A, 600B und 600C), die die zweite Seitenspule C2 bilden, sind in der Anzahl der Windungen gleich. Außerdem sind die Spulenmuster, aus denen die erste Seitenspule C1 und die Spulenmuster, aus denen die zweite Seitenspule C2 besteht, auch in der Anzahl der Windungen gleich. Die Spulenmuster, die die mittlere Spule C0 und die Spulenmuster, die die erste Seitenspule C1 oder die zweite Seitenspule C2 bilden, können in der Anzahl der Windungen gleich oder unterschiedlich sein. Wenn im Folgenden keine besondere Notwendigkeit besteht, zwischen den Spulenmustern 100A, 100B und 100C zu unterscheiden, oder wenn die Spulenmuster 100A, 100B und 100C gemeinsam bezeichnet werden, werden sie manchmal einfach als „Spulenmuster 100“ bezeichnet. Dasselbe gilt für die anderen Spulenmuster 200, 300, 400, 500 und 600.
2 ist eine Draufsicht, die die Spulenkomponente 1 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform transparent darstellt.
In 2 sind die schraffierten Bereiche jeweils ein Spulenbereich, der das gesamte Spulenmuster von seiner innersten Windung bis zur äußersten Windung umfasst, d.h. ein Bereich, der das gesamte Spulenmuster ohne den Bereich des Innendurchmessers des Spulenmusters umfasst. Die spezifische Musterform innerhalb des Spulenbereichs wird später beschrieben.
Wie in 2 dargestellt, hat ein Teil der Spulenfläche der mittleren Spule C0 in der Draufsicht eine Überlappung mit der Spulenfläche der ersten Seitenspule C1, und ein anderer Teil der Spulenfläche der mittleren Spule C0 hat in der Draufsicht eine Überlappung mit der Spulenfläche der zweiten Seitenspule C2. Der Spulenbereich der ersten Seitenspule C1 und der Spulenbereich der zweiten Seitenspule C2 haben keine Überlappung. Die Spulenfläche der ersten Seitenspule C1 und die Spulenfläche der zweiten Seitenspule C2 haben in x-Richtung symmetrische Formen in Bezug auf die Mittellinie der Mittelspule C0 und sind symmetrisch dazu angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform haben die Spulenbereiche der jeweiligen Mittelspule C0, der ersten Seitenspule C1 und der zweiten Seitenspule C2 in y-Richtung die gleiche Breite.
Die mittlere Spule C0, die erste Seitenspule C1 und die zweite Seitenspule C2 haben ihre jeweiligen Innendurchmesserbereiche 70 bis 72. Der Bereich des Innendurchmessers bezieht sich auf einen Bereich, der vom Spulenmuster umgeben ist und in dem es kein Leitermuster gibt. Wie in 2 dargestellt, überlappt in der vorliegenden Ausführung ein Teil des Innendurchmesserbereichs 70 der Mittelspule C0 den Spulenbereich der ersten Seitenspule C1 und ein weiterer Teil des Innendurchmesserbereichs 70 der Mittelspule C0 den Spulenbereich der zweiten Seitenspule C2. Außerdem überlappt der Innendurchmesserbereich 71 der ersten Seitenspule C1 vollständig den Spulenbereich der mittleren Spule C0, und der Innendurchmesserbereich 72 der zweiten Seitenspule C2 überlappt vollständig den Spulenbereich der mittleren Spule C0.
Wie oben beschrieben, sind die drei Spulen C0 bis C2, die nach der vorliegenden Ausführung die Spulenkomponente 1 bilden, so angeordnet, dass sich ihre Positionen in x-Richtung voneinander unterscheiden, so dass sich bei Verwendung der Spulenkomponente 1 als Leistungsübertragungsspule eines drahtlosen Energieübertragungssystems eine in x-Richtung einspeisbare Fläche vergrößert. Zum Beispiel ist folgende Konfiguration möglich: die mittlere Spule C0 wird zur Durchführung der Speisung verwendet, wenn eine Leistungsempfangsspule im Bereich X0 von 2 vorhanden ist; die erste Seitenspule C1 wird zur Durchführung der Speisung verwendet, wenn eine Leistungsempfangsspule im Bereich X1 vorhanden ist; und die zweite Seitenspule C2 wird zur Durchführung der Speisung verwendet, wenn eine Leistungsempfangsspule im Bereich X2 vorhanden ist. Die Grenze zwischen den Bereichen X0 und X1 kann zwischen den Innendurchmesserbereichen 70 und 71 und die Grenze zwischen den Bereichen X0 und X2 kann zwischen den Innendurchmesserbereichen 70 und 72 festgelegt werden.
3A bis 3C sind schematische Draufsichten zur Erläuterung der planaren Formen der mittleren Spule C0, der ersten Seitenspule C1 bzw. der zweiten Seitenspule C2.
Wie in 3A dargestellt, ist die mittlere Spule C0 im wesentlichen rechteckig in ihrer äußeren Form, wobei eine Größe CW0x in x-Richtung größer ist als eine Größe CW0y in y-Richtung. Das heißt,
CW0x > CW0y ist zufrieden. Andererseits sind in der inneren Form der Mittelspule C0, d.h. in der Form des inneren Durchmesserbereichs 70, eine Größe D0x in x-Richtung und eine Größe D0y in y-Richtung im Wesentlichen gleich. Das heißt,
D0x ≅D0y ist zufrieden. Mit anderen Worten,
CW0x/CW0y > D0x/D0y ist erfüllt, was bedeutet, dass die innere Form näher an einem Quadrat liegt als die äußere Form.
Die innere Form der mittleren Spule C0 kann ein Quadrat sein.
Unter der Annahme, dass von der Spulenfläche der mittleren Spule C0 eine Fläche, die in positiver x-Richtung in Bezug auf den Innendurchmesserbereich 70 positioniert ist, d.h. eine Fläche, die in 3-Uhr-Position in Bezug auf den Innendurchmesserbereich 70 positioniert ist, eine Breite in x-Richtung CW0xR hat und dass eine Fläche, die in negativer x-Richtung in Bezug auf den Innendurchmesserbereich 70 positioniert ist, d.h. eine Fläche, die in 9-Uhr-Position in Bezug auf den Innendurchmesserbereich 70 positioniert ist, eine Breite in x-Richtung CW0xL hat,
CW0xR = CW0xL ist erfüllt. Das heißt, der Innendurchmesserbereich 70 ist in x-Richtung nicht dezentriert. In ähnlicher Weise wird angenommen, dass von der Spulenfläche der mittleren Spule C0 eine Fläche, die in positiver y-Richtung in Bezug auf den Innendurchmesserbereich 70 positioniert ist, d.h. eine Fläche, die an der 12-Uhr-Position in Bezug auf den Innendurchmesserbereich 70 positioniert ist, eine Breite in y-Richtung CW0yT hat und dass eine Fläche, die in negativer y-Richtung in Bezug auf den Innendurchmesserbereich 70 positioniert ist, d.h. eine Fläche, die an der 6-Uhr-Position in Bezug auf den Innendurchmesserbereich 70 positioniert ist, eine Breite in y-Richtung CW0yB hat,
CW0yT = CW0yB ist erfüllt. Das heißt, der Innendurchmesserbereich 70 ist auch in y-Richtung nicht dezentriert. Weiter in der mittleren Spule C0,
CW0xR = CW0xL > CW0yT = CW0yB ist erfüllt.
Wie in 3B dargestellt, ist die erste Seitenspule C1 im wesentlichen rechteckig in ihrer äußeren Form, wobei eine Größe CW1x in x-Richtung größer ist als eine Größe CW1y in y-Richtung. Das heißt,
CW1x > CW1y ist zufrieden. Andererseits sind in der inneren Form der ersten Seitenspule C1, d.h. in der Form des inneren Durchmesserbereichs 71, eine Größe D1x in x-Richtung und eine Größe D1y in y-Richtung im Wesentlichen gleich. Das heißt,
D1x D1y≅ ist zufrieden. Mit anderen Worten,
CW1x/CW1y > D1x/D1y ist erfüllt, was bedeutet, dass die innere Form näher an einem Quadrat liegt als die äußere Form. Die innere Form der ersten Seitenspule C1 kann ein Quadrat sein.
Unter der Annahme, dass von der Spulenfläche der ersten Seitenspule C1 eine Fläche, die in positiver x-Richtung in Bezug auf den Innendurchmesserbereich 71 positioniert ist, d.h. eine Fläche, die in 3-Uhr-Position in Bezug auf den Innendurchmesserbereich 71 positioniert ist, eine Breite in x-Richtung CW1xR hat und dass eine Fläche, die in negativer x-Richtung in Bezug auf den Innendurchmesserbereich 71 positioniert ist, d.h. eine Fläche, die in 9-Uhr-Position in Bezug auf den Innendurchmesserbereich 71 positioniert ist, eine Breite in x-Richtung CW1xL hat,
CW1xR > CW1xL ist erfüllt. Das heißt, der Innendurchmesserbereich 71 ist in negativer x-Richtung (links) dezentriert. Andererseits wird angenommen, dass von der Spulenfläche der ersten Seitenspule C1 eine Fläche in positiver y-Richtung in Bezug auf den Innendurchmesserbereich 71, d.h, ein Bereich, der in Bezug auf den Innendurchmesserbereich 71 an der 12-Uhr-Position positioniert ist, eine Breite in y-Richtung CW1yT hat und dass ein Bereich, der in Bezug auf den Innendurchmesserbereich 71 in negativer y-Richtung positioniert ist, d.h. ein Bereich, der in Bezug auf den Innendurchmesserbereich 71 an der 6-Uhr-Position positioniert ist, eine Breite in y-Richtung CW1yB hat,
CW1yT = CW1yB ist erfüllt. Das heißt, der Innendurchmesserbereich 71 ist auch in y-Richtung nicht dezentriert. Weiter in der ersten Seitenspule C1,
CW1xL = CW1yT = CW1yB kann erfüllt werden.
Wie in 3C dargestellt, ist die zweite Seitenspule C2 im wesentlichen rechteckig in ihrer äußeren Form, wobei eine Größe CW2x in x-Richtung größer ist als eine Größe CW2y in y-Richtung. Das heißt,
CW2x > CW2y ist zufrieden.
Andererseits sind in der inneren Form der zweiten Seitenspule C2, d.h. in der Form des inneren Durchmesserbereichs 72, eine Größe D2x in x-Richtung und eine Größe D2y in y-Richtung im Wesentlichen gleich. Das heißt,
D2x D2y≅ ist zufrieden. Mit anderen Worten,
CW2x/CW2y > D2x/D2y ist erfüllt, was bedeutet, dass die innere Form näher an einem Quadrat liegt als die äußere Form. Die innere Form der zweiten Seitenspule C2 kann ein Quadrat sein.
Unter der Annahme, dass von der Spulenfläche der zweiten Seitenspule C2 eine Fläche, die in positiver x-Richtung in Bezug auf den Innendurchmesserbereich 72 positioniert ist, d.h. eine Fläche, die in 3-Uhr-Position in Bezug auf den Innendurchmesserbereich 72 positioniert ist, eine Breite in x-Richtung CW2xR hat und dass eine Fläche, die in negativer x-Richtung in Bezug auf den Innendurchmesserbereich 72 positioniert ist, d.h. eine Fläche, die in 9-Uhr-Position in Bezug auf den Innendurchmesserbereich 72 positioniert ist, eine Breite in x-Richtung CW2xL hat,
CW2xR > CW2xL ist erfüllt. Das heißt, der innere Durchmesserbereich 72 ist in positiver x-Richtung (nach rechts) dezentriert. Andererseits wird angenommen, dass von der Spulenfläche der zweiten Seitenspule C2 eine Fläche in positiver y-Richtung in Bezug auf den Innendurchmesserbereich 72, d.h, ein Bereich, der in Bezug auf den Innendurchmesserbereich 72 an der 12-Uhr-Position positioniert ist, eine Breite in y-Richtung CW2yT hat und dass ein Bereich, der in Bezug auf den Innendurchmesserbereich 72 in negativer y-Richtung positioniert ist, d.h. ein Bereich, der in Bezug auf den Innendurchmesserbereich 72 an der 6-Uhr-Position positioniert ist, eine Breite in y-Richtung CW2yB hat,
CW2yT = CW2yB ist erfüllt. Das heißt, der Innendurchmesserbereich 72 ist auch in y-Richtung nicht dezentriert. Weiter in der zweiten Seitenspule C2,
CW2xR = CW2yT = CW2yB kann erfüllt werden.
Die Größe D0y des Innendurchmesserbereichs 70 in y-Richtung kann gleich den Größen D1y und D2y der jeweiligen Innendurchmesserbereiche 71 und 72 in y-Richtung sein. Das heißt,
D0y = D1y = D2y kann erfüllt werden. Andererseits kann die Größe D0x des Innendurchmesserbereichs 70 in x-Richtung größer sein als die Größen D1x und D2x der jeweiligen Innendurchmesserbereiche 71 und 72. Das heißt,
D0x > D1x = D2x kann erfüllt werden.
Wie oben beschrieben, hat in der vorliegenden Ausführung die mittlere Spule C0 eine im Wesentlichen rechteckige, in x-Richtung verlängerte Außenform, der Innendurchmesserbereich 71 der ersten Seitenspule C1, der in positiver x-Richtung (nach rechts) in Bezug auf die mittlere Spule C0 positioniert ist, ist in negativer x-Richtung (nach links) dezentriert, und der Innendurchmesserbereich 72 der zweiten Seitenspule C2, der in negativer x-Richtung (nach links) in Bezug auf die mittlere Spule C0 positioniert ist, ist in positiver x-Richtung (nach rechts) dezentriert. Wenn also die Spulenkomponente 1 nach der vorliegenden Ausführungsform als Leistungs-Sendespule eines drahtlosen Leistungsübertragungssystems verwendet wird, kann folgender Vorteil erzielt werden: Selbst wenn die planare Position einer Leistungs-Empfangsspule von der Mittelspule C0 abweicht, um den Wirkungsgrad der Übertragung mit der Mittelspule C0 zu senken, kann eine effiziente Leistungsübertragung durch die erste Seitenspule C1 oder die zweite Seitenspule C2 gewährleistet werden.
4 ist ein Schaltplan des Spulenbauteils 1 nach der vorliegenden Ausführung.
Wie in 4 dargestellt, hat die mittlere Spule C0 eine Konfiguration, bei der die in Reihe geschalteten Spulenmuster 100A, 200A, die in Reihe geschalteten Spulenmuster 100B, 200B und die in Reihe geschalteten Spulenmuster 100C, 200C parallel geschaltet sind. In ähnlicher Weise hat die erste Seitenspule C1 eine Konfiguration, bei der die in Reihe geschalteten Spulenmuster 300A, 400A, die in Reihe geschalteten Spulenmuster 300B, 400B und die in Reihe geschalteten Spulenmuster 300C, 400C parallel geschaltet sind. Die zweite Seitenspule C2 hat eine Konfiguration, bei der die in Reihe geschalteten Spulenmuster 500A, 600A, die in Reihe geschalteten Spulenmuster 500B, 600B und die in Reihe geschalteten Spulenmuster 500C, 600C parallel geschaltet sind.
Wenn die Spulenkomponente 1 gemäß der vorliegenden Ausführung als Leistungsübertragungsspule eines drahtlosen Leistungsübertragungssystems verwendet wird, wird eine der Spulen, nämlich die mittlere Spule C0, die seitliche Spule C1 und die seitliche Spule C2, über einen Schalter 5 mit einem Leistungsübertragungskreis 4 verbunden. Der Schalter 5 ist ein Schaltkreis, der ausschließlich den Stromübertragungskreis 4 und eine der Spulen C0, C1 und C2 verbindet, und die Umschaltung der Verbindung wird von einem Schaltkreis 6 gesteuert. So wird der Strom, der von der Leistungsübertragungs-Schaltung 4 ausgegeben wird, einer der Spulen C0, C1 und C2 zugeführt.
5 ist eine schematische Darstellung des äußeren Erscheinungsbildes einer drahtlosen Energieübertragungseinrichtung, wenn die Spulenkomponente 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform als Sendespule eines drahtlosen Energieübertragungssystems verwendet wird.
In dem in 5 dargestellten Beispiel bildet die Leistungsempfangsfläche 3 die xy-Ebene, und auf der Leistungsempfangsfläche 3 ist ein drahtloses Leistungsempfangsgerät RX platziert. Das drahtlose Stromempfangsgerät RX ist zum Beispiel ein mobiles Endgerät wie ein Smartphone. Die Stromempfangsfläche 3 und das drahtlose Stromempfangsgerät RX sind nicht mit einem Positionierungsmechanismus zur korrekten Positionierung ausgestattet, und das drahtlose Stromempfangsgerät RX wird von einem Benutzer ohne besondere Vorsicht auf die Stromempfangsfläche 3 gelegt. Dann, wie in 5 dargestellt, wählt der in 4 dargestellte Schaltkreis 6 die Mittelspule C0 aus, wenn das auf der Leistungsempfangsfläche 3 platzierte drahtlose Leistungsempfangsgerät RX im Bereich X0 vorhanden ist. Daraus folgt, dass der Strom von der Leistungs-Sendeschaltung 4 zur Mittelspule C0 fließt, wodurch die Leistung drahtlos an das drahtlose Leistungs-Empfangsgerät RX übertragen werden kann. Wenn andererseits die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung RX, die auf der Leistungsempfangsfläche 3 platziert ist, im Bereich X1 vorhanden ist, wählt der Schaltkreis 6 die erste Seitenspule C1 aus. Außerdem wählt der Schaltkreis 6 die zweite Seitenspule C2 aus, wenn die auf der Leistungsempfangsfläche 3 platzierte drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung RX im Bereich X2 vorhanden ist. Dadurch kann die korrekte Energieübertragung unabhängig von der Position des drahtlosen Energieempfangsgerätes RX auf der Energieempfangsfläche 3 durchgeführt werden. Die Position des drahtlosen Leistungsempfängers RX kann direkt mit Hilfe eines Positionssensors oder ähnlichem oder indirekt durch die Erkennung einer Änderung der Impedanz oder der Leistungswellenform in der Spulenkomponente 1 bestimmt werden.
6 ist eine schematische Darstellung der Konfiguration des drahtlosen Energieübertragungssystems unter Verwendung der Spulenkomponente 1 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform.
Das in dargestellte drahtlose Energieübertragungssystem ist ein System mit einer drahtlosen Energieübertragungsvorrichtung TX und einer drahtlosen Energieempfangsvorrichtung RX, wobei die in der drahtlosen Energieübertragungsvorrichtung TX enthaltenen Energiesendespulen C0 bis C2 und die in der drahtlosen Energieempfangsvorrichtung RX enthaltene Energieempfangsspule 7 einander durch einen Zwischenraum 9 gegenüberliegend angeordnet sind, wodurch die Energieübertragung drahtlos erfolgt. Die Stromübertragungsspulen C0 bis C2 sind an den Stromübertragungskreis 4 angeschlossen, der einen Stromversorgungskreis, einen Inverterschaltkreis, einen Schwingkreis und ähnliches enthält, die von dem Stromübertragungskreis 4 mit Wechselstrom versorgt werden. Die Leistungsempfangsspule 7 ist mit einem Leistungsempfangskreis 8 verbunden, der einen Schwingkreis, einen Gleichrichterkreis, einen Glättungskreis und ähnliches enthält. Wenn die Leistungsübertragungsspulen C0 bis C2 und die Leistungsempfangsspule 7 einander gegenüberliegend magnetisch gekoppelt sind, kann die Leistung drahtlos von der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung TX zur drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung RX durch den Raum 9 übertragen werden.
Die Magnetbleche 2 sind jeweils auf der dem Raum 9 gegenüberliegenden Seite in Bezug auf die Stromübertragungsspulen C0 bis C2 und auf der dem Raum 9 gegenüberliegenden Seite in Bezug auf die Stromempfangsspule 7 angeordnet. Das magnetische Blech 2 spielt eine Rolle bei der Erhöhung der Induktivitäten der Stromübertragungsspulen C0 bis C2 und der Stromempfangsspule 7, wodurch eine effizientere Stromübertragung erreicht werden kann.
Im Folgenden werden die Formen der jeweiligen Spulenmuster 100 und 200, die die mittlere Spule C0 bilden, näher beschrieben.
7 ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung der Musterform des Spulenmusters 100 von den Seiten 11, 21 und 31 der isolierenden Substrate 10, 20 und 30 aus gesehen.
Wie in 7 dargestellt, besteht das Spulenmuster 100 aus einem planaren Leiter, der spiralförmig in mehreren Windungen gewickelt ist. Im Beispiel von 7 hat das Spulenmuster 100 eine Konfiguration mit fünf Windungen, einschließlich der Windungen 110, 120, 130, 140 und 150. Die Kurve 110 stellt die äußerste und die Kurve 150 die innerste Kurve dar. Die Windungen 110, 120, 130, 140 und 150 sind jeweils durch drei Spiralschlitze radial in vier Teile geteilt. Als Ergebnis wird der Zug 110 in die Linien 111 bis 114, der Zug 120 in die Linien 121 bis 124, der Zug 130 in die Linien 131 bis 134, der Zug 140 in die Linien 141 bis 144 und der Zug 150 in die Linien 151 bis 154 unterteilt. So stellt die Linie 111 die äußerste und die Linie 154 die innerste Linie dar.
Die Leitungen 111 bis 114 der äußersten Windung 110 sind über ein radial verlaufendes Ausleitungsmuster 162 mit einem Anschlusselektrodenmuster 161 verbunden. Ein sich radial erstreckendes Ausleitungsmuster 172 ist peripher neben dem Ausleitungsmuster 162 angeordnet und an seinem vorderen Ende mit einem Anschlusselektrodenmuster 171 verbunden. Andererseits werden die inneren Umfangsenden der jeweiligen Leitungen 151 bis 154 der innersten Windung 150 jeweils mit Durchgangslochleitern T11 bis T14 verbunden, die das isolierende Substrat (10, 20, 30) durchdringen.
Die Windungen 110, 120, 130, 140 und 150, die das Spulenmuster 100 bilden, haben jeweils lineare Bereiche 182 und 184, die sich in x-Richtung erstrecken, lineare Bereiche 181 und 183, die sich in y-Richtung erstrecken, und gekrümmte Bereiche 191 bis 194, die zwischen den beiden benachbarten linearen Bereichen liegen. Der lineare Bereich 182 umfasst einen Übergangsbereich 182a als Grenze zwischen den Windungen 110, 120, 130, 140 und 150, und die Windungen 110, 120, 130, 140 und 150 erstrecken sich daher schräg um jeweils eine Windung in y-Richtung.
Im Coil-Muster 100 ist die Breite der Linien in derselben Windung konstant, und die Breite derselben Linie ändert sich zwischen verschiedenen Windungen. Darüber hinaus ist in derselben Runde die Breite der Zwischenräume zwischen den Linien je nach der planaren Position unterschiedlich. Die Definitionen der „Linienbreite“ und der „Raumbreite“ sind wie folgt. Ein Referenzpunkt CP1 wird im Innendurchmesserbereich 70 gesetzt. Dann wird eine in positiver x-Richtung verlaufende virtuelle Linie L11 mit dem Referenzpunkt CP1 als Startpunkt, eine in positiver y-Richtung verlaufende virtuelle Linie L12 mit dem Referenzpunkt CP1 als Startpunkt, eine in negativer x-Richtung verlaufende virtuelle Linie L13 mit dem Referenzpunkt CP1 als Startpunkt und eine in negativer y-Richtung verlaufende virtuelle Linie L14 mit dem Referenzpunkt CP1 als Startpunkt definiert. Die positive x-Richtung, die positive y-Richtung, die negative x-Richtung und die negative y-Richtung können jeweils als erste bis vierte Richtung D1 bis D4 ausgehend vom Bezugspunkt CP1 umformuliert werden. Die virtuellen Linien L11 bis L14 stehen jeweils senkrecht zu den linearen Flächen 181 bis 184. In dieser Definition ist die Breite jeder der Linien entlang der virtuellen Linien L11 bis L14 die „Linienbreite“, und die Breite jedes der Räume entlang der virtuellen Linien L11 bis L14 ist die „Raumbreite“.
Wenn der Referenzpunkt CP1 auf den Mittelpunkt des Spulenmusters 100 gesetzt wird, verläuft die virtuelle Linie L12 zwischen den Durchgangslochleitern T12 und T13, dann durch den Übergangsbereich 182a und zwischen den Ausleitungsmustern 162 und 172. In diesem Fall sind die Positionen der Durchgangsleiter T11 und T14 symmetrisch in Bezug auf die virtuelle Linie L12, und die Positionen der Durchgangsleiter T12 und T13 sind ebenfalls symmetrisch in Bezug auf die virtuelle Linie L12. Der Referenzpunkt CP1 muss jedoch nicht unbedingt auf den Mittelpunkt des Spulenmusters 100 gesetzt werden, sondern kann in x-Richtung versetzt werden, damit die virtuelle Linie L12 nicht durch den Übergangsbereich 182a verläuft.
8 ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung der Musterform des Spulenmusters 200 von den anderen Seiten 12, 22 und 32 der isolierenden Substrate 10, 20 und 30 aus gesehen.
Wie in 8 dargestellt, hat das Spulenmuster 200 die gleiche Musterform wie das Spulenmuster 100. So können die Spulenmuster 100 und 200 mit der gleichen Maske hergestellt werden, was eine erhebliche Reduzierung der Herstellungskosten ermöglicht. Das Spulenmuster 200 hat eine Konfiguration mit fünf Windungen, einschließlich der Windungen 210, 220, 230, 240 und 250. Die Kurve 210 stellt die äußerste Kurve dar, und die Kurve 250 stellt die innerste Kurve dar. Die Windungen 210, 220, 230, 240 und 250 sind jeweils durch drei Spiralschlitze radial in vier Teile geteilt. Als Ergebnis wird der Zug 210 in die Linien 211 bis 214, der Zug 220 in die Linien 221 bis 224, der Zug 230 in die Linien 231 bis 234, der Zug 240 in die Linien 241 bis 244 und der Zug 250 in die Linien 251 bis 254 unterteilt. Somit stellt die Linie 211 die äußerste und die Linie 254 die innerste Linie dar.
Die Leitungen 211 bis 214 der äußersten Windung 210 sind über ein radial verlaufendes Ausleitungsmuster 262 mit einem Anschlusselektrodenmuster 261 verbunden. Ein sich radial erstreckendes Ausleitungsmuster 272 ist peripher neben dem Ausleitungsmuster 262 angeordnet und an seinem vorderen Ende mit einem Anschlusselektrodenmuster 271 verbunden. Das Ausleitungsmuster 272 ist mit dem in 7 dargestellten Ausleitungsmuster 162 durch eine Vielzahl von Durchgangslochleitern T15 verbunden. In ähnlicher Weise ist das Ausleitungsmuster 262 mit dem in 7 dargestellten Ausleitungsmuster 172 durch eine Vielzahl von Durchgangslochleitern T16 verbunden. Als Folge davon sind das Anschlusselektrodenmuster 161 und das Anschlusselektrodenmuster 271 kurzgeschlossen, und das Anschlusselektrodenmuster 171 und das Anschlusselektrodenmuster 261 sind kurzgeschlossen.
Andererseits sind die inneren Umfangsenden der jeweiligen Leitungen 251 bis 254 der innersten Windung 250 jeweils mit Durchgangsleitungen T14 bis T11 verbunden. Als Ergebnis werden die inneren peripheren Enden der jeweiligen Linien 251 bis 254 mit den inneren peripheren Enden der Linien 154, 153, 152 und 151 des Spulenmusters 100 verbunden.
Die Windungen 210, 220, 230, 240 und 250, die das Spulenmuster 200 bilden, haben jeweils lineare Bereiche 282 und 284, die sich in x-Richtung erstrecken, lineare Bereiche 281 und 283, die sich in y-Richtung erstrecken, und gekrümmte Bereiche 291 bis 294, die zwischen den beiden benachbarten linearen Bereichen liegen. Der lineare Bereich 282 umfasst einen Übergangsbereich 282a als Grenze zwischen den Windungen 210, 220, 230, 240 und 250, und die Windungen 210, 220, 230, 240 und 250 erstrecken sich schräg um jeweils eine Windung in y-Richtung.
Auch im Coil-Muster 200 ist die Breite der Linien in derselben Windung konstant, und die Breite derselben Linie ändert sich zwischen verschiedenen Windungen. Darüber hinaus ist in derselben Runde die Breite der Zwischenräume zwischen den Linien je nach der planaren Position unterschiedlich.
Wenn ein Referenzpunkt CP2, der im Innendurchmesserbereich 70 positioniert ist, auf den Mittelpunkt des Spulenmusters 200 gesetzt wird, verläuft die virtuelle Linie L12 zwischen den Durchgangslochleitern T12 und T13, geht dann durch den Übergangsbereich 282a und zwischen den Ausleitungsmustern 262 und 272. In diesem Fall sind die Positionen der Durchgangsleiter T11 und T14 symmetrisch in Bezug auf die virtuelle Linie L12, und die Positionen der Durchgangsleiter T12 und T13 sind ebenfalls symmetrisch in Bezug auf die virtuelle Linie L12. Der Referenzpunkt CP2 muss jedoch nicht unbedingt auf den Mittelpunkt des Spulenmusters 200 gesetzt werden, sondern kann in x-Richtung versetzt werden, damit die virtuelle Linie L12 nicht durch den Übergangsbereich 282a verläuft.
Wenn die Spulenmuster 100 und 200 einander überlappen, werden die inneren peripheren Enden der Linien 151, 152, 153 und 154 des Spulenmusters 100 jeweils mit den inneren peripheren Enden der Linien 254, 253, 252 und 251 des Spulenmusters 200 durch die Durchgangslochleiter T11 bis T14 verbunden. Als Ergebnis werden die Spulenmuster 100 und 200 in Reihe miteinander verbunden, wie in 9 dargestellt, um eine Spiralspule mit insgesamt 10 Windungen zu bilden. Die mittlere Spule C0 hat eine Konfiguration, bei der drei Spuleneinheiten, die jeweils aus den Spulenmustern 100 und 200 bestehen, parallel geschaltet sind, so dass ein etwa dreimal höherer Strom als bei Verwendung nur einer Spuleneinheit fließen kann. Eine in 9 dargestellte Anschlusselektrode E1 entspricht den Anschlusselektrodenmustern 161 und 271, und eine Anschlusselektrode E2 entspricht den Anschlusselektrodenmustern 171 und 261.
FIGs . 10 bis 14 sind schematische Querschnittsansichten zur Erläuterung der Linien- und Raumbreiten jeder der Windungen 110, 120, 130, 140 und 150, aus denen das Spulenmuster 100 besteht.
Wie in 10 dargestellt, haben die Linien 111 bis 114, die die Windung 110 des Coil-Musters 100 bilden, die gleiche Linienbreite W11. Das heißt, die Linienbreite wird nicht von Linie zu Linie oder in Abhängigkeit von der planaren Position verändert. Andererseits ist die Raumbreite in der Kurve 110 in den linearen Bereichen 182 und 184 S11y und in den linearen Bereichen 181 und 183 S11x, und die S11x und S11y haben eine Beziehung S11x > S11y. Das heißt, die Raumbreite S11y in y-Richtung ist in den linearen Bereichen 182 und 184, wo die Linien 111 bis 114 in x-Richtung verlaufen, klein, während die Raumbreite S11x in x-Richtung in den linearen Bereichen 181 und 183, wo die Linien 111 bis 114 in y-Richtung verlaufen, groß ist.
Wie in 11 dargestellt, haben die Linien 121 bis 124, die die Windung 120 des Coil-Musters 100 bilden, die gleiche Linienbreite W12. Das heißt, die Linienbreite wird nicht von Linie zu Linie oder in Abhängigkeit von der planaren Position verändert. Die Strichstärken W11 und W12 stehen in einem Verhältnis von W11 < W12. Andererseits ist die Raumbreite in der Kurve 120 in den linearen Bereichen 182 und 184 S12y und in den linearen Bereichen 181 und 183 S12x, und S12x und S12y stehen in einem Verhältnis von S12x > S12y.
Wie in 12 dargestellt, haben die Linien 131 bis 134, die die Windung 130 des Coil-Musters 100 bilden, die gleiche Linienbreite W13. Das heißt, die Linienbreite wird nicht von Linie zu Linie oder in Abhängigkeit von der planaren Position verändert. Die Linienbreiten W12 und W13 können im Verhältnis W12 = W13 stehen. Andererseits ist die Raumbreite in der Kurve 130 in den linearen Bereichen 182 und 184 S13y und in den linearen Bereichen 181 und 183 S13x, und die S13x und S13y haben eine Beziehung S13x > S13y.
Wie in 13 dargestellt, haben die Linien 141 bis 144, die die Windung 140 des Coil-Musters 100 bilden, die gleiche Linienbreite W14. Das heißt, die Linienbreite wird nicht von Linie zu Linie oder in Abhängigkeit von der planaren Position verändert. Die Linienbreiten W11 und W14 können im Verhältnis W11 = W14 stehen. Andererseits ist die Raumbreite in der Kurve 140 in den linearen Bereichen 182 und 184 S14y und in den linearen Bereichen 181 und 183 S14x, und die S14x und S14y haben eine Beziehung von S14x > S14y.
Wie in 14 dargestellt, haben die Linien 151 bis 154, die die Windung 150 des Coil-Musters 100 bilden, die gleiche Linienbreite W15. Das heißt, die Linienbreite wird nicht von Linie zu Linie oder in Abhängigkeit von der planaren Position verändert. Die Linienbreiten W11 und W15 können im Verhältnis W11 = W15 oder W11 > W15 stehen. Andererseits ist die Raumbreite in der Kurve 150 in den linearen Bereichen 182 und 184 S15y und in den linearen Bereichen 181 und 183 S15x, und die S15x und S15y haben eine Beziehung S15x > S15y.
Das Verhältnis zwischen S11x und S15x und das Verhältnis zwischen S11y und S15y kann sein: S11x = S12x = S13x = S14x = S15x, und S11y = S12y = S13y = S14y = S15y.
Wie oben beschrieben, unterscheidet sich im Spulenmuster 100 die Raumbreite zwischen den Linien in derselben Windung je nach der planaren Position. Insbesondere sind die Raumbreiten S11y bis S15y in y-Richtung in den linearen Bereichen 182 und 184 klein, während die Raumbreiten S11x bis S15x in x-Richtung in den linearen Bereichen 181 und 183 groß sind. So ist es möglich, die äußere Form des Spulenmusters 100 in positiver x-Richtung und negativer x-Richtung zu vergrößern, ohne dessen äußere Form in y-Richtung zu vergrößern und ohne die Form und Größe des inneren Durchmesserbereichs 70 wesentlich zu verändern. Dadurch wird die in 2 und 5 dargestellte Fläche X0 vergrößert, so dass bei Verwendung der so konfigurierten Mittelspule C0 als Leistungs-Sendespule eines drahtlosen Leistungsübertragungssystems eine Verringerung der Übertragungseffizienz aufgrund einer Abweichung eines drahtlosen Leistungsempfängers in x-Richtung gemildert werden kann. Außerdem sind die Raumbreiten S11y bis S15y im linearen Bereich 182 und die im linearen Bereich 184 gleich, und die Raumbreiten S11x bis S15x im linearen Bereich 181 und die im linearen Bereich 183 sind gleich, so dass der innere Durchmesserbereich 70 in der Mitte der äußeren Form des Spulenmusters 100 ohne Versatz angeordnet ist.
Außerdem ist im Coil-Muster 100 die Breite der Linien in derselben Windung konstant, und die Breite derselben Linie ändert sich zwischen verschiedenen Windungen. Sie ist beispielsweise so ausgelegt, dass W15 < W11 = W14 < W12 = W13. Die Änderung der Linienbreite erfolgt in den gekrümmten Bereichen 191 bis 194.
Der Grund dafür, dass die Musterbreiten W11 und W15 der jeweils äußersten und innersten Windung 110 und 150 reduziert werden, ist, dass ein Magnetfeld an diesen Abschnitten so stark ist, dass es einen großen Verlust durch die Wärmeerzeugung durch Wirbelstrom verursacht. Das heißt, wenn die Musterbreiten W11 und W15 der jeweils äußersten und innersten Windung 110 und 150 kleiner als die Musterbreite W13 der Zwischenwindung 130 gemacht werden, wird der magnetische Fluss, der die äußersten und innersten Windungen 110 und 150 stört, reduziert, wodurch der Wirbelstrom reduziert werden kann. Insbesondere in der Nähe der innersten Windung 150 wird ein Magnetfeld am stärksten, so dass es vorzuziehen ist, die Musterbreite W15 der innersten Windung 150 am kleinsten zu machen.
Außerdem kann die innerste Windung 150 in Bezug auf die Dicke des Leitermusters, das das Spulenmuster 100 bildet, kleiner sein als die äußerste Windung 110. Insbesondere ist es vorzuziehen, die Musterdicke von der äußersten Windung 110 bis zur innersten Windung 150 allmählich oder schrittweise zu reduzieren. Bei dieser Konfiguration wird ein Effekt der Verringerung eines Verlusts durch eine Verringerung der Musterbreite an der inneren peripheren Seite, die stärker vom Wirbelstrom betroffen ist, auffällig.
Das Spulenmuster 200 hat die gleiche Musterform wie das Spulenmuster 100 und kann somit die gleichen Effekte wie die im Spulenmuster 100 erzielen. Ferner sind die Windungen 110, 120, 130, 140 und 150 des Spulenmusters 100 und die Windungen 210, 220, 230, 240 und 250 des Spulenmusters 200 jeweils durch die Spiralschlitze radial in vier Teile geteilt, so dass die ungleichmäßige Verteilung der Stromdichte reduziert wird, was eine Verringerung des Gleich- oder Wechselstromwiderstandes ermöglicht. Darüber hinaus sind die äußersten Linien 111, 121, 131, 141 und 151 in jeder der Windungen, die das Spulenmuster 100 bilden, jeweils mit den innersten Linien 215, 225, 235, 245 und 255 jeder der Windungen, die das Spulenmuster 200 bilden, und den innersten Linien 115, 125, 135, 145 verbunden, und 155 in jeder der Windungen, die das Spulenmuster 100 bilden, sind jeweils mit den äußersten Linien 211, 221, 231, 241 und 251 jeder der Windungen, die das Spulenmuster 200 bilden, verbunden, so dass ein Unterschied in der elektrischen Leitungslänge zwischen innerem und äußerem Umfang eliminiert werden kann. Dadurch wird die Stromdichteverteilung gleichmäßiger, was eine weitere Reduzierung des Gleichstrom- oder Wechselstromwiderstandes ermöglicht.
Im Folgenden werden die Formen der jeweiligen Spulenmuster 300 und 400, die die Seitenspule C1 bilden, und die der jeweiligen Spulenmuster 500 und 600, die die Seitenspule C2 bilden, näher beschrieben.
15 ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung der Musterformen der jeweiligen Spulenmuster 300 und 500 von den Seiten 41, 51 und 61 der isolierenden Substrate 40, 50 und 60 aus gesehen. 16 ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung der Musterformen der jeweiligen Spulenmuster 400 und 600 von den anderen Seiten 42, 52 und 62 der isolierenden Substrate 40, 50 und 60 aus gesehen.
Wie in 15 dargestellt, besteht das Spulenmuster 300 aus einem planaren Leiter, der spiralförmig in mehreren Windungen gewickelt ist. Im Beispiel von 15 hat das Spulenmuster 300 eine Konfiguration mit fünf Windungen, einschließlich der Windungen 310, 320, 330, 340 und 350. Die Kurve 310 stellt die äußerste und die Kurve 350 die innerste Kurve dar. Die Windungen 310, 320, 330, 340 und 350 sind jeweils durch drei Spiralschlitze radial in vier Teile geteilt. Als Ergebnis wird der Zug 310 in die Linien 311 bis 314, der Zug 320 in die Linien 321 bis 324, der Zug 330 in die Linien 331 bis 334, der Zug 340 in die Linien 341 bis 344 und der Zug 350 in die Linien 351 bis 354 unterteilt. Somit stellt die Linie 311 die äußerste und die Linie 354 die innerste Linie dar.
Die Leitungen 311 bis 314 der äußersten Windung 310 sind über ein radial verlaufendes Ausleitungsmuster 362 mit einem Anschlusselektrodenmuster 361 verbunden. Ein sich radial erstreckendes Ausleitungsmuster 372 ist peripher neben dem Ausleitungsmuster 362 angeordnet und an seinem vorderen Ende mit einem Anschlusselektrodenmuster 371 verbunden. Andererseits sind die inneren Umfangsenden der jeweiligen Leitungen 351 bis 354 der innersten Windung 350 jeweils mit Durchgangslochleitern T31 bis T34 verbunden, die das isolierende Substrat (40, 50, 60) durchdringen.
Die Windungen 310, 320, 330, 340 und 350, die das Spulenmuster 300 bilden, haben jeweils lineare Bereiche 382 und 384, die sich in x-Richtung erstrecken, lineare Bereiche 381 und 383, die sich in y-Richtung erstrecken, und gekrümmte Bereiche 391 bis 394, die zwischen den beiden benachbarten linearen Bereichen liegen. Der lineare Bereich 382 umfasst einen Übergangsbereich 382a als Grenze zwischen den Windungen 310, 320, 330, 340 und 350, und die Windungen 310, 320, 330, 340 und 350 erstrecken sich schräg um jeweils eine Windung in y-Richtung.
Im Coil-Muster 300 ist die Breite der Linien in derselben Windung konstant, und die Breite derselben Linie ändert sich zwischen verschiedenen Windungen. Darüber hinaus ist in derselben Runde die Breite der Zwischenräume zwischen den Linien je nach der planaren Position unterschiedlich.
Wenn ein Referenzpunkt CP3, der im Innendurchmesserbereich 71 positioniert ist, auf den Mittelpunkt des Spulenmusters 300 gesetzt wird, verläuft eine virtuelle Linie L32 zwischen den Durchgangslochleitern T32 und T33, geht dann durch den Übergangsbereich 382a und zwischen den Ausleitungsmustern 362 und 372. In diesem Fall sind die Positionen der Durchgangsleiter T31 und T34 symmetrisch in Bezug auf die virtuelle Linie L32, und die Positionen der Durchgangsleiter T32 und T33 sind ebenfalls symmetrisch in Bezug auf die virtuelle Linie L32. Der Referenzpunkt CP3 muss jedoch nicht unbedingt auf den Mittelpunkt des Spulenmusters 300 gesetzt werden, sondern kann in x-Richtung versetzt werden, damit die virtuelle Linie L32 nicht durch den Übergangsbereich 382a verläuft.
Wenn das Coil-Muster 300 das Coil-Muster 100 überlappt, fallen in der Draufsicht eine virtuelle Linie L33 des Coil-Musters 300 und die virtuelle Linie L11 des Coil-Musters 100 teilweise zusammen. Als Ergebnis verläuft die virtuelle Linie L33 in der Draufsicht durch den Innendurchmesserbereich 70 des Coil-Musters 100 und die virtuelle Linie L11 in der Draufsicht durch den Innendurchmesserbereich 71 des Coil-Musters 300.
Wie in 16 dargestellt, hat das Spulenmuster 400 die gleiche Musterform wie das Spulenmuster 500. So können die Spulenmuster 400 und 500 mit der gleichen Maske hergestellt werden, was eine erhebliche Reduzierung der Herstellungskosten ermöglicht.
Wie in dargestellt, hat das Spulenmuster 400 eine Konfiguration mit fünf Windungen, einschließlich der Windungen 410, 420, 430, 440 und 450. Die Kurve 410 stellt die äußerste Kurve dar, und die Kurve 450 stellt die innerste Kurve dar. Die Windungen 410, 420, 430, 440 und 450 sind jeweils durch drei Spiralschlitze radial in vier Teile geteilt. Als Ergebnis wird der Zug 410 in die Linien 411 bis 414, der Zug 420 in die Linien 421 bis 424, der Zug 430 in die Linien 431 bis 434, der Zug 440 in die Linien 441 bis 444 und der Zug 450 in die Linien 451 bis 454 unterteilt. Somit stellt die Linie 411 die äußerste und die Linie 454 die innerste Linie dar.
Die Leitungen 411 bis 414 der äußersten Windung 410 sind über ein radial verlaufendes Ausleitungsmuster 462 mit einem Anschlusselektrodenmuster 461 verbunden. Ein sich radial erstreckendes Ausleitungsmuster 472 ist peripher neben dem Ausleitungsmuster 462 angeordnet und an seinem vorderen Ende mit einem Anschlusselektrodenmuster 471 verbunden. Das Ausleitungsmuster 472 ist mit dem in 15 dargestellten Ausleitungsmuster 362 durch eine Vielzahl von Durchgangslochleitern T35 verbunden. In ähnlicher Weise ist das Ausleitungsmuster 462 mit dem in 15 dargestellten Ausleitungsmuster 372 durch eine Vielzahl von Durchgangslochleitern T36 verbunden. Als Folge davon sind
das Anschlusselektrodenmuster 361 und das Anschlusselektrodenmuster 471 kurzgeschlossen, und das Anschlusselektrodenmuster 371 und das Anschlusselektrodenmuster 461 sind kurzgeschlossen.
Andererseits werden die inneren Umfangsenden der jeweiligen Leitungen 451 bis 454 der innersten Windung 450 jeweils mit den Durchgangsleitungen T34 bis T31 verbunden. Als Ergebnis werden die inneren Umfangsenden der jeweiligen Linien 451 bis 454 mit den inneren Umfangsenden der Linien 354, 353, 352 und 351 des Spulenmusters 300 verbunden.
Die Windungen 410, 420, 430, 440 und 450, die das Spulenmuster 400 bilden, haben jeweils lineare Bereiche 482 und 484, die sich in x-Richtung erstrecken, lineare Bereiche 481 und 483, die sich in y-Richtung erstrecken, und gekrümmte Bereiche 491 bis 494, die zwischen den beiden benachbarten linearen Bereichen liegen. Der lineare Bereich 482 umfasst einen Übergangsbereich 482a als Grenze zwischen den Windungen 410, 420, 430, 440 und 450, so dass die Windungen 410, 420, 430, 440 und 450 jeweils um eine Umdrehung in y-Richtung schräg verlaufen.
Auch im Coil-Muster 400 ist die Breite der Linien in derselben Windung konstant, und die Breite derselben Linie ändert sich zwischen verschiedenen Windungen. Darüber hinaus ist in derselben Runde die Breite der Zwischenräume zwischen den Linien je nach der planaren Position unterschiedlich.
Wenn ein Referenzpunkt CP4, der im Innendurchmesserbereich 71 positioniert ist, auf den Mittelpunkt des Spulenmusters 400 gesetzt wird, verläuft die virtuelle Linie L32 zwischen den Durchgangslochleitern T32 und T33, geht dann durch den Übergangsbereich 482a und zwischen den Ausleitungsmustern 462 und 472. In diesem Fall sind die Positionen der Durchgangsleiter T31 und T34 symmetrisch in Bezug auf die virtuelle Linie L32, und die Positionen der Durchgangsleiter T32 und T33 sind ebenfalls symmetrisch in Bezug auf die virtuelle Linie L32. Der Referenzpunkt CP4 muss jedoch nicht unbedingt auf den Mittelpunkt des Spulenmusters 400 gesetzt werden, sondern kann in x-Richtung versetzt werden, damit die virtuelle Linie L32 nicht durch den Übergangsbereich 482a verläuft.
Wenn die Spulenmuster 300 und 400 einander überlappen, werden die inneren peripheren Enden der Linien 351, 352, 353 und 354 des Spulenmusters 300 jeweils mit den inneren peripheren Enden der Linien 454, 453, 452 und 451 des Spulenmusters 400 durch die Durchgangslochleiter T31 bis T34
verbunden. Als Ergebnis sind die Spulenmuster 300 und 400 in Reihe miteinander verbunden, um eine Spiralspule mit insgesamt 10 Windungen zu bilden. Die erste Seitenspule C1 hat eine Konfiguration, bei der drei Spuleneinheiten, die jeweils aus den Spulenmustern 300 und 400 bestehen, parallel geschaltet sind, so dass ein etwa dreimal höherer Strom als bei Verwendung nur einer Spuleneinheit fließen kann.
17 bis 21 sind schematische Querschnittsansichten zur Erläuterung der Linien- und Raumbreiten jeder der Windungen 310, 320, 330, 340 und 350, aus denen das Spulenmuster 300 besteht.
Wie in 17 dargestellt, haben die Linien 311 bis 314, die die Windung 310 des Coil-Musters 300 bilden, die gleiche Linienbreite W31. Das heißt, die Linienbreite wird nicht von Linie zu Linie oder in Abhängigkeit von der planaren Position verändert. Andererseits ist die Raumbreite in der Kurve 310 in den linearen Bereichen 382 bis 384 S31a und im linearen Bereich 381 S31b, und S31a und S31b haben eine Beziehung S31b > S31a. Das heißt, die Raumbreite S31a ist im linearen Bereich 383, wo die Linien 311 bis 314 in y-Richtung verlaufen, und in den linearen Bereichen 382 und 384, wo die Linien 311 bis 314 in x-Richtung verlaufen, klein, während die Raumbreite S31b im linearen Bereich 381, wo die Linien 311 bis 314 in y-Richtung verlaufen, groß ist.
Wie in 18 dargestellt, haben die Linien 321 bis 324, die die Windung 320 des Coil-Musters 300 bilden, die gleiche Linienbreite W32, d.h. die Linienbreite wird nicht von Linie zu Linie oder in Abhängigkeit von der planaren Position verändert. Die Linienbreiten W31 und W32 haben eine Beziehung von W31 < W32. Andererseits ist die Raumbreite in der Wende 320 in den linearen Bereichen 382 bis 384 S32a und im linearen Bereich 381 S32b, und die S32a und S32b haben eine Beziehung von S32b > S32a.
Wie in 19 dargestellt, haben die Linien 331 bis 334, die die Windung 330 des Coil-Musters 300 bilden, die gleiche Linienbreite W33. Das heißt, die Linienbreite wird nicht von Linie zu Linie oder in Abhängigkeit von der planaren Position verändert. Die Linienstärken W32 und W33 können in einer Beziehung von W32 = W33 stehen. Andererseits ist die Raumbreite in der Kurve 330 in den linearen Bereichen 382 bis 384 S33a und im linearen Bereich 381 S33b, und S33a und S33b haben eine Beziehung S33b > S33a.
Wie in 20 dargestellt, haben die Linien 341 bis 344, die die Windung 340 des Coil-Musters 300 bilden, die gleiche Linienbreite W34. Das heißt, die Linienbreite wird nicht von Linie zu Linie oder in Abhängigkeit von der planaren Position verändert. Die Linienbreiten W31 und W34 können im Verhältnis W31 = W34 stehen. Andererseits ist die Raumbreite in der Runde 340 in den linearen Bereichen 382 bis 384 S34a und im linearen Bereich 381 S34b, und S34a und S34b haben eine Beziehung S34b > S34a.
Wie in 21 dargestellt, haben die Linien 351 bis 354, die die Windung 350 des Coil-Musters 300 bilden, die gleiche Linienbreite W35. Das heißt, die Linienbreite wird nicht von Linie zu Linie oder in Abhängigkeit von der planaren Position verändert. Die Linienbreiten W31 und W35 können im Verhältnis W31 = W35 oder W31 > W35 stehen. Andererseits ist die Raumbreite in der Kurve 350 in den linearen Bereichen 382 bis 384 S35a und im linearen Bereich 381 S35b, und S35a und S35b haben eine Beziehung S35b > S35a.
Das Verhältnis zwischen S31a und S35a und das Verhältnis zwischen 31b und S35b kann sein: S31a = S32a = S33a = S33a = S34a = S35a und S31b = S32b = S33b = S34b = S35b.
Wie oben beschrieben, unterscheidet sich im Coil-Muster 300 die Raumbreite zwischen den Linien in derselben Windung je nach der planaren Position. Insbesondere sind die Raumbreiten S31a bis S35a in den linearen Bereichen 382 bis 384 klein, während die Raumbreiten S31b bis S35b im linearen Bereich 381 groß sind. So ist es möglich, die äußere Form des Spulenmusters 300 in der positiven x-Richtung zu vergrößern, ohne dessen äußere Form in der y-Richtung zu vergrößern und ohne die Form und Größe des inneren Durchmesserbereichs 70 wesentlich zu verändern. Mit anderen Worten, der innere Durchmesserbereich 72 kann in der negativen x-Richtung gegenüber der äußeren Form des Spulenmusters 300 versetzt werden. Wenn die so konfigurierte erste Seitenspule C1 als Leistungsübertragungsspule eines drahtlosen Energieübertragungssystems verwendet wird, ist es daher möglich, eine Verringerung der Übertragungseffizienz zu mildern, die in der Nähe der Grenze zwischen den in 2 und 5 dargestellten Bereichen X0 und X1 auftreten kann.
Darüber hinaus ist im Coil-Muster 300 die Breite der Linien in derselben Windung konstant, und die Breite derselben Linie ändert sich zwischen verschiedenen Windungen. Sie ist beispielsweise so ausgelegt, dass W35 < W31 = W34 < W32 = W33. Der resultierende Effekt ist wie oben in Verbindung mit dem Spulenmuster 100 beschrieben. Die Änderung der Linienbreite erfolgt in den gekrümmten Bereichen 391 und 392. Außerdem kann die innerste Windung 350 in Bezug auf die Dicke des Leitermusters, das das Spulenmuster 300 bildet, kleiner sein als die äußerste Windung 310. Der sich daraus ergebende Effekt ist in diesem Fall ebenfalls wie in Bezug auf das Spulenmuster 100 beschrieben.
Das Spulenmuster 400 hat die gleiche Musterform und damit die gleichen Effekte wie das Spulenmuster 300. Ferner sind die Windungen 310, 320, 330, 340 und 350 des Spulenmusters 300 und die Windungen 410, 420, 430, 440 und 450 des Spulenmusters 400 jeweils durch die Spiralschlitze radial in vier Teile geteilt, so dass die ungleichmäßige Verteilung der Stromdichte reduziert wird, was eine Verringerung des Gleich- oder Wechselstromwiderstandes ermöglicht. Außerdem sind die äußersten Linien 311, 321, 331, 341 und 351 in jeder der Windungen, die das Spulenmuster 300 bilden, jeweils mit den innersten Linien 415, 425, 435, 445 und 455 jeder der Windungen, die das Spulenmuster 400 bilden, und den innersten Linien 315, 325, 335, 345 verbunden, und 355 in jeder der Windungen, die das Spulenmuster 300 bilden, sind jeweils mit den äußersten Leitungen 411, 421, 431, 441 und 451 jeder der Windungen, die das Spulenmuster 400 bilden, verbunden, so dass ein Unterschied in der elektrischen Leitungslänge zwischen innerem und äußerem Umfang eliminiert werden kann. Dadurch wird die Stromdichteverteilung gleichmäßiger, was eine weitere Reduzierung des Gleichstrom- oder Wechselstromwiderstandes ermöglicht.
Rückblickend auf 15 wird das Spulenmuster 500 durch einen planaren Leiter gebildet, der spiralförmig in mehreren Windungen gewickelt ist. Im Beispiel von 15 hat das Spulenmuster 500 eine Konfiguration mit fünf Windungen, einschließlich der Windungen 510, 520, 530, 540 und 550. Die Runde 510 stellt die äußerste und die Runde 550 die innerste Kurve dar. Die Windungen 510, 520, 530, 540 und 550 sind jeweils durch drei Spiralschlitze radial in vier Teile geteilt. Als Ergebnis wird der Zug 510 in die Linien 511 bis 514, der Zug 520 in die Linien 521 bis 524, der Zug 530 in die Linien 531 bis 534, der Zug 540 in die Linien 541 bis 544 und der Zug 550 in die Linien 551 bis 554 unterteilt. So stellt die Linie 511 die äußerste und die Linie 554 die innerste Linie dar.
Die Leitungen 511 bis 514 der äußersten Windung 510 sind über ein radial verlaufendes Ausleitungsmuster 562 mit einem Anschlusselektrodenmuster 561 verbunden. Ein sich radial erstreckendes Ausleitungsmuster 572 ist peripher neben dem Ausleitungsmuster 562 angeordnet und an seinem vorderen Ende mit einem Anschlusselektrodenmuster 571 verbunden. Andererseits werden die inneren peripheren Enden der jeweiligen Leitungen 551 bis 554 der innersten Windung 550 jeweils mit Durchgangslochleitern T51 bis T54 verbunden, die das isolierende Substrat (40, 50, 60) durchdringen.
Die Windungen 510, 520, 530, 540 und 550, die das Spulenmuster 500 bilden, haben jeweils lineare Bereiche 582 und 584, die sich in x-Richtung erstrecken, lineare Bereiche 581 und 583, die sich in y-Richtung erstrecken, und gekrümmte Bereiche 591 bis 594, die zwischen den beiden benachbarten linearen Bereichen liegen. Der lineare Bereich 582 umfasst einen Übergangsbereich 582a als Grenze zwischen den Windungen 510, 520, 530, 540 und 550, und daher erstrecken sich die Windungen 510, 520, 530, 540 und 550 jeweils schräg um eine Windung in y-Richtung.
Die Musterform des Spulenmusters 500 ist die gleiche wie die des Spulenmusters 300, außer dass der Innendurchmesserbereich 72 in positiver x-Richtung versetzt ist. Außerdem sind die Spulenmuster 300 und 500 in x-Richtung nebeneinander angeordnet. Wenn die virtuellen Linien L51, L52, L53 und L54 mit einem Referenzpunkt CP5 im Innendurchmesserbereich 72 als Ausgangspunkt definiert werden, überlappen die virtuellen Linien L33 und L51 einander.
Wenn das Coil-Muster 500 das Coil-Muster 100 überlappt, stimmen die virtuelle Linie L51 des Coil-Musters 500 und die virtuelle Linie L13 des Coil-Musters 100 in der Draufsicht teilweise miteinander überein. Als Ergebnis verläuft die virtuelle Linie L51 in einer Draufsicht durch den Innendurchmesserbereich 70 des Coil-Musters 100 und die virtuelle Linie L13 in einer Draufsicht durch den Innendurchmesserbereich 72 des Coil-Musters 500.
Wie in 16 dargestellt, hat das Spulenmuster 600 die gleiche Musterform wie das Spulenmuster 300. So können die Spulenmuster 300 und 600 mit der gleichen Maske hergestellt werden, was eine erhebliche Reduzierung der Herstellungskosten ermöglicht.
Wie in dargestellt, hat das Spulenmuster 600 eine Konfiguration mit fünf Windungen, einschließlich der Windungen 610, 620, 630, 640 und 650. Die Runde 610 stellt die äußerste und die Runde 650 die innerste Kurve dar. Die Windungen 610, 620, 630, 640 und 650 sind jeweils durch drei Spiralschlitze radial in vier Teile geteilt. Als Ergebnis wird der Zug 610 in die Linien 611 bis 614, der Zug 620 in die Linien 621 bis 624, der Zug 630 in die Linien 631 bis 634, der Zug 640 in die Linien 641 bis 644 und der Zug 650 in die Linien 651 bis 654 unterteilt. So stellt die Linie 611 die äußerste und die Linie 654 die innerste Linie dar.
Die Leitungen 611 bis 614 der äußersten Windung 610 sind über ein radial verlaufendes Ausleitungsmuster 662 mit einem Anschlusselektrodenmuster 661 verbunden. Ein sich radial erstreckendes Ausleitungsmuster 672 ist peripher neben dem Ausleitungsmuster 662 angeordnet und an seinem vorderen Ende mit einem Anschlusselektrodenmuster 671 verbunden. Das Ausführungsmuster 672 ist mit dem in 15 dargestellten Ausführungsmuster 562 durch eine Vielzahl von Durchgangslochleitern T35 verbunden. In ähnlicher Weise ist das Ausleitungsmuster 662 mit dem in 15 dargestellten Ausleitungsmuster 572 durch eine Vielzahl von Durchgangslochleitern T56 verbunden. Als Folge davon sind
das Anschlusselektrodenmuster 561 und die Anschlusselektrode 671 kurzgeschlossen, und das Anschlusselektrodenmuster 571 und die Anschlusselektrode 661 sind kurzgeschlossen.
Andererseits werden die inneren peripheren Enden der jeweiligen Leitungen 651 bis 654 der innersten Windung 650 jeweils mit Durchgangsleitungen T54 bis T51 verbunden. Als Ergebnis werden die inneren Umfangsenden der jeweiligen Linien 651 bis 654 mit den inneren Umfangsenden der Linien 554, 553, 552 und 551 des Spulenmusters 500 verbunden.
Die Windungen 610, 620, 630, 640 und 650, die das Spulenmuster 600 bilden, haben jeweils lineare Bereiche 682 und 684, die sich in x-Richtung erstrecken, lineare Bereiche 681 und 683, die sich in y-Richtung erstrecken, und gekrümmte Bereiche 691 bis 694, die zwischen den beiden benachbarten linearen Bereichen liegen. Der lineare Bereich 682 umfasst einen Übergangsbereich 682a als Grenze zwischen den Windungen 610, 620, 630, 640 und 650, und die Windungen 610, 620, 630, 640 und 650 erstrecken sich jeweils schräg um eine Windung in y-Richtung.
Die Musterform des Spulenmusters 600 ist die gleiche wie die des Spulenmusters 400, außer dass der Innendurchmesserbereich 72 in positiver x-Richtung versetzt ist. Weiterhin sind die Spulenmuster 400 und 600 in x-Richtung nebeneinander angeordnet. Wenn also die virtuellen Linien L51, L52, L53 und L54 mit einem im Innendurchmesserbereich 72 positionierten Referenzpunkt CP6 als Ausgangspunkt definiert werden, überlappen die virtuellen Linien L33 und L51 einander.
Wenn die Spulenmuster 500 und 600 einander überlappen, werden die inneren Umfangsenden der Linien 551, 552, 553 und 554 des Spulenmusters 500 durch die Durchgangslochleiter T51 bis T54 mit den inneren Umfangsenden der Linien 654, 653, 652 und 651 des Spulenmusters 600 verbunden. Als Ergebnis sind die Spulenmuster 500 und 600 in Reihe miteinander verbunden, um eine Spiralspule mit insgesamt 10 Windungen zu bilden. Die zweite Seitenspule C2 hat eine Konfiguration, bei der drei Spuleneinheiten, die jeweils aus den Spulenmustern 500 und 600 bestehen, parallel geschaltet sind, so dass ein etwa dreimal höherer Strom als bei Verwendung nur einer Spuleneinheit fließen kann.
Wie oben beschrieben, sind die Musterformen der Spulenmuster 500 und 600 die gleichen wie die der Spulenmuster 300 und 400, außer dass der Innendurchmesserbereich 72 in positiver x-Richtung versetzt ist. So können die Spulenmuster 500 und 600 jeweils die gleichen Effekte erzielen, wie sie oben in Verbindung mit den Spulenmustern 300 und 400 beschrieben wurden. Weiterhin kann der innere Durchmesserbereich 72 in positiver x-Richtung gegenüber den äußeren Formen der Spulenmuster 500 und 600 versetzt werden, so dass bei Verwendung der so konfigurierten zweiten Seitenspule C2 als Leistungsübertragungsspule eines drahtlosen Energieübertragungssystems eine Reduzierung der Übertragungseffizienz, die in der Nähe der Grenze zwischen den in 2 und 5 dargestellten Bereichen X0 und X2 auftreten kann, gemildert werden kann.
22 ist eine schematische Draufsicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem sich die Spulenmuster 100, 200, 300, 400, 500 und 600 gegenseitig überlappen. Wie in 22 dargestellt, ist der Überlappungsmodus zwischen den Spulenmustern 100, 200, 300, 400, 500 und 600 wie oben in 2 beschrieben.
Wie oben beschrieben, sind in der Spulenkomponente 1 nach der vorliegenden Ausführungsform die Windungen, die jedes der Spulenmuster 100, 200, 300, 400, 500 und 600 bilden, jeweils in vier Linien unterteilt, und die Raumbreite zwischen den Linien in derselben Windung ist je nach der planaren Position unterschiedlich. Wenn die so konfigurierte Spulenkomponente 1 als Leistungsübertragungsspule eines drahtlosen Energieübertragungssystems verwendet wird, können somit folgende Effekte erzielt werden: In den Spulenmustern 100 und 200, die die mittlere Spule C0 bilden, kann ein Bereich, der eine effiziente Leistungsübertragung erreichen kann, sowohl in positiver als auch in negativer x-Richtung vergrößert werden; in den Spulenmustern 300 und 400, die die erste Seitenspule C1 bilden, kann ein Bereich, der eine effiziente Leistungsübertragung erreichen kann, in negativer x-Richtung vergrößert werden; und in den Spulenmustern 500 und 600, die die erste Seitenspule C2 bilden, kann ein Bereich, der eine effiziente Leistungsübertragung erreichen kann, in positiver x-Richtung vergrößert werden. Dadurch ist es möglich, eine Verringerung der Übertragungseffizienz zu mildern, die in der Nähe der Grenze zwischen den in den und dargestellten Gebieten X0 und X1 und in der Nähe der Grenze zwischen den in den und dargestellten Gebieten X0 und X2 auftreten kann.
23 ist eine Draufsicht, die eine Spulenkomponente 1a gemäß der ersten Modifikation transparent darstellt.
Die Spulenkomponente 1a von 23 nach der ersten Modifikation unterscheidet sich von der Spulenkomponente 1 der obigen Darstellung dadurch, dass die Größen CW1y und CW2y der ersten und zweiten Seitenspule C1 und C2 in y-Richtung größer sind als eine Größe CW0y der mittleren Spule C0 in y-Richtung und dass die Größen D1y und D2y der Innendurchmesserbereiche 71 und 72 der ersten und zweiten Seitenspule C1 und C2 in y-Richtung größer sind als eine Größe D0y des Innendurchmessers 70 der mittleren Spule C0 in y-Richtung. Wie oben beschrieben, können sich die mittlere Spule C0 und die seitliche Spule (C1, C2) in ihrem Durchmesser voneinander unterscheiden. So ist der Innendurchmesserbereich 70 und der Innendurchmesserbereich (71, 72).
24 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung der Konfiguration einer Spulenkomponente 1b gemäß der zweiten Modifikation.
Wie in 24 dargestellt, wird bei der Spulenkomponente 1b gemäß der zweiten Modifikation von den Spulenmustern 100A, 200A, 100B, 200B, 100C und 200C, die die mittlere Spule C0 bilden, angenommen, dass die Spulenmuster 100A und 200A jeweils einen Innendurchmesser ϕ0Ai und einen Außendurchmesser ϕ0Ao haben, die Spulenmuster 100B und 200B jeweils einen Innendurchmesser ϕ0Bi und einen Außendurchmesser ϕ0Bo haben und die Spulenmuster 100C und 200C jeweils einen Innendurchmesser ϕ0Ci und einen Außendurchmesser ϕ0Co haben. In diesem Fall sind sowohl ϕ0Ai < 0Bi ϕ< 0Ci ϕals auch 0Ao < ϕ0Bo < 0Co ϕϕerfüllt. Hier wird unter der Annahme, dass die Abstände von der Magnetfolie 2 zu den isolierenden Substraten 10, 20 und 30 H1, H2 bzw. H3 betragen, H1 < H2 < H3 erfüllt. Das heißt, die Innen- und Außendurchmesser ϕ0Ai und ϕ0Ao jedes der Spulenmuster 100A und 200A, die am nächsten am Magnetblech 2 positioniert sind, sind am kleinsten, und die Innen- und Außendurchmesser ϕ0Ci und ϕ0Co jedes der Spulenmuster 100C und 200C, die am weitesten vom Magnetblech 2 entfernt sind, sind am größten.
Da die Spulenmuster 100A, 200A, 100B, 200B, 100C und 200C in der Anzahl der Windungen gleich sind, ist die Linienlänge jedes der Spulenmuster 100B und 200B, die auf dem isolierenden Substrat 20 gebildet werden, länger als die jedes der Spulenmuster 100A und 200A, die auf dem isolierenden Substrat 10 gebildet werden, und die Linienlänge jedes der Spulenmuster 100C und 200C, die auf dem isolierenden Substrat 30 gebildet werden, ist länger als die jedes der Spulenmuster 100B und 200B, die auf dem isolierenden Substrat 20 gebildet werden.
Ferner wird von den Spulenmustern 300A, 400A, 300B, 400B, 300C und 400C, die die erste Seitenspule C1 bilden, angenommen, dass die Spulenmuster 300A und 400A jeweils einen Innendurchmesser ϕ1Ai und einen Außendurchmesser ϕ1Aο haben, die Spulenmuster 300B und 400B jeweils einen Innendurchmesser ϕ1Bi und einen Außendurchmesser ϕ1Bο haben und die Spulenmuster 300C und 400C jeweils einen Innendurchmesser ϕ1Ci und einen Außendurchmesser ϕ1Co haben. In diesem Fall sind sowohl ϕ1Ai < 1Bi ϕ< 1Ci ϕals auch 1Ao < ϕ1Bo < 1Co ϕϕerfüllt. Hier wird unter der Annahme, dass die Abstände von der Magnetfolie 2 zu den isolierenden Substraten 40, 50 und 60 H4, H5 bzw. H6 betragen, H4 < H5 < H6 erfüllt. Das heißt, die Innen- und Außendurchmesser ϕ1Ai und ϕ1Aο jedes der Spulenmuster 300A und 400A, die am nächsten am Magnetblech 2 positioniert sind, sind am kleinsten, und die Innen- und Außendurchmesser ϕ1Ci und ϕ1Co jedes der Spulenmuster 300C und 400C, die am weitesten vom Magnetblech 2 entfernt sind, sind am größten.
Da die Spulenmuster 300A, 400A, 300B, 400B, 300C und 400C in der Anzahl der Windungen gleich sind, ist die Linienlänge jedes der Spulenmuster 300B und 400B, die auf dem isolierenden Substrat 50 gebildet werden, länger als die jedes der Spulenmuster 300A und 400A, die auf dem isolierenden Substrat 40 gebildet werden, und die Linienlänge jedes der Spulenmuster 300C und 400C, die auf dem isolierenden Substrat 60 gebildet werden, ist länger als die jedes der Spulenmuster 300B und 400B, die auf dem isolierenden Substrat 50 gebildet werden.
In ähnlicher Weise wird von den Spulenmustern 500A, 600A, 500B, 600B, 500C und 600C, die die zweite Seitenspule C2 bilden, angenommen, dass die Spulenmuster 500A und 600A jeweils einen Innendurchmesser ϕ2Ai und einen Außendurchmesser ϕ2Ao
haben, die Spulenmuster 500B und 600B jeweils einen Innendurchmesser ϕ2Bi und einen Außendurchmesser ϕ2Bo haben und die Spulenmuster 500C und 600C jeweils einen Innendurchmesser ϕ2Ci und einen Außendurchmesser ϕ2Co haben. In diesem Fall sind sowohl ϕ2Ai < 2Bi ϕ< 2Ci ϕals auch 2Ao < ϕ2Bo < 2Co ϕϕerfüllt. Das heißt, die Innen- und Außendurchmesser ϕ2Ai und ϕ2Ao jedes der Spulenmuster 500A und 600A, die am nächsten am Magnetblech 2 positioniert sind, sind am kleinsten, und die Innen- und Außendurchmesser ϕ2Ci und ϕ2Co jedes der Spulenmuster 500C und 600C, die am weitesten vom Magnetblech 2 entfernt sind, sind am größten.
Da die Spulenmuster 500A, 600A, 500B, 600B, 500C und 600C in der Anzahl der Windungen gleich sind, ist die Linienlänge jedes der Spulenmuster 500B und 600B, die auf dem isolierenden Substrat 50 gebildet werden, länger als die jedes der Spulenmuster 500A und 600A, die auf dem isolierenden Substrat 40 gebildet werden, und die Linienlänge jedes der Spulenmuster 500C und 600C, die auf dem isolierenden Substrat 60 gebildet werden, ist länger als die jedes der Spulenmuster 500B und 600B, die auf dem isolierenden Substrat 50 gebildet werden.
Wie oben beschrieben, ändert sich in der Spulenkomponente 1b gemäß der zweiten Modifikation die Linienlänge jedes Spulenmusters in Abhängigkeit vom Abstand zum Magnetblech 2. Wenn das Magnetblech 2 vorhanden ist, kann aufgrund einer unterschiedlichen Induktivität je nach Abstand zum Magnetblech 2 eine Impedanzdifferenz zwischen den Spulenmustern auftreten, auch wenn die Spulenmuster in der Anzahl der Windungen gleich sind. Wenn ein Impedanzunterschied zwischen den Spulenmustern besteht, kann ein großer Verlust aufgrund der ungleichmäßigen Verteilung der Stromdichte durch den Impedanzunterschied verursacht werden. Wenn eine solche Spulenkomponente als Stromübertragungsspule eines drahtlosen Stromübertragungssystems verwendet wird, kann die mit der Stromübertragung verbundene Wärmeentwicklung daher groß werden.
In Anbetracht dessen werden in der Spulenkomponente 1b gemäß der zweiten Modifikation die Leitungslängen der Spulenmuster 100A, 200A, 300A, 400A, 500A und 600A, die am nächsten zum Magnetblech 2 positioniert sind und somit die höchste Impedanz haben, kürzer gemacht als die Leitungslängen der Spulenmuster 100B, 200B, 300B, 400B, 500B, und 600B, um dadurch deren Induktivität zu verringern, und die Leitungslängen der Spulenmuster 100C, 200C, 300C, 400C, 500C und 600C, die am weitesten von der Magnetfolie 2 entfernt sind und somit die niedrigste Impedanz haben, werden länger als die Leitungslängen der Spulenmuster 100B, 200B, 300B, 400B, 500B und 600B gemacht, um dadurch deren Induktivität zu erhöhen. Dadurch wird die Induktivitätsdifferenz zwischen den Spulenmustern verringert, wodurch die durch die Impedanzdifferenz verursachte ungleichmäßige Verteilung der Stromdichte reduziert oder im Idealfall eliminiert wird. Wenn also die Spulenkomponente 1b gemäß der zweiten Modifikation als Leistungsübertragungsspule eines drahtlosen Energieübertragungssystems verwendet wird, ist es möglich, einen Verlust der gesamten drahtlosen Energieübertragungsvorrichtung TX zu reduzieren.
25 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung der Konfiguration einer Spulenkomponente 1c gemäß der dritten Modifikation.
Wie in 25 dargestellt, ist in der Spulenkomponente 1c gemäß der dritten Modifikation die mittlere Spule C0 auf der Seite des Magnetblechs 2 und die ersten und zweiten Seitenspulen C1 und C2 auf der Seite der Leistungsaufnahmefläche 3 positioniert. Somit ist die Laminierungsreihenfolge der mittleren Spule C0 und der ersten und zweiten Seitenspule nicht besonders eingeschränkt.
Es ist offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern modifiziert und verändert werden kann, ohne dass der Umfang und der Geist der Erfindung verlassen wird.
Zum Beispiel, obwohl das Spulenbauteil 1 nach der vorliegenden Ausführung eine Mittelspule C0 und zwei Seitenspulen C1 und C2 enthält, ist dies in der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich. Daher kann die Spulenkomponente 1 nur die mittlere Spule C0 enthalten oder nur die seitliche Spule C1 oder die seitliche Spule C2 haben. Außerdem kann die Spulenkomponente 1 nur eine mittlere Spule C0 und eine seitliche Spule C1 oder nur zwei seitliche Spulen C1 und C2 enthalten. Außerdem ist es nicht unbedingt erforderlich, dass sich die Seitenspulen C1 und C2 in der Draufsicht nicht überlappen, aber sie können sich in der Draufsicht teilweise überlappen.
Außerdem sind die Anzahl der Spulenmuster, die die mittlere Spule C0 oder jede der Seitenspulen C1 und C2 bilden, und die Anzahl der Windungen jedes Spulenmusters ebenfalls nicht besonders begrenzt. Ferner sind zwar in der obigen Ausführung zwei Spulenmuster (z.B. Spulenmuster 100A und 200A) auf der Vorder- und Rückseite des isolierenden Substrats ausgebildet, aber auch dies ist in der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich.
Ferner, obwohl alle Windungen, die das Spulenmuster bilden, durch die Spiralschlitze in der obigen Darstellung jeweils in vier Linien unterteilt sind, ist dies in der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich, aber es genügt, dass mindestens eine Windung in eine Vielzahl von Linien unterteilt ist. Darüber hinaus ist die Anzahl der Unterteilungen jeder Runde nicht auf vier beschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018102124 A [0002, 0004]
JP 5686769 [0002, 0004]
JP 8203739 A [0003]
JP 2003197438 A [0003]

Claims

Ein Spulenbauteil, die ein erstes Spulenmuster umfasst, das in einer planaren Spiralform gewickelt ist, wobei mindestens eine Windung, die das erste Spulenmuster bildet, durch einen Spiralschlitz in eine Vielzahl von Linien unterteilt ist, und wobei sich die Raumbreite zwischen der Vielzahl von Linien in Abhängigkeit von einer planaren Position unterscheidet.
Spulenbauteil nach Anspruch 1, wobei sich eine Raumbreite entlang einer ersten virtuellen Linie und eine Raumbreite entlang einer zweiten virtuellen Linie voneinander unterscheiden, wobei sich die erste virtuelle Linie in eine erste Richtung erstreckt, wobei ein erster Referenzpunkt in einem Bereich des Innendurchmessers des ersten Spulen-Musters als Startpunkt positioniert ist, und wobei sich die zweite virtuelle Linie in eine zweite Richtung im Wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung erstreckt, wobei der erste Referenzpunkt als Startpunkt dient.
Spulenbauteil nach Anspruch 2, wobei eine Raumbreite entlang der ersten virtuellen Linie und einer dritten virtuellen Linie größer ist als eine Raumbreite entlang der zweiten virtuellen Linie und einer vierten virtuellen Linie, wobei sich die dritte virtuelle Linie in einer Richtung 180° entgegengesetzt zur ersten Richtung mit dem ersten Referenzpunkt als Startpunkt erstreckt, und wobei sich die vierte virtuelle Linie in einer Richtung 180° entgegengesetzt zur zweiten Richtung mit dem ersten Referenzpunkt als Startpunkt erstreckt.
Spulenbauteil nach Anspruch 2, wobei eine Raumbreite entlang der ersten virtuellen Linie größer ist als eine Raumbreite entlang der zweiten virtuellen Linie und einer dritten virtuellen Linie, wobei sich die dritte virtuelle Linie in einer Richtung 180° entgegengesetzt zur ersten Richtung mit dem ersten Referenzpunkt als Ausgangspunkt erstreckt.
Das in Anspruch 3 beanspruchte Spulenbauteil, das ferner umfasst: ein zweites Spulenmuster, das in einer planaren Spiralform gewickelt ist; und ein erstes isolierendes Substrat mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche, die einander gegenüberliegen, wobei das erste Spulenmuster auf der ersten Oberfläche des ersten isolierenden Substrats gebildet wird, wobei das zweite Spulenmuster auf der zweiten Oberfläche des ersten isolierenden Substrats gebildet wird, wobei eine innerste Windung des ersten Spulenmusters durch einen Spiralschlitz in eine Vielzahl von Linien einschließlich erster und zweiter Linien unterteilt ist, wobei eine innerste Windung des zweiten Spulenmusters durch einen Spiralschlitz in eine Vielzahl von Linien einschließlich einer dritten und vierten Linie unterteilt ist, wobei die erste Linie auf einer inneren Umfangsseite in Bezug auf die zweite Linie positioniert ist, wobei die dritte Linie auf einer inneren Umfangsseite in Bezug auf die vierte Linie positioniert ist, wobei die inneren peripheren Enden der ersten und vierten Leitungen durch einen ersten Durchgangslochleiter, der das erste isolierende Substrat durchdringt, miteinander verbunden sind, und wobei die inneren peripheren Enden der zweiten und dritten Leitung durch einen zweiten Durchgangslochleiter, der das erste isolierende Substrat durchdringt, miteinander verbunden sind.
Spulenbauteil nach Anspruch 3 oder 5, die ferner ein drittes Spulenmuster umfasst, das in einer planaren Spiralform gewickelt ist, wobei mindestens eine Windung, die das dritte Spulenmuster bildet, durch einen Spiralschlitz in eine Vielzahl von Linien unterteilt ist, wobei eine Raumbreite entlang einer fünften virtuellen Linie größer ist als eine Raumbreite entlang einer sechsten virtuellen Linie, wobei sich die fünfte virtuelle Linie in der ersten Richtung mit einem zweiten Referenzpunkt erstreckt, der in einem Innendurchmesserbereich des dritten Spulenmusters als Startpunkt positioniert ist, und wobei sich die sechste virtuelle Linie in der dritten Richtung mit dem zweiten Referenzpunkt als Startpunkt erstreckt, und wobei das erste und das dritte Spulenmuster einander so überlappen, dass die sechste virtuelle Linie in einer Draufsicht durch den inneren Durchmesserbereich des ersten Spulenmusters verläuft.
Spulenbauteil nach Anspruch 6, die ferner einen Schalter umfasst, der ausschließlich die erste oder dritte Spulenstruktur mit Strom versorgt.
Das in Anspruch 6 oder 7 beanspruchte Spulenbauteil, das ferner umfasst: ein viertes Spulenmuster, das in einer planaren Spiralform gewickelt ist; und ein zweites isolierendes Substrat mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche, die einander gegenüberliegen, wobei das dritte Spulenmuster auf der ersten Oberfläche des zweiten isolierenden Substrats gebildet wird, wobei das vierte Spulenmuster auf der zweiten Oberfläche des zweiten isolierenden Substrats gebildet wird, wobei eine innerste Windung des dritten Spulenmusters durch einen Spiralschlitz in eine Vielzahl von Linien einschließlich einer fünften und sechsten Linie unterteilt ist, wobei eine innerste Windung des vierten Spulenmusters durch einen Spiralschlitz in eine Vielzahl von Linien einschließlich einer siebten und achten Linie unterteilt ist, wobei die fünfte Linie auf einer inneren Umfangsseite in Bezug auf die sechste Linie positioniert ist, wobei die siebte Linie auf einer inneren Umfangsseite in Bezug auf die achte Linie positioniert ist, wobei die inneren peripheren Enden der fünften und achten Leitung durch einen dritten Durchgangslochleiter, der das zweite isolierende Substrat durchdringt, miteinander verbunden sind, und wobei die inneren peripheren Enden der sechsten und siebten Leitung durch einen vierten Durchgangslochleiter, der das zweite isolierende Substrat durchdringt, miteinander verbunden sind.
Das in einem der Ansprüche 6 bis 8 beanspruchte Spulenbauteil ferner umfassend ein fünftes Spulenmuster, das in einer planaren Spiralform gewickelt ist, wobei mindestens eine Windung, die das fünfte Spulenmuster bildet, durch einen Spiralschlitz in eine Vielzahl von Linien unterteilt ist, wobei eine Raumbreite entlang einer achten virtuellen Linie größer ist als eine Raumbreite entlang einer siebten virtuellen Linie, wobei sich die siebte virtuelle Linie in der ersten Richtung mit einem dritten Referenzpunkt erstreckt, der in einem inneren Durchmesserbereich des fünften Spulenmusters als Startpunkt positioniert ist, und wobei sich die achte virtuelle Linie in der dritten Richtung mit dem dritten Referenzpunkt als Startpunkt erstreckt, und wobei das erste und das fünfte Spulenmuster einander so überlappen, dass die siebte virtuelle Linie in einer Draufsicht durch den inneren Durchmesserbereich des ersten Spulenmusters verläuft.
Spulenbauteil nach Anspruch 9, bei dem das dritte und fünfte Spulenmuster auf demselben isolierenden Substrat gebildet wird.
Spulenbauteil nach Anspruch 4, das ferner ein zweites Spulenmuster umfasst, das in einer planaren Spiralform gewickelt ist, wobei mindestens eine Windung, die das zweite Spulenmuster bildet, durch einen Spiralschlitz in eine Vielzahl von Linien unterteilt ist, wobei eine Raumbreite entlang einer fünften virtuellen Linie größer ist als eine Raumbreite entlang einer vierten virtuellen Linie, wobei sich die vierte virtuelle Linie in der ersten Richtung mit einem zweiten Referenzpunkt, der in einem Innendurchmesserbereich des zweiten Spulenmusters als Startpunkt positioniert ist, erstreckt, und wobei sich die fünfte virtuelle Linie in einer Richtung 180° entgegengesetzt zur ersten Richtung mit dem zweiten Referenzpunkt als Startpunkt erstreckt, und wobei das erste und zweite Spulenmuster so angeordnet sind, dass die dritte und vierte virtuelle Linie einander überlappen.
Spulenbauteil, wie in einem der Ansprüche 1 bis 11 beansprucht, wobei das erste Spulenmuster eine innerste Windung aufweist, die auf einer innersten Umfangsseite positioniert ist, eine äußerste Windung, die auf einer äußersten Umfangsseite positioniert ist, und eine Zwischenwindung, deren Windungszahl, gezählt von der innersten oder äußersten Windung, in der Mitte einer Gesamtzahl von Windungen liegt, wobei jede der innersten Windung, äußersten Windung und Zwischenwindung durch einen spiralförmigen Schlitz in eine Vielzahl von Linien unterteilt ist, und wobei eine Linienbreite jeder der Vielzahl von Linien, die jede der inneren und äußersten Kurven bilden, kleiner ist als eine Linienbreite jeder der Vielzahl von Linien, die die Zwischenkurve bilden.
Spulenbauteil nach Anspruch 12, wobei die Linienbreite jeder der mehreren Linien, die die innerste Windung bilden, kleiner ist als die Linienbreite jeder der mehreren Linien, die die äußerste Windung bilden.
Spulenbauteil, wie in einem der Ansprüche 1 bis 13 beansprucht, umfassend ferner: ein sechstes Spulenmuster, das in einer planaren Spiralform gewickelt ist; und ein magnetisches Blech, wobei das erste und das sechste Spulenmuster so angeordnet sind, dass sie das magnetische Blech in der Draufsicht überlappen, wobei das erste und das sechste Spulenmuster parallel geschaltet sind, wobei das erste Spulenmuster näher am magnetischen Blech angeordnet ist als das sechste Spulenmuster, und wobei eine Linienlänge des sechsten Spulenmusters größer als die des ersten Spulenmusters ist.
Spulenbauteil, das ein planares Spulenmuster mit einer Vielzahl von Windungen einschließlich einer ersten Windung aufweist, wobei die erste Kurve in eine Vielzahl von Linien einschließlich erster und zweiter Linien unterteilt ist, und wobei ein erster Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Linie in einem ersten Abschnitt der ersten Kurve größer ist als ein zweiter Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Linie in einem zweiten Abschnitt der ersten Kurve.
Spulenbauteil nach Anspruch 15, wobei sich der erste Abschnitt in eine erste Richtung erstreckt, und wobei sich der zweite Abschnitt in einer zweiten Richtung im wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung erstreckt.
Spulenbauteil, Anspruch 16, wobei ein dritter Raum zwischen der ersten und der zweiten Linie in einem dritten Abschnitt der ersten Kurve größer als der zweite Raum ist, und wobei sich der dritte Abschnitt in die erste Richtung erstreckt.
Spulenbauteil, nach Anspruch 15, wobei die Vielzahl der Windungen weiterhin eine zweite Wendung einschließt, wobei die zweite Kurve in eine Vielzahl von Linien einschließlich der dritten und vierten Linie unterteilt ist, und wobei die dritte und vierte Linie eine größere Linienbreite als die erste und zweite Linie aufweisen.
Spulenbauteil, nach Anspruch 18, wobei die erste Wendung eine innerste Wendung der Vielzahl von Wendungen ist, und wobei die zweite Windung eine äußerste Windung der Vielzahl der Windungen ist.