DE102021104848A1

DE102021104848A1 - Spulenbauteil

Info

Publication number: DE102021104848A1
Application number: DE102021104848.6A
Authority: DE
Inventors: Noritaka CHIYO; Takuya Yoshida
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2020-03-02
Filing date: 2021-03-01
Publication date: 2021-09-02
Also published as: JP7443825B2; US20210272738A1; JP2021141098A; CN113345696A

Abstract

Es ist hiermit ein Spulenbauteil bereitgestellt, das ein auf dem Substrat vorgesehenes Spulenmuster aufweist. Die äußere und die innere Form des Spulenmusters haben beide eine größere Breite in einer ersten Richtung als in einer zweiten Richtung. Die äußere Form des Spulenmusters hat ein Paar erster äußerer Formabschnitte und einen zweiten äußeren Formabschnitt, der zwischen dem Paar erster äußerer Formabschnitte in der ersten Richtung angeordnet ist und eine Breite in der zweiten Richtung hat, die größer ist als die der ersten äußeren Formabschnitte. Die innere Form des Spulenmusters hat ein Paar erster innerer Formabschnitte und einen zweiten inneren Formabschnitt, der zwischen dem Paar erster innerer Formabschnitte in der ersten Richtung angeordnet ist und eine Breite in der zweiten Richtung hat, die größer ist als die der ersten inneren Formabschnitte.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-- Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spulenbauteil und insbesondere ein Spulenbauteil, das für eine drahtlose Energieübertragungsvorrichtung verwendet werden kann.
-Beschreibung der verwandten Kunst
Als Spulenkomponente, die für eine drahtlose Energieübertragungsvorrichtung verwendet werden kann, ist eine in JP 2014-93795A beschriebene Spulenkomponente bekannt. Die in JP 2014-93795A beschriebene Spulenkomponente hat eine seitlich verlängerte Leistungsübertragungsspule, um eine Leistungsübertragung zu ermöglichen, selbst wenn die Positionen der Leistungsübertragungsspule und einer Leistungsempfangsspule seitlich nicht zueinander ausgerichtet sind.
Wenn jedoch bei der in JP 2014-93795A beschriebenen Spulenkomponente keine Verschiebung in der relativen Position zwischen der Leistungsübertragungsspule und der Leistungsempfangsspule auftritt, d. h. wenn die Mittelachse der Leistungsübertragungsspule und die der Leistungsempfangsspule aufeinander ausgerichtet sind, sinkt der Wirkungsgrad der Leistungsübertragung nachteilig.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Spulenkomponente (d.h. ein Spulenbauteil) bereitzustellen, die in der Lage ist, bei Verwendung für eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung einen hohen Leistungsübertragungswirkungsgrad auch in einem Zustand zu zeigen, in dem die Mittelachse einer Leistungsübertragungsspule und die Mittelachse einer Leistungsempfangsspule zueinander ausgerichtet sind.
Ein Spulenbauteil gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Substrat und ein spiralförmiges erstes Spulenmuster, das auf einer Oberfläche des Substrats vorgesehen ist. Die äußere und die innere Form des ersten Spulenmusters haben beide eine größere Breite in einer ersten Richtung als in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung. Die äußere Form des ersten Spulenmusters hat ein Paar erster äußerer Formabschnitte mit einer ersten äußeren Breite in der zweiten Richtung und einen zweiten äußeren Formabschnitt, der zwischen dem Paar erster äußerer Formabschnitte in der ersten Richtung positioniert ist und eine zweite äußere Breite in der zweiten Richtung hat, die größer als die erste äußere Breite ist. Die innere Form des ersten Spulenmusters hat ein Paar erster innerer Formabschnitte mit einer ersten inneren Breite in der zweiten Richtung und einen zweiten inneren Formabschnitt, der zwischen dem Paar erster innerer Formabschnitte in der ersten Richtung positioniert ist und eine zweite innere Breite in der zweiten Richtung hat, die größer als die erste innere Breite ist. Ein inneres Formverhältnis, das ein Verhältnis der zweiten inneren Breite relativ zu der ersten inneren Breite ist, ist größer als ein äußeres Formverhältnis, das ein Verhältnis der zweiten äußeren Breite relativ zu der ersten äußeren Breite ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die äußeren und inneren Formen des ersten Spulenmusters in der ersten Richtung vergrößert, so dass, wenn die Spulenkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung als Leistungsübertragungsspule für eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung verwendet wird, ist es möglich, eine hohe Leistungsübertragungseffizienz zu erhalten, auch in einem Zustand, in dem die Mittelachse der Leistungsübertragungsspule und die Mittelachse einer Leistungsempfangsspule in der ersten Richtung nicht ausgerichtet sind. Darüber hinaus sind die Breiten der äußeren und inneren Formen des ersten Spulenmusters in der zweiten Richtung im Wesentlichen an den mittleren Abschnitten davon in der ersten Richtung vergrößert, und das Verhältnis der inneren Form ist größer als das Verhältnis der äußeren Form, so dass es möglich ist, eine Reduzierung des Leistungsübertragungswirkungsgrads in einem Zustand zu unterdrücken, in dem die Mittelachse der Leistungsübertragungsspule und die Mittelachse der Leistungsempfangsspule ausgerichtet sind.
In der vorliegenden Erfindung kann das Verhältnis des inneren Formverhältnisses relativ zum äußeren Formverhältnis 1,2 oder mehr betragen. Dies kann effektiver unterdrücken Reduktion der Leistungsübertragung Effizienz in einem Zustand, in dem die Mittelachse der Leistungsübertragung Spule und die Mittelachse der Leistung Empfangsspule ausgerichtet sind.
Bei der vorliegenden Erfindung kann die Breite der inneren Form des Spulenmusters in der ersten Richtung größer sein als die zweite innere Breite. Dies macht es möglich, einen hohen Leistungsübertragungswirkungsgrad zu erhalten, auch wenn die Mittelachse der Leistungsübertragungsspule und die Mittelachse der Leistungsempfangsspule in der ersten Richtung deutlich versetzt sind.
Bei der vorliegenden Erfindung kann eine Vielzahl von Windungen, die das erste Spulenmuster bilden, jeweils umfassen: erste und zweite Wicklungsbereiche, deren Erstreckungsrichtung, die von dem äußeren Umfangsende zu dem inneren Umfangsende geht, sich um 180 ändert°; einen dritten Wicklungsbereich, dessen Erstreckungsrichtung mit der ersten Richtung übereinstimmt; einen vierten Wicklungsbereich, dessen Erstreckungsrichtung einen vorbestimmten Winkel in Bezug auf die erste Richtung hat und linear ein Ende des ersten Wicklungsbereichs und ein Ende des dritten Wicklungsbereichs verbindet; und einen fünften Wicklungsbereich, dessen Erstreckungsrichtung einen vorbestimmten Winkel in Bezug auf die erste Richtung hat und linear ein Ende des zweiten Wicklungsbereichs und das andere Ende des dritten Wicklungsbereichs verbindet. Dadurch kann eine Änderung des Leistungsübertragungswirkungsgrads minimiert werden, die entsprechend einem Versatzbetrag zwischen der Mittelachse der Leistungsübertragungsspule und der Mittelachse der Leistungsempfangsspule verursacht wird.
Bei der vorliegenden Erfindung kann die Vielzahl der Windungen im vierten und fünften Wickelbereich jeweils in ihrer Länge kleiner sein als im dritten Wickelbereich. Dies ermöglicht eine Vergrößerung der inneren Form bei gleichzeitiger Unterdrückung der Vergrößerung der Gesamtgröße.
In der vorliegenden Erfindung kann die Vielzahl von Windungen jeweils radial in eine Vielzahl von Linien durch einen spiralförmigen Schlitz unterteilt werden. Dadurch wird die Dichteverteilung des im ersten Spulenmuster fließenden Stroms vereinheitlicht, was eine Reduzierung des Gleichstromwiderstands und des Wechselstromwiderstands ermöglicht.
Die Spulenkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner ein spiralförmiges zweites Spulenmuster umfassen, das auf der anderen Oberfläche des Substrats vorgesehen ist, wobei die Vielzahl von Windungen, die das zweite Spulenmuster bilden, jeweils radial in eine Vielzahl von Linien durch einen spiralförmigen Schlitz unterteilt sein kann. Die innerste Windung, die das erste Spulenmuster bildet, kann eine erste Linie und eine zweite Linie umfassen, die außerhalb der ersten Linie angeordnet ist, und die innerste Windung, die das zweite Spulenmuster bildet, kann eine dritte Linie und eine vierte Linie umfassen, die außerhalb der dritten Linie angeordnet ist. Das innere periphere Ende der ersten Linie und das innere periphere Ende der vierten Linie können durch ein erstes Verbindungsteil, das das Substrat durchdringt, miteinander verbunden sein, und das innere periphere Ende der zweiten Linie und das innere periphere Ende der dritten Linie können durch ein zweites Verbindungsteil, das das Substrat durchdringt, miteinander verbunden sein. Dadurch wird eine Differenz zwischen Innen- und Außenumfang des ersten Spulenmusters und eine Differenz zwischen Innen- und Außenumfang des zweiten Spulenmusters aufgehoben, wodurch eine weitere Reduzierung des Gleichstrom- und Wechselstromwiderstands möglich ist.
Somit kann die Spulenkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung bei Verwendung für eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung auch in einem Zustand, in dem die Mittelachse einer Leistungsübertragungsspule und die Mittelachse einer Leistungsempfangsspule miteinander ausgerichtet sind, einen hohen Leistungsübertragungswirkungsgrad aufweisen.
Figurenliste
Die obigen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bestimmter bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlicher, in denen:

1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Konfiguration einer Spulenkomponente 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Draufsicht zur Erläuterung der Musterform des ersten Spulenmusters 100, gesehen von der Seite der Oberfläche 11 des Substrats 10;
3 ist eine Draufsicht zur Erläuterung der Musterform des zweiten Spulenmusters 200, gesehen von der Seite der Oberfläche 11 des Substrats 10;
4 ist ein Ersatzschaltbild der Spulenkomponente 1;
5 ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung der äußeren Form und inneren Form des ersten Spulenmusters 100;
6 ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung der Formen der Wickelbereiche 191 bis 198;
7Abis 7C sind jeweils eine schematische Draufsicht zur Erläuterung der Lagebeziehung zwischen der Mittelachse einer Leistungsübertragungsspule und der Mittelachse einer Leistungsempfangsspule, wenn das Spulenbauteil 1 als Leistungsübertragungsspule für eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung verwendet wird;
8 ist eine schematische Draufsicht zur Darstellung eines Beispiels, in dem die Spulenkomponente 1a gemäß einem Vergleichsbeispiel anstelle der Spulenkomponente 1 als Leistungsübertragungsspule für eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung verwendet wird;
9 ist ein Diagramm, das die Spulenkomponente 1 gemäß der Ausführungsform und die Spulenkomponente 1a gemäß dem Vergleichsbeispiel in Bezug auf den Leistungsübertragungswirkungsgrad vergleicht und die Beziehung zwischen dem Versatzbetrag der Leistungsempfangsspule 3 und einer magnetischen Kopplung veranschaulicht; und
10 ist eine Tabelle zur Anzeige der Messergebnisse der Beispiele.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Konfiguration einer Spulenkomponente 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 1 dargestellt, umfasst das Spulenbauteil 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Substrat 10, ein erstes Spulenmuster 100, das auf einer Oberfläche (Oberfläche 11) des Substrats 10 ausgebildet ist, und ein zweites Spulenmuster 200, das auf der anderen Oberfläche (Oberfläche 12) des Substrats 10 ausgebildet ist. Obwohl Einzelheiten später beschrieben werden, sind die inneren Umfangsenden des ersten Spulenmusters 100 und die inneren Umfangsenden des zweiten Spulenmusters 200 durch eine Vielzahl von Verbindungsteilen (nur ein Verbindungsteil 302 erscheint in dem in 1 dargestellten Querschnitt), die das Substrat 10 durchdringen, miteinander verbunden. Wenn die Spulenkomponente 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform als Leistungsübertragungsspule für ein drahtloses Leistungsübertragungsgerät verwendet wird, ist sie so angeordnet, dass die Oberfläche 11 des Substrats 10 einer Leistungsempfangsspule gegenüberliegt. In diesem Fall ist ein Magnetblech 20, das aus einem magnetischen Material wie Ferrit gebildet ist, vorzugsweise an der Oberflächenseite 12 des Substrats 10 angeordnet.
Obwohl es keine besondere Einschränkung bezüglich des Materials des Substrats 10 gibt, kann ein transparentes oder lichtdurchlässiges, flexibles Isoliermaterial, wie z. B. PET-Harz, dafür verwendet werden. Alternativ kann das Substrat 10 ein flexibles Substrat sein, das durch Imprägnieren von Glasgewebe mit Harz auf Epoxidbasis erhalten wird.
2 ist eine Draufsicht zur Erläuterung der Musterform des ersten Spulenmusters 100, gesehen von der Seite der Oberfläche 11 des Substrats 10.
Das erste Spulenmuster 100 hat eine Konfiguration mit sechs Windungen, die aus den Windungen 110, 120, 130, 140, 150 und 160 besteht, wobei die Windung 110 die äußerste Windung ist, die sich an der äußersten Umfangsseite befindet, und die Windung 160 die innerste Windung ist, die sich an der innersten Umfangsseite befindet. Von diesen Windungen sind die Windungen 110, 120, 130, 140 und 150 jeweils durch drei spiralförmige Schlitze radial in vier unterteilt. Die Windung 160 hingegen ist durch einen spiralförmigen Schlitz radial in zwei unterteilt. So ist die Windung 110 in vier Linien 111 bis 114, die Windung 120 in vier Linien 121 bis 124, die Windung 130 in vier Linien 131 bis 134, die Windung 140 in vier Linien 141 bis 144, die Windung 150 in vier Linien 151 bis 154 und die Windung 160 in zwei Linien 161 und 162 unterteilt.
Die Linien 111, 121, 131, 141, 151 und 161 sind fortlaufende Linien, die in sechs Windungen spiralförmig gewickelt sind und jeweils die äußerste Linie sind, die an der äußersten Umfangsseite in ihrer entsprechenden Windung positioniert ist. Die Linien 112, 122, 132, 142, 152 und 162 sind fortlaufende Linien, die in sechs Windungen spiralförmig gewickelt sind und jeweils die zweite Linie sind, die von der äußersten peripheren Linie in ihrer entsprechenden Windung gezählt wird. Die Linien 113, 123, 133, 143 und 153 sind fortlaufende Linien, die in fünf Windungen spiralförmig gewickelt sind, und sind jeweils die zweite Linie, gezählt von der innersten Umfangslinie in ihrer entsprechenden Windung. Die Linien 114, 124, 134, 144 und 154 sind fortlaufende Linien, die in fünf Windungen spiralförmig gewickelt sind und jeweils die innerste Linie sind, die in ihrer entsprechenden Windung an der innersten Umfangsseite liegt.
Obwohl nicht besonders eingeschränkt, ist bei der vorliegenden Ausführungsform eine Musterbreite P2 jeder der Leitungen 131 bis 134, 141 bis 144, 151 bis 154, 161 und 162 kleiner als eine Musterbreite P1 jeder der Leitungen 111 bis 114 und 121 bis 124. Die „Musterbreite“ bezieht sich auf die radiale Breite eines planaren Leiters.
Das äußere Umfangsende des ersten Spulenmusters 100 wird durch die äußeren Umfangsenden der Leitungen 111 bis 114 gebildet, die gemeinsam mit einer Anschlusselektrode E1 verbunden sind. Andererseits wird das innere Umfangsende des ersten Spulenmusters 100 durch die inneren Umfangsenden der Leitungen 161, 162, 153 und 154 gebildet, die jeweils mit den Anschlussteilen 301 bis 304 verbunden sind.
Wie in 2 dargestellt, sind, wenn eine virtuelle Linie L1, die sich radial von einem Mittelpunkt C1 des ersten Spulenmusters 100 erstreckt, gezeichnet wird, die Verbindungsteile 301 und 304 an Positionen angeordnet, die symmetrisch in Bezug auf die virtuelle Linie L1 sind, und die Verbindungsteile 302 und 303 sind an Positionen angeordnet, die symmetrisch in Bezug auf die virtuelle Linie L1 sind.
3 ist eine Draufsicht zur Erläuterung der Musterform des zweiten Spulenmusters 200, gesehen von der Seite der Oberfläche 11 des Substrats 10, gesehen durch das Substrat 10.
Wie in 3 dargestellt, ist die Musterform des zweiten Spulenmusters 200 die gleiche wie die des ersten Spulenmusters 100. Somit können das erste und das zweite Spulenmuster 100 und 200 mit der gleichen Maske hergestellt werden, was eine erhebliche Reduzierung der Herstellungskosten ermöglicht.
Das zweite Spulenmuster 200 hat eine Konfiguration mit sechs Windungen, die aus den Windungen 210, 220, 230, 240, 250 und 260 besteht, wobei die Windung 210 die äußerste Windung ist, die sich an der äußersten Umfangsseite befindet, und die Windung 260 die innerste Windung ist, die sich an der innersten Umfangsseite befindet. Von diesen Windungen sind die Windungen 210, 220, 230, 240 und 250 jeweils durch drei spiralförmige Schlitze radial in vier unterteilt. Die Windung 260 hingegen ist durch einen spiralförmigen Schlitz radial in zwei unterteilt. So ist die Windung 210 in vier Zeilen 211 bis 214, die Windung 220 in vier Zeilen 221 bis 224, die Windung 230 in vier Zeilen 231 bis 234, die Windung 240 in vier Zeilen 241 bis 244, die Windung 250 in vier Zeilen 251 bis 254 und die Windung 260 in zwei Zeilen 261 und 262 unterteilt.
Die Linien 211, 221, 231, 241, 251 und 261 sind fortlaufende Linien, die in sechs Windungen spiralförmig gewickelt sind und jeweils die äußerste Linie sind, die an der äußersten Umfangsseite in ihrer entsprechenden Windung positioniert ist. Die Linien 212, 222, 232, 242, 252 und 262 sind fortlaufende Linien, die in sechs Windungen spiralförmig gewickelt sind und jeweils die zweite Linie sind, die von der äußersten peripheren Linie in ihrer entsprechenden Windung gezählt wird. Die Linien 213, 223, 233, 243 und 253 sind fortlaufende Linien, die in fünf Windungen spiralförmig gewickelt sind, und sind jeweils die zweite Linie, gezählt von der innersten Umfangslinie in ihrer entsprechenden Windung. Die Linien 214, 224, 234, 244 und 254 sind fortlaufende Linien, die in fünf Windungen spiralförmig gewickelt sind und jeweils die innerste Linie sind, die in ihrer entsprechenden Windung an der innersten Umfangsseite liegt.
Obwohl nicht besonders eingeschränkt, ist bei der vorliegenden Ausführungsform eine Musterbreite P2 jeder der Linien 231 bis 234, 241 bis 244, 251 bis 254, 261 und 262 kleiner als eine Musterbreite P1 jeder der Linien 211 bis 214 und 221 bis 224.
Das äußere periphere Ende des zweiten Spulenmusters 200 wird durch die äußeren peripheren Enden der Leitungen 211 bis 214 gebildet, die gemeinsam mit einer Anschlusselektrode E2 verbunden sind. Andererseits wird das innere Umfangsende des zweiten Spulenmusters 200 durch die inneren Umfangsenden der Leitungen 261, 262, 253 und 254 gebildet, die jeweils mit den Anschlussteilen 304, 303, 302 und 301 verbunden sind.
Wie in 3 dargestellt, sind, wenn eine virtuelle Linie L2, die sich radial von einem Mittelpunkt C2 des zweiten Spulenmusters 200 erstreckt, gezeichnet wird, die Verbindungsteile 301 und 304 an Positionen angeordnet, die symmetrisch in Bezug auf die virtuelle Linie L2 sind, und die Verbindungsteile 302 und 303 sind an Positionen angeordnet, die symmetrisch in Bezug auf die virtuelle Linie L2 sind.
Die so konfigurierten ersten und zweiten Spulenmuster 100 und 200 werden auf der Vorder- und Rückseite des Substrats 10 so gebildet, dass sich die Mittelpunkte C1 und C2 überlappen und dass sich die virtuellen Linien L1 und L2 überlappen.
4 ist ein Ersatzschaltbild der Spulenkomponente 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Wie in 4 dargestellt, sind eine Leitungsgruppe A1 mit sechs Windungen, die die Leitungen 111, 121, 131, 141, 151 und 161 enthält, und eine Leitungsgruppe B4 mit fünf Windungen, die die Leitungen 214, 224, 234, 244 und 254 enthält, über das Verbindungsteil 301 in Reihe miteinander verbunden, um eine durchgehende Leitung mit insgesamt elf Windungen zu bilden. Eine Leitungsgruppe A2 mit sechs Windungen, die die Leitungen 112, 122, 132, 142, 152 und 162 enthält, und eine Leitungsgruppe B3 mit fünf Windungen, die die Leitungen 213, 223, 233, 243 und 253 enthält, sind durch den Verbindungsteil 302 in Reihe miteinander verbunden, um eine durchgehende Leitung mit insgesamt elf Windungen zu bilden. Eine Leitungsgruppe A3 mit fünf Windungen, die die Leitungen 113, 123, 133, 143 und 153 enthält, und eine Leitungsgruppe B2 mit sechs Windungen, die die Leitungen 212, 222, 232, 242, 252 und 262 enthält, sind durch den Verbindungsteil 303 in Reihe miteinander verbunden, um eine durchgehende Leitung mit insgesamt elf Windungen zu bilden. Eine Leitungsgruppe A4 mit fünf Windungen, die die Leitungen 114, 124, 134, 144 und 154 enthält, und eine Leitungsgruppe B1 mit sechs Windungen, die die Leitungen 211, 221, 231, 241, 251 und 261 enthält, sind durch das Verbindungsteil 304 in Reihe miteinander verbunden, um eine kontinuierliche Leitung mit insgesamt elf Windungen zu bilden.
So werden vier 11-Windungs-Leitungen zwischen den Anschlusselektroden E1 und E2 parallel geschaltet. Dadurch wird die Dichteverteilung des in den ersten und zweiten Spulenmustern 100 und 200 fließenden Stroms vereinheitlicht, was eine Reduzierung des Gleichstrom- und Wechselstromwiderstands ermöglicht. Darüber hinaus ist in der vorliegenden Ausführungsform die Leitungsgruppe A1, die die äußerste Umfangsgruppe ist, mit der Leitungsgruppe B4, die die innerste Umfangsgruppe ist, verbunden, die Leitungsgruppe A2, die die zweite Gruppe, gezählt von der äußersten Umfangsgruppe ist, ist mit der Leitungsgruppe B3, die die zweite Gruppe, gezählt von der innersten Umfangsgruppe ist, verbunden, die Leitungsgruppe A3, die die zweite Gruppe ist, die von der innersten Peripheriegruppe gezählt wird, mit der Leitungsgruppe B2 verbunden wird, die die zweite Gruppe ist, die von der äußersten Peripheriegruppe gezählt wird, und die Leitungsgruppe A4, die die innerste Peripheriegruppe ist, mit der Leitungsgruppe B1 verbunden wird, die die äußerste Peripheriegruppe ist. Dadurch wird eine Differenz zwischen dem inneren und dem äußeren Umfang des ersten Spulenmusters 100 und eine Differenz zwischen dem inneren und dem äußeren Umfang des zweiten Spulenmusters 200 aufgehoben, wodurch eine weitere Verringerung des Gleichstrom- und des Wechselstromwiderstands ermöglicht wird. Ferner haben die Leitungsgruppen A1, A2, B1 und B2 jeweils eine Konfiguration mit sechs Windungen und die Leitungsgruppen A3, A4, B3 und B4 jeweils eine Konfiguration mit fünf Windungen, so dass die Gesamtzahl der Windungen eine ungerade Zahl sein kann, obwohl die ersten und zweiten Spulenmuster 100 und 200, die auf der Vorder- und Rückseite des Substrats 10 ausgebildet sind, die gleiche Musterform haben.
5 ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung der äußeren Form und der inneren Form des ersten Spulenmusters 100. Die hier verwendete „äußere Form“ bezieht sich auf eine Form, die dem äußeren Umfangsrand der äußersten Umfangslinie 111 folgt, und die hier verwendete „innere Form“ bezieht sich auf eine Form, die dem inneren Umfangsrand der innersten Umfangslinie 162 folgt. Da, wie oben beschrieben, das erste und das zweite Spulenmuster 100 und 200 die gleiche Form haben, gilt die folgende Beschreibung bezüglich der Form des ersten Spulenmusters 100 auch für die Form des zweiten Spulenmusters 200.
Wie in 5 dargestellt, umfasst die äußere Form des ersten Spulenmusters 100 äußere Formabschnitte 171 bis 178, und die innere Form des ersten Spulenmusters 100 umfasst innere Formabschnitte 181 bis 188. Der Bereich zwischen den äußeren Formabschnitten 171 bis 178 und den inneren Formabschnitten 181 bis 188 umfasst die Wickelbereiche 191 bis 198, in denen das erste Spulenmuster 100 gewickelt wird.
Die Wickelbereiche 191 und 192 sind jeweils ein Bereich, in dem sich die Erstreckungsrichtung der vom äußeren peripheren Ende zum inneren peripheren Ende (oder vom inneren peripheren Ende zum äußeren peripheren Ende) verlaufenden Linien um 180° ändert. Zum Beispiel ändert sich im Wickelbereich 191 die in positiver x-Richtung verlaufende Linie um 90° in der Erstreckungsrichtung, um in negativer y-Richtung zu verlaufen, und ändert sich weiter um 90° in der Erstreckungsrichtung, um in negativer x-Richtung zu verlaufen (siehe den gestrichelten Pfeil D1). In ähnlicher Weise ändert sich im Wickelbereich 192 die in negativer x-Richtung verlaufende Linie um 90° in Erstreckungsrichtung, um in positiver y-Richtung zu verlaufen, und ändert sich weiter um 90° in Erstreckungsrichtung, um in positiver x-Richtung zu verlaufen (siehe gestrichelter Pfeil D2).
Der Wickelbereich 193 ist ein Bereich, in dem die Leitungen linear in negativer x-Richtung verlaufen (siehe gestrichelter Pfeil D3). Der Wickelbereich 194 ist ein zwischen den Wickelbereichen 191 und 193 liegender Bereich, in dem die einen Enden der Leitungen im Wickelbereich 191 und die einen Enden der Leitungen im Wickelbereich 193 verbunden sind. Im Wickelbereich 194 verlaufen die Leitungen linear in einem vorgegebenen Winkel (z. B. ca. 45° in Richtung der negativen y-Richtung) zur negativen x-Richtung (siehe gestrichelter Pfeil D4). Der Wickelbereich 195 ist ein Bereich, der zwischen den Wickelbereichen 192 und 193 angeordnet ist und in dem die einen Enden der Leitungen im Wickelbereich 192 und die anderen Enden der Leitungen im Wickelbereich 193 verbunden sind. Im Wickelbereich 195 verlaufen die Leitungen linear in einem vorgegebenen Winkel (z. B. ca. 45° in Richtung der positiven y-Richtung) zur negativen x-Richtung (siehe gestrichelter Pfeil D5).
Der Wickelbereich 196 ist ein Bereich, in dem sich die Linien linear in einem vorbestimmten Winkel (z. B. etwa 30° in Richtung der negativen y-Richtung) in Bezug auf die positive x-Richtung erstrecken (siehe gestrichelter Pfeil D6) . Der Wickelbereich 196 ist ein Übergangsbereich, der als Begrenzung jeder Windung dient, wobei sich jede Windung schräg in die negative y-Richtung um einen Betrag erstreckt, der der Breite einer Windung entspricht. Der Wickelbereich 197 ist ein zwischen den Wickelbereichen 191 und 196 liegender Bereich, in dem die anderen Enden der Leitungen im Wickelbereich 191 und ein Ende der Leitungen im Wickelbereich 196 verbunden sind. Im Wickelbereich 197 verlaufen die Leitungen linear in einem vorgegebenen Winkel (z.B. ca. 45° zur negativen y-Richtung) zur positiven x-Richtung (siehe gestrichelter Pfeil D7). Der Wickelbereich 198 ist ein Bereich, der zwischen den Wickelbereichen 192 und 196 liegt und in dem die anderen Enden der Leitungen im Wickelbereich 192 und die anderen Enden der Leitungen im Wickelbereich 196 verbunden sind. Im Wickelbereich 198 verlaufen die Leitungen linear in einem vorbestimmten Winkel (z. B. etwa 45° in Richtung der positiven y-Richtung) zur positiven x-Richtung (siehe gestrichelter Pfeil D8).
6 ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung der Formen der Wickelbereiche 191 bis 198.
Wie in 6 dargestellt, unter der Annahme, dass die äußere Breite des gesamten Wickelbereichs (einschließlich der Wickelbereiche 191 bis 198) in x-Richtung Wx2out ist und dass die äußere Breite des gesamten Wickelbereichs (einschließlich der Wickelbereiche 191 bis 198) in y-Richtung Wy2out ist, erfüllt die Spulenkomponente 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform Wx2out > Wy2out. Das heißt, die äußere Form der Spulenkomponente 1 ist seitlich so verlängert, dass ihre Abmessung in der x-Richtung größer ist als ihre Abmessung in der y-Richtung. Die äußere Breite Wx2out ist definiert durch den Abstand zwischen den äußeren Formabschnitten 171 und 172 in x-Richtung, und die äußere Breite Wy2out ist definiert durch den Abstand zwischen den äußeren Formabschnitten 173 und 176 in y-Richtung.
Unter der Annahme, dass die innere Breite der Wicklungsbereiche 191 bis 198 in der x-Richtung Wx2in ist und dass die innere Breite der Wicklungsbereiche 191 bis 198 in der y-Richtung Wy2in ist, erfüllt das Spulenbauteil 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Bedingung Wx2in > Wy2in. Das heißt, die innere Form der Spulenkomponente 1 ist seitlich so verlängert, dass ihre Abmessung in der x-Richtung größer ist als ihre Abmessung in der y-Richtung. Die innere Breite Wx2in ist definiert durch den Abstand zwischen den inneren Formabschnitten 181 und 182 in x-Richtung, und die innere Breite Wy2in ist definiert durch den Abstand zwischen den inneren Formabschnitten 183 und 186 in y-Richtung.
Das Spulenbauteil gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist so verformt, dass sich der Wicklungsbereich teilweise in positiver oder negativer y-Richtung wölbt. Konkret wird der Wicklungsbereich 193 in Bezug auf die Wicklungsbereiche 191 und 192 in negativer y-Richtung verformt und der Wicklungsbereich 196 in Bezug auf die Wicklungsbereiche 191 und 192 in positiver y-Richtung verformt. Zwischen den Wickelbereichen 191, 192 und dem Wickelbereich 193 sind die Wickelbereiche 194 und 195 angeordnet, in denen sich der Verformungsbetrag jeweils linear vom äußeren Umfangsende zum inneren Umfangsende (oder vom inneren Umfangsende zum äußeren Umfangsende) ändert. In ähnlicher Weise sind die Wickelbereiche 197 und 198, in denen sich der Verformungsbetrag linear vom äußeren Umfangsende zum inneren Umfangsende (oder vom inneren Umfangsende zum äußeren Umfangsende) ändert, jeweils zwischen den Wickelbereichen 191, 192 und dem Wickelbereich 196 angeordnet.
Wie oben beschrieben, sind die Wickelbereiche 193 bis 195 jeweils in negativer y-Richtung und die Wickelbereiche 196 bis 198 jeweils in positiver y-Richtung wulstig verformt. Die Wickelbereiche 191 und 192 sind dagegen weder in positiver noch in negativer y-Richtung verformt. Unter der Annahme, dass die äußere Breite jedes der Wicklungsbereiche 191 und 192 in y-Richtung Wy1out ist, erfüllt das Spulenbauteil 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform somit die Bedingung Wy2out > Wy1out. Die äußere Breite Wy1out ist durch die Breite jedes der äußeren Formabschnitte 171 und 172 in y-Richtung definiert.
In ähnlicher Weise erfüllt das Spulenbauteil 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Bedingung Wy2in > Wy1in, wenn die innere Breite jedes der Wickelbereiche 191 und 192 in y-Richtung Wy1in ist. Die innere Breite Wy1in ist durch die Breite jedes der inneren Formabschnitte 181 und 182 in y-Richtung definiert. Ferner ist die äußere Breite der Summe der äußeren Formabschnitte 173 bis 175 (oder der äußeren Formabschnitte 176 bis 178) in der x-Richtung Wxlout, und die innere Breite der Summe der inneren Formabschnitte 183 bis 185 (oder der inneren Formabschnitte 186 bis 188) in der x-Richtung ist Wx1in.
Unter der Annahme, dass das Verhältnis der äußeren Breite Wy2out relativ zur äußeren Breite Wy1out als äußeres Formverhältnis Rout (= Wy2out/Wy1out) festgelegt ist und dass das Verhältnis der inneren Breite Wy2in relativ zur inneren Breite Wy1in als inneres Formverhältnis Rin (= Wy2in/Wy1in) festgelegt ist, erfüllt das Spulenbauteil 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform Rin > Rout. Das heißt, die Rate, mit der sich die Innenform der Spulenkomponente 1 in y-Richtung ausbeult, ist höher als die Rate, mit der sich die Außenform der Spulenkomponente 1 in y-Richtung ausbeult. Dadurch wird die innere Breite Wy2in ausreichend vergrößert, während die Vergrößerung der äußeren Breite Wy2out unterdrückt wird, wodurch es möglich ist, die innere Form des Spulenbauteils 1 zu vergrößern, während eine Vergrößerung der gesamten Größe des Spulenbauteils 1 unterdrückt wird.
7A bis 7C sind jeweils eine schematische Draufsicht zur Erläuterung der Lagebeziehung zwischen der Mittelachse einer Leistungsübertragungsspule und der Mittelachse einer Leistungsempfangsspule, wenn die Spulenkomponente 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform als eine Leistungsübertragungsspule für eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung verwendet wird.
In dem in 7A bis 7C dargestellten Beispiel ist die Spulenkomponente 1 im mittleren Bereich eines Rahmenkörpers 4 in x-Richtung eingebettet. Wenn ein mobiles elektronisches Gerät 2 auf einer von dem Rahmenkörper 4 umgebenen Ablagefläche abgelegt wird, wird es drahtlos aufgeladen. Eine solche drahtlose Energieübertragung wird durch die Spulenkomponente 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform und eine in das mobile elektronische Gerät 2 eingebaute Energieempfangsspule 3 durchgeführt.
Die Innengröße des Rahmenkörpers 4 in y-Richtung ist im Wesentlichen gleich oder etwas größer als die Außengröße des mobilen elektronischen Geräts 2 in y-Richtung ausgelegt. Dadurch wird, wenn das mobile elektronische Gerät 2 auf den Rahmenkörper 4 aufgesetzt wird, das mobile elektronische Gerät 2 in y-Richtung in Bezug auf den Rahmenkörper 4 mittig positioniert, ohne dass es wesentlich von diesem verschoben wird. Andererseits ist die Innengröße des Rahmenkörpers 4 in x-Richtung deutlich größer ausgelegt als die Außengröße des mobilen elektronischen Geräts 2 in x-Richtung. Daher kann die Position des mobilen elektronischen Geräts 2 in x-Richtung in Bezug auf den Rahmenkörper 4 erheblich variieren, wenn das mobile elektronische Gerät 2 auf den Rahmenkörper 4 gesetzt wird.
Wie in 7A dargestellt, sind, wenn das mobile elektronische Gerät 2 im Wesentlichen in der Mitte des Rahmenkörpers 4 in der X-Richtung platziert ist, die Mittelachse der Spulenkomponente 1, die als Stromübertragungsspule dient, und die Mittelachse der Stromempfangsspule 3 im Wesentlichen miteinander ausgerichtet, so dass der von der Spulenkomponente 1 erzeugte magnetische Fluss mit der Stromempfangsspule 3 zusammenwirkt, wodurch eine drahtlose Stromübertragung ermöglicht wird.
Andererseits sind die Mittelachse der Spulenkomponente 1, die als Leistungsübertragungsspule dient, und die Mittelachse der Leistungsempfangsspule 3 falsch ausgerichtet , wenn das mobile elektronische Gerät 2 in positiver x-Richtung (nach rechts) versetzt angeordnet ist, wie in 7B dargestellt, oder wenn das mobile elektronische Gerät 2 in negativer x-Richtung (nach links) versetzt angeordnet ist, wie in 7C dargestellt. In der Spulenkomponente 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch die äußere Breite Wx2out größer als die äußere Breite Wy2out, und die innere Breite Wx2in ist größer als die innere Breite Wy2in, so dass selbst dann, wenn die Mittelachse der Spulenkomponente 1 und die Mittelachse der Energieempfangsspule 3 in der x-Richtung falsch ausgerichtet sind, der von der Spulenkomponente 1 erzeugte magnetische Fluss dazu gebracht werden kann, sich mit der Energieempfangsspule 3 zu verbinden. So ist es möglich, die drahtlose Energieübertragung unabhängig von der Position des mobilen elektronischen Geräts 2 innerhalb des Rahmenkörpers 4 ordnungsgemäß durchzuführen.
Wie in 8 als Vergleichsbeispiel dargestellt, hat eine Spulenkomponente 1a eine Konfiguration, bei der sich der Wicklungsbereich in positiver und negativer y-Richtung nicht teilweise ausbeult. Das heißt, die Spulenkomponente 1a hat eine Form, die durch einfaches Verlängern der äußeren und inneren Form in x-Richtung erhalten wird. Wenn die so konfigurierte Spulenkomponente 1a verwendet wird, kann der Leistungsübertragungswirkungsgrad in einem Zustand abnehmen, in dem die Mittelachse der Spulenkomponente 1a und die Mittelachse der Leistungsempfangsspule 3 im Wesentlichen miteinander ausgerichtet sind.
9 ist ein Diagramm, das die Spulenkomponente 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform und die Spulenkomponente 1a gemäß dem Vergleichsbeispiel in Bezug auf den Leistungsübertragungswirkungsgrad vergleicht und die Beziehung zwischen dem Versatzbetrag der Leistungsempfangsspule 3 und einer magnetischen Kopplung veranschaulicht. Die durchgezogene Kurve in 9 bezeichnet die Eigenschaften des Spulenbauteils 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, und die gestrichelte Kurve in 9 bezeichnet die Eigenschaften des Spulenbauteils 1a gemäß dem Vergleichsbeispiel.
Wie in 9 dargestellt, kann in der Spulenkomponente 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine konstante magnetische Kopplung in einem weiten Bereich unabhängig vom Versatzbetrag in x-Richtung erzielt werden, während in der Spulenkomponente 1a gemäß dem Vergleichsbeispiel die magnetische Kopplung deutlich abnimmt, wenn der Versatzbetrag in x-Richtung klein ist (d. h. wenn die Mittelachse der Spulenkomponente 1a und die Mittelachse der Leistungsempfangsspule 3 im Wesentlichen miteinander ausgerichtet sind) . Der Grund für das Auftreten eines solchen Phänomens ist folgender. Der magnetische Fluss, der durch den Innendurchmesserbereich der Spule hindurchgeht, wird insbesondere im Randbereich des Innendurchmesserbereichs sehr dicht, so dass in der Spulenkomponente 1a gemäß dem Vergleichsbeispiel, wenn der Versatzbetrag in der x-Richtung klein ist, der Rand des Innendurchmesserbereichs der Spulenkomponente 1a, der den Innendurchmesserbereich der Leistungsempfangsspule 3 überlappt, zahlenmäßig nicht ausreichend ist.
In Anbetracht dessen ist die Spulenkomponente 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform so verformt, dass an ihrem Mittelabschnitt in der x-Richtung der Mittelabschnitt des Wicklungsbereichs in der x-Richtung sowohl in der positiven als auch in der negativen y-Richtung gewölbt ist. Selbst wenn die Mittelachse der Spulenkomponente 1 und die Mittelachse der Leistungsempfangsspule 3 im Wesentlichen miteinander ausgerichtet sind, wie in 7A dargestellt, nimmt daher die Anzahl der Kanten des Innendurchmesserbereichs der Spulenkomponente 1, die den Innendurchmesserbereich der Leistungsempfangsspule 3 überlappen, zu. Infolgedessen können, wie in 9 dargestellt, flache Eigenschaften (konstante magnetische Kopplung) in einem weiten Bereich erzielt werden.
Wie oben beschrieben, kann die Spulenkomponente 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bei Verwendung als Leistungsübertragungsspule für eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung auch in einem Zustand drahtlose Leistungsübertragung durchführen, in dem die Mittelachse der Spulenkomponente 1 und die Mittelachse der Leistungsempfangsspule 3 in der x-Richtung falsch ausgerichtet sind. Um diesen Effekt ausreichend zu erreichen, ist die innere Breite Wx2in vorzugsweise größer als die innere Breite Wy2in ausgelegt. Darüber hinaus verringert sich bei der Spulenkomponente 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die magnetische Kopplung auch dann nicht wesentlich, wenn die Mittelachse der Spulenkomponente 1 und die Mittelachse der Leistungsempfangsspule 3 im Wesentlichen zueinander ausgerichtet sind, wodurch eine flache Charakteristik erzielt werden kann. Insbesondere ist in der vorliegenden Ausführungsform Rin > Rout erfüllt, so dass eine ausreichende magnetische Kopplung erhalten werden kann, wenn die Mittelachse der Spulenkomponente 1 und die Mittelachse der Leistungsempfangsspule 3 im Wesentlichen zueinander ausgerichtet sind.
Um das innere Formverhältnis Rin größer als das äußere Formverhältnis Rout zu machen, kann z.B. die durch den Abstand zwischen dem äußeren Formabschnitt 176 und dem inneren Formabschnitt 186 in y-Richtung definierte Wicklungslänge vergrößert werden. In diesem Fall, wenn die Musterbreite jeder Windung einfach vergrößert wird, kann ein Wirbelstromverlust erhöht werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch jede Windung durch spiralförmige Schlitze radial in eine Vielzahl von Linien unterteilt, so dass die Musterbreite jeder Linie nicht so groß ist, um dadurch eine Zunahme der Wirbelstromverluste zu unterdrücken.
Weiterhin verlaufen in der Spulenkomponente 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Linien in den Wicklungsbereichen 194, 195, 197 und 198 linear schräg, wodurch eine Änderung der magnetischen Kopplung in Bezug auf eine Änderung des Versatzbetrages von der Leistungsempfangsspule 3 in x-Richtung unterdrückt werden kann. Das heißt, wenn sich die Leitungen in den Wicklungsbereichen 194, 195, 197 und 198 in y-Richtung erstrecken, ändert sich die magnetische Kopplung abrupt durch eine leichte Änderung des Versatzbetrages in x-Richtung, während sich in der vorliegenden Ausführungsform die Leitungen in den Wicklungsbereichen 194, 195, 197 und 198 nicht in y-Richtung erstrecken, sondern linear schräg verlaufen, so dass sich die magnetische Kopplung nicht abrupt mit einer Änderung des Versatzbetrages in x-Richtung ändert.
Ferner ist bei dem Spulenbauteil 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Länge jeder der Leitungen in den Wickelbereichen 194, 195, 197 und 198 kleiner als die Länge jeder der Leitungen in den Wickelbereichen 193 und 196. Die Wickelbereiche 194, 195, 197 und 198 sind jeweils ein Abschnitt, der zur Vergrößerung des Durchmessers in y-Richtung erforderlich ist, und eine Vergrößerung der Länge des Abschnitts macht die Größe des gesamten Spulenbauteils 1 größer als erforderlich.
Des Weiteren ist bei der Spulenkomponente 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Musterbreite P2 kleiner als die Musterbreite P1, so dass ein Verlust aufgrund von Wärmeerzeugung durch einen Wirbelstrom ebenfalls reduziert wird. Das heißt, eine Verringerung der Musterbreite P1 an der inneren Umfangsseite reduziert den magnetischen Fluss, der mit den inneren Umfangsseitenleitungen mit einer hohen Flussdichte interferiert, wodurch es möglich ist, die Erzeugung eines Wirbelstroms zu reduzieren.
Weiterhin kann die Musterdicke des Leitermusters in der innersten Windung kleiner sein als in der äußersten Windung. Vorzugsweise wird die Musterdicke allmählich oder stufenweise von der äußersten Windung zur innersten Windung hin reduziert. Dadurch wird ein verlustmindernder Effekt deutlich, der durch die Verringerung der Musterbreite an der inneren Umfangsseite erzielt wird, die den Einfluss des Wirbelstroms stärker aufnimmt.
Es ist offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern modifiziert und geändert werden kann, ohne vom Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen.
Zum Beispiel, obwohl die ersten und zweiten Spulenmuster 100 und 200 auf der vorderen und hinteren Oberfläche des Substrats 10 in der obigen Ausführungsform gebildet werden, ist dies nicht wesentlich in der vorliegenden Erfindung. Ferner kann eine Vielzahl von Sätzen der ersten und zweiten Spulenmuster 100 und 200 gemacht werden, um zu überlappen und parallel geschaltet werden, um den Stromfluss zwischen den Anschlusselektroden E1 und E2 zu erhöhen.
Ferner, obwohl jede der Windungen, die die ersten und zweiten Spulenmuster 100 und 200 bilden, in den vier Linien durch die spiralförmigen Schlitze in der vorliegenden Ausführungsform unterteilt ist, ist eine solche Teilung nicht wesentlich in der vorliegenden Erfindung. Ferner ist die Anzahl der Teilungen nicht auf vier begrenzt.
BEISPIELE
Ein Spulenbauteil des Beispiels 1 mit der gleichen Konfiguration wie das Spulenbauteil 1 gemäß der obigen Ausführungsform wurde hergestellt, und ein gesinterter Ferrit mit einer relativen Permeabilität von 1000 und einer Dicke von 0,5 mm wurde auf der Oberflächenseite 12 des Substrats 10 angeordnet, und eine Leistungsempfangsspule wurde auf der Oberflächenseite 11 des Substrats 10 angeordnet. Die Leistungsempfangsspule war eine kreisförmige Spule mit einer Außenform von 40 mm und einer Innenform von 10 mm, die in einem Abstand von 4 mm von der Spulenkomponente aus Beispiel 1 angeordnet war. Ein weiterer Sinterferrit mit einer relativen Permeabilität von 1000 und einer Dicke von 0,5 mm wurde an einer gegenüberliegenden Seite des Spulenbauteils von Beispiel 1 angeordnet. Die Außenbreiten und Innenbreiten in Beispiel 1 wurden wie folgt eingestellt. Außenbreite Bx2aus: 80 mm
Außenbreite Bx1aus: 40 mm
Außenbreite Wy2out: 60 mm
Außenbreite Wy1out: 50 mm
Innenbreite Wx2in: 32 mm
Innenbreite Wx1in: 20,1 mm
innere Breite Wy2in: 12 mm
innere Breite Wy1in: 2 mm
So war das äußere Formverhältnis Rout 1,2, das innere Formverhältnis Rin war 6 und Rin/Rout war 5,00.
Für die Spulenkomponente von Beispiel 1 mit solchen Parametern wurde eine magnetische Kopplung unter den Bedingungen gemessen, dass die Mittelachse der Leistungsempfangsspule mit der Mittelachse der Spulenkomponente ausgerichtet war und dass die Mittelachse der Leistungsempfangsspule von der Mittelachse der Spulenkomponente um 20 mm in x-Richtung versetzt war.
Eine Spulenkomponente von Beispiel 2 mit den gleichen Parametern wie die Spulenkomponente von Beispiel 1, außer dass die inneren Formbreiten wie folgt eingestellt wurden, wurde hergestellt, und die magnetische Kopplung wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 gemessen.
innere Breite Wx2in: 37 mm
Innere Breite Wx1in: 22,2 mm
innere Breite Wy2in: 17 mm
innere Breite Wy1in: 7 mm
Das innere Formverhältnis Rin betrug somit 2,43, und Rin/Rout war 2,02.
Eine Spulenkomponente von Beispiel 3 mit den gleichen Parametern wie die Spulenkomponente von Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass die inneren Formbreiten wie folgt eingestellt wurden, wurde hergestellt, und die magnetische Kopplung wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1
gemessen.
Innenbreite Wx2in: 50 mm
Innenbreite Wx1in: 27,6 mm
innere Breite Wy2in: 30 mm
innere Breite Wy1in: 20 mm
Das innere Formverhältnis Rin war also 1,5, und Rin/Rout war 1,25.
Eine Spulenkomponente von Beispiel 4 mit den gleichen Parametern wie die Spulenkomponente von Beispiel 1, außer dass die inneren Formbreiten wie folgt eingestellt wurden, wurde hergestellt, und die magnetische Kopplung wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 gemessen.
Innenbreite Wx2in: 53 mm
Innenbreite Wx1in: 28,8 mm
innere Breite Wy2in: 33 mm
innere Breite Wy1in: 23 mm
Das innere Formverhältnis Rin betrug somit 1,43, und Rin/Rout war 1,2.
Eine Spulenkomponente von Beispiel 5 mit den gleichen Parametern wie die Spulenkomponente von Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass die inneren Formbreiten wie folgt eingestellt wurden, wurde hergestellt, und die magnetische Kopplung wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1
gemessen.
Innenbreite Wx2in: 60 mm
Innenbreite Wx1in: 31,7 mm
innere Breite Wy2in: 40 mm
innere Breite Wy1in: 30 mm
Somit betrug das innere Formverhältnis Rin 1,33 und Rin/Rout 1,11.
Eine Spulenkomponente des Vergleichsbeispiels 1 mit der gleichen Struktur wie die Spulenkomponente 1a des in 8 dargestellten Vergleichsbeispiels wurde hergestellt, und die magnetische Kopplung wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 gemessen. Die Außenbreiten und Innenbreiten in Vergleichsbeispiel 1 wurden wie folgt eingestellt.
Außenbreite Wx2aus: 80 mm
Außenbreite Wy2out: 60 mm
Innenbreite Wx2in: 60 mm
innere Breite Wy2in: 40 mm
Die Messergebnisse sind in 10 dargestellt. Wie aus 10 ersichtlich ist, sinkt bei der Spulenkomponente des Vergleichsbeispiels 1 die magnetische Kopplung, die erhalten wird, wenn die Mittelachse der Leistungsempfangsspule mit der Mittelachse der Spulenkomponente ausgerichtet ist („frei von Versatz“ in 10), um 18 % im Vergleich dazu, wenn die Mittelachse der Leistungsempfangsspule von der Mittelachse der Spulenkomponente um 20 mm versetzt ist, während bei den Spulenkomponenten der Beispiele 1 bis 5 eine solche Absenkung der magnetischen Kopplung unterdrückt wird. Insbesondere in den Spulenkomponenten der Beispiele 1 bis 4 mit einem Rin/Rout von 1,2 oder mehr, wird die magnetische Kopplung nicht abgesenkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014093795 A [0002, 0003]

Claims

Spulenbauteil, umfassend: ein Substrat; und ein spiralförmiges erstes Spulenmuster, das auf einer Oberfläche des Substrats vorgesehen ist, wobei äußere und innere Formen des ersten Spulenmusters beide in einer ersten Richtung breiter sind als in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung, wobei die äußere Form des ersten Spulenmusters ein Paar erster äußerer Formabschnitte mit einer ersten äußeren Breite in der zweiten Richtung und einen zweiten äußeren Formabschnitt aufweist, der zwischen dem Paar erster äußerer Formabschnitte in der ersten Richtung angeordnet ist und eine zweite äußere Breite in der zweiten Richtung aufweist, die größer als die erste äußere Breite ist, wobei die innere Form des ersten Spulenmusters ein Paar erster innerer Formabschnitte mit einer ersten inneren Breite in der zweiten Richtung und einen zweiten inneren Formabschnitt aufweist, der zwischen dem Paar erster innerer Formabschnitte in der ersten Richtung angeordnet ist und eine zweite innere Breite in der zweiten Richtung aufweist, die größer als die erste innere Breite ist, und wobei ein inneres Formverhältnis, das ein Verhältnis der zweiten inneren Breite relativ zu der ersten inneren Breite ist, größer ist als ein äußeres Formverhältnis, das ein Verhältnis der zweiten äußeren Breite relativ zu der ersten äußeren Breite ist.
Spulenbauteil nach Anspruch 1, wobei ein Verhältnis des inneren Formverhältnisses zum äußeren Formverhältnis 1,2 oder mehr beträgt.
Spulenbauteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Breite der inneren Form des Spulenmusters in der ersten Richtung größer ist als die zweite innere Breite.
Spulenbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Vielzahl von Windungen, die das erste Spulenmuster bilden, jeweils enthalten: erste und zweite Wickelbereiche, deren Erstreckungsrichtung sich von einem äußeren Umfangsende zu einem inneren Umfangsende um 180 ändert°; einen dritten Wickelbereich, dessen Erstreckungsrichtung mit der ersten Richtung übereinstimmt; einen vierten Wickelbereich, dessen Erstreckungsrichtung einen vorbestimmten Winkel in Bezug auf die erste Richtung aufweist und ein Ende des ersten Wickelbereichs und ein Ende des dritten Wickelbereichs linear verbindet; und einen fünften Wickelbereich, dessen Erstreckungsrichtung einen vorbestimmten Winkel in Bezug auf die erste Richtung aufweist und ein Ende des zweiten Wickelbereichs und das andere Ende des dritten Wickelbereichs linear verbindet.
Spulenbauteil nach Anspruch 4, wobei jede der mehreren Windungen im vierten und fünften Windungsbereich eine geringere Länge aufweist als im dritten Windungsbereich.
Spulenbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jede einer Mehrzahl von Windungen, die das erste Spulenmuster bilden, durch einen spiralförmigen Schlitz radial in eine Mehrzahl von Linien unterteilt ist.
Spulenbauteil nach Anspruch 6, ferner mit einem spiralförmigen zweiten Spulenmuster, das auf einer anderen Oberfläche des Substrats bereitgestellt ist, wobei eine Mehrzahl von Windungen, die das zweite Spulenmuster bilden, jeweils durch einen spiralförmigen Schlitz radial in eine Mehrzahl von Linien unterteilt sind, wobei eine innerste Windung, die das erste Spulenmuster bildet, eine erste Linie enthält und eine zweite Linie, die außerhalb der ersten Linie angeordnet ist, wobei eine innerste Windung, die das zweite Spulenmuster bildet, eine dritte Linie und eine vierte Linie enthält, die außerhalb der dritten Linie angeordnet sind, wobei ein inneres Umfangsende der ersten Leitung und ein inneres Umfangsende der vierten Leitung durch ein erstes Verbindungsteil, das das Substrat durchdringt, miteinander verbunden sind, und wobei ein inneres Umfangsende der zweiten Leitung und das innere Umfangsende der dritten Leitung durch ein zweites Verbindungsteil, das das Substrat durchdringt, miteinander verbunden sind.