JP2007142081A - 送電コイル、無接点式充電器、無接点充電式機器、送電コイルの製造方法、無接点式電力伝送システム - Google Patents
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Abstract
【課題】無接点式充電器の小型化、低コスト化を実現する。
【解決手段】送電コイル本体4と、該送電コイル本体4の内側に設けられるセンターコア部31に送電コイル本体4の外側に配置される磁気シールド部32が突設されているコア体3とを具備してなり、前記コア体3のセンターコア部31と磁気シールド部32とが、磁性粉6をバインダ樹脂7で固定してなる成形体によって一体に形成された一部品になっている送電コイル3、該送電コイル3を内蔵した無接点式充電器2、無接点充電式機器5、送電コイルの製造方法、無接点式電力伝送システムを提供する。
【選択図】図1
【解決手段】送電コイル本体4と、該送電コイル本体4の内側に設けられるセンターコア部31に送電コイル本体4の外側に配置される磁気シールド部32が突設されているコア体3とを具備してなり、前記コア体3のセンターコア部31と磁気シールド部32とが、磁性粉6をバインダ樹脂7で固定してなる成形体によって一体に形成された一部品になっている送電コイル3、該送電コイル3を内蔵した無接点式充電器2、無接点充電式機器5、送電コイルの製造方法、無接点式電力伝送システムを提供する。
【選択図】図1
Description
本発明は、電磁誘導方式による無接点方式での電力伝送に用いられる送電コイル、この受電コイル部品を内蔵する無接点充電式機器、送電コイルの製造方法、無接点式電力伝送システムに関する。
近年、携帯電話、電気剃刀機、卓上掃除機、リモートコントローラなど、コードレスにした機器(コードレス機器)に内蔵したバッテリーを充電する充電器として、充電器に内蔵した一次コイルと機器に内蔵した二次コイルとを磁気結合した無接点充電式機器が知られている。また、腕時計、電卓等、従来、電池の起電力が低下した場合に電池交換することが一般的であった機器についても、近年では、内蔵バッテリーを無接点方式によって充電する方式のものが出現してきている。
この種の無接点充電式機器では、充電器と機器を電気的に接続する接点を設けることなく、一次コイルから二次コイルへの電磁誘導により、充電器から機器に電力を供給することができる。
この種の無接点充電式機器では、充電器と機器を電気的に接続する接点を設けることなく、一次コイルから二次コイルへの電磁誘導により、充電器から機器に電力を供給することができる。
この種の充電器において、一般的には、一次コイルおよび二次コイルのコア(フェライト磁心などの磁心)としては、例えば、図8、図9に示すような形状及び配置のものが用いられている(例えば、特許文献1、2)。
図8、図9において、符号110は充電器、符号111は充電器110の筐体、符号112は一次コイル、符号113は一次コイルのコア、符号120は充電器110によって充電される機器、符号121は機器120の筐体、符号122は二次コイル、符号123は二次コイルのコアである。ここで、一次コイル112のコア113としては、U字形コアが採用されている。また、二次コイル122のコア123としては、図8の構成においては棒状コアが、図9の構成においてはU字形コアが、それぞれ採用されている。
上記の無接点充電式機器では、機器120を充電器110の上に置くと、コア113,123の両端部114,124が互いに近接され、磁路を形成するようになっている。このため、一次コイル112と二次コイル122とが、コア113,123を介して磁気結合され、充電を行うことができる。
図8、図9において、符号110は充電器、符号111は充電器110の筐体、符号112は一次コイル、符号113は一次コイルのコア、符号120は充電器110によって充電される機器、符号121は機器120の筐体、符号122は二次コイル、符号123は二次コイルのコアである。ここで、一次コイル112のコア113としては、U字形コアが採用されている。また、二次コイル122のコア123としては、図8の構成においては棒状コアが、図9の構成においてはU字形コアが、それぞれ採用されている。
上記の無接点充電式機器では、機器120を充電器110の上に置くと、コア113,123の両端部114,124が互いに近接され、磁路を形成するようになっている。このため、一次コイル112と二次コイル122とが、コア113,123を介して磁気結合され、充電を行うことができる。
ところで、上述のような無接点充電式機器では、電力伝送をする際に、被対象負荷ばかりでなく、その周囲にも磁力が作用する。このため、充電器の近くに、磁性物(例えばスチール机等)が存在すると、被対象負荷への電力伝送効率が低下することがある。
電力伝送効率の低下を防止するためには、充電器の周囲に磁力が回ることを防止(防磁)する必要がある。そのために、防磁用のシールド材として、非金属のソフトフェライトをコイル(一次コイル)の周囲に配置して防磁することが広く行われている。
前記ソフトフェライトは、一般的に、コンプレッション焼結体や、ゴムシート状のものが知られており、充電器の底部や側部等に配置して、防磁用のシールド材として用いられる。
特開2005−136342
特開2005−137173
電力伝送効率の低下を防止するためには、充電器の周囲に磁力が回ることを防止(防磁)する必要がある。そのために、防磁用のシールド材として、非金属のソフトフェライトをコイル(一次コイル)の周囲に配置して防磁することが広く行われている。
前記ソフトフェライトは、一般的に、コンプレッション焼結体や、ゴムシート状のものが知られており、充電器の底部や側部等に配置して、防磁用のシールド材として用いられる。
しかしながら、上述のようなソフトフェライトからなる防磁用のシールド材は、一次コイルとは別に充電器に組み込む必要がある。このため、充電器の組み立ての手間を増大させ、コストアップの原因になるといった問題があった。
また、コンプレッション焼結体は、脆く、割れやすいため、例えば厚さが0.5mm以下の薄板状に成形するといったことが困難であり、成形できても、実用性を満たすものは得られない。小型化が難しいなど、形状自由度の制約が大きいため、結果的に、充電器の小型化の障害になるといった問題もある。
また、コンプレッション焼結体は、脆く、割れやすいため、例えば厚さが0.5mm以下の薄板状に成形するといったことが困難であり、成形できても、実用性を満たすものは得られない。小型化が難しいなど、形状自由度の制約が大きいため、結果的に、充電器の小型化の障害になるといった問題もある。
本発明は、前記課題に鑑みて、形状自由度が大きく、磁気シールドの手間の軽減、低コスト化を実現できる送電コイル、無接点式充電器、無接点充電式機器、送電コイルの製造方法、無接点式電力伝送システムの提供を目的としている。
上記課題を解決するために、本発明では以下の構成を提供する。
請求項1に係る発明は、送電コイルと、該送電コイルに磁気的に結合される受電コイルとによって、電磁誘導により、無接点方式で、受電コイル側の電子回路に電力を送電する無接点式電力伝送システムに用いられる送電コイルであって、送電コイル本体と、該送電コイル本体の内側に設けられるセンターコア部及び該センターコア部から突出し前記送電コイル本体の外側に設けられる磁気シールド部を有するコア体とを具備してなり、前記コア体は、前記センターコア部と前記磁性粉をバインダ樹脂で固定してなる成形体によって一体に形成された一部品になっていることを特徴とする送電コイルを提供する。
請求項2に係る発明は、請求項1記載の送電コイルにおいて、前記磁気シールド部が、前記センターコア部の磁性粉とは異なる磁性粉で形成されていることを特徴とする。
請求項3に係る発明は、請求項2記載の送電コイルにおいて、前記センターコア部を形成する磁性粉がフェライト、前記磁気シールド部を形成する磁性粉が純鉄であることを特徴とする。
請求項4に係る発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の送電コイルにおいて、前記バインダ樹脂として、接着性樹脂を用いていることを特徴とする。
請求項5に係る発明は、請求項4記載の送電コイルにおいて、前記バインダ樹脂が、エポキシ樹脂であることを特徴とする。
請求項6に係る発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の送電コイルを内蔵してなることを特徴とする無接点式充電器を提供する。
請求項7に係る発明は、請求項6記載の無接点式充電器と、受電コイル及び前記無接点式充電器によって充電されるバッテリーを備える機器とからなる無接点充電式機器を提供する。
請求項8に係る発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の送電コイルを製造する方法であって、成形型内に入れた磁性粉をバインダ樹脂で固定して前記コア体の前記磁気シールド部を成形した後、前記磁気シールド部上に空芯コイルを配置し、前記空芯コイルの内側に充填した磁性粉をバインダ樹脂で固定することで、前記磁気シールド部と一体のセンターコア部を成形することを特徴とする送電コイルの製造方法を提供する。
請求項9に係る発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の送電コイルを製造する方法であって、成形型内に入れた磁性粉をバインダ樹脂で固定して、前記センターコア部及び前記磁気シールド部を有する前記コア体を成形した後、前記コア体の前記センターコア部に空心コイルを外挿することを特徴とする送電コイルの製造方法を提供する。
請求項10に係る発明は、請求項8又は9記載の送電コイルの製造方法において、前記バインダ樹脂が熱硬化性樹脂であり、前記磁気シールド部の成形及び前記センターコア部の成形では、硬化前の液状の前記熱硬化性樹脂を混入させた磁性粉を加熱して前記熱硬化性樹脂を硬化させることで、磁性粉をバインダ樹脂で固定することを特徴とする。
請求項11に係る発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の送電コイルと、該送電コイルに磁気的に結合される受電コイルとを具備し、電磁誘導により、無接点方式で、受電コイル側の電子回路に電力を送電するようになっていることを特徴とする無接点式電力伝送システムを提供する。
請求項1に係る発明は、送電コイルと、該送電コイルに磁気的に結合される受電コイルとによって、電磁誘導により、無接点方式で、受電コイル側の電子回路に電力を送電する無接点式電力伝送システムに用いられる送電コイルであって、送電コイル本体と、該送電コイル本体の内側に設けられるセンターコア部及び該センターコア部から突出し前記送電コイル本体の外側に設けられる磁気シールド部を有するコア体とを具備してなり、前記コア体は、前記センターコア部と前記磁性粉をバインダ樹脂で固定してなる成形体によって一体に形成された一部品になっていることを特徴とする送電コイルを提供する。
請求項2に係る発明は、請求項1記載の送電コイルにおいて、前記磁気シールド部が、前記センターコア部の磁性粉とは異なる磁性粉で形成されていることを特徴とする。
請求項3に係る発明は、請求項2記載の送電コイルにおいて、前記センターコア部を形成する磁性粉がフェライト、前記磁気シールド部を形成する磁性粉が純鉄であることを特徴とする。
請求項4に係る発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の送電コイルにおいて、前記バインダ樹脂として、接着性樹脂を用いていることを特徴とする。
請求項5に係る発明は、請求項4記載の送電コイルにおいて、前記バインダ樹脂が、エポキシ樹脂であることを特徴とする。
請求項6に係る発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の送電コイルを内蔵してなることを特徴とする無接点式充電器を提供する。
請求項7に係る発明は、請求項6記載の無接点式充電器と、受電コイル及び前記無接点式充電器によって充電されるバッテリーを備える機器とからなる無接点充電式機器を提供する。
請求項8に係る発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の送電コイルを製造する方法であって、成形型内に入れた磁性粉をバインダ樹脂で固定して前記コア体の前記磁気シールド部を成形した後、前記磁気シールド部上に空芯コイルを配置し、前記空芯コイルの内側に充填した磁性粉をバインダ樹脂で固定することで、前記磁気シールド部と一体のセンターコア部を成形することを特徴とする送電コイルの製造方法を提供する。
請求項9に係る発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の送電コイルを製造する方法であって、成形型内に入れた磁性粉をバインダ樹脂で固定して、前記センターコア部及び前記磁気シールド部を有する前記コア体を成形した後、前記コア体の前記センターコア部に空心コイルを外挿することを特徴とする送電コイルの製造方法を提供する。
請求項10に係る発明は、請求項8又は9記載の送電コイルの製造方法において、前記バインダ樹脂が熱硬化性樹脂であり、前記磁気シールド部の成形及び前記センターコア部の成形では、硬化前の液状の前記熱硬化性樹脂を混入させた磁性粉を加熱して前記熱硬化性樹脂を硬化させることで、磁性粉をバインダ樹脂で固定することを特徴とする。
請求項11に係る発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の送電コイルと、該送電コイルに磁気的に結合される受電コイルとを具備し、電磁誘導により、無接点方式で、受電コイル側の電子回路に電力を送電するようになっていることを特徴とする無接点式電力伝送システムを提供する。
本発明では、送電用のコイル(送電コイル本体)の内側に設けられるコアとして、磁気シールド用の磁気シールド部が突設されているコア体を用いる。
前記コア体は、送電コイル本体の内側に設けられるセンターコア部と磁気シールド部とが、磁性粉をバインダ樹脂で固定してなる成形体によって一体に形成された構成であり、別途、磁気シールド用の部材の取り付けを必要としないため、部品点数の減少、充電器等の、送電コイルが組み込まれる電子機器の組み立ての手間の軽減、低コスト化を実現できる。
また、磁性粉をバインダ樹脂で固定してなる成形体であるコア体は、形状自由度が大きく、小型化も容易である。このため、送電コイルが組み込まれる電子機器内部での電子部品の実装密度の高密度化、及び、それによる電子機器の小型化も容易に実現できる。
前記コア体は、送電コイル本体の内側に設けられるセンターコア部と磁気シールド部とが、磁性粉をバインダ樹脂で固定してなる成形体によって一体に形成された構成であり、別途、磁気シールド用の部材の取り付けを必要としないため、部品点数の減少、充電器等の、送電コイルが組み込まれる電子機器の組み立ての手間の軽減、低コスト化を実現できる。
また、磁性粉をバインダ樹脂で固定してなる成形体であるコア体は、形状自由度が大きく、小型化も容易である。このため、送電コイルが組み込まれる電子機器内部での電子部品の実装密度の高密度化、及び、それによる電子機器の小型化も容易に実現できる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明に係る送電コイル1を内蔵した充電器2(送電コイルが組み込まれる電子機器)の構造を示す断面図、図2は、送電コイル1のコア体3を示す斜視図である。
図1は、本発明に係る送電コイル1を内蔵した充電器2(送電コイルが組み込まれる電子機器)の構造を示す断面図、図2は、送電コイル1のコア体3を示す斜視図である。
図1において、符号21は充電器2(無接点式充電器)の筐体である。
充電器2は、コア体3と、送電コイル本体4(以下、一次コイル、あるいは、単に、コイルとも言う)とからなる送電コイル1を筐体21内に内蔵した構造になっている。
図1において、符号120は充電器2によって充電される機器であり、符号121は機器120の筐体、符号122は受電コイル(以下、二次コイルとも言う)、符号123は二次コイルのコア、符号125はバッテリーである。
充電器2は、コア体3と、送電コイル本体4(以下、一次コイル、あるいは、単に、コイルとも言う)とからなる送電コイル1を筐体21内に内蔵した構造になっている。
図1において、符号120は充電器2によって充電される機器であり、符号121は機器120の筐体、符号122は受電コイル(以下、二次コイルとも言う)、符号123は二次コイルのコア、符号125はバッテリーである。
符号5は、無接点充電式機器である。
この無接点充電式機器5は、充電器2と、この充電器2によって充電されるバッテリー125とを備える機器120とからなる。
この無接点充電式機器5では、機器120を充電器2の上に置くと、充電器2のコア体3(詳細には、後述のセンターコア部31)と機器120のコア123とが互いに近接され、一次コイル4と二次コイル122とが、コア体3及びコア123を介して磁気結合され、電磁誘導方式で、機器120のバッテリー125の充電を行うことができる。
なお、図1中、矢印10は、送電コイル本体4への通電によって発生する磁束の向きを示す。
この無接点充電式機器5は、充電器2と、この充電器2によって充電されるバッテリー125とを備える機器120とからなる。
この無接点充電式機器5では、機器120を充電器2の上に置くと、充電器2のコア体3(詳細には、後述のセンターコア部31)と機器120のコア123とが互いに近接され、一次コイル4と二次コイル122とが、コア体3及びコア123を介して磁気結合され、電磁誘導方式で、機器120のバッテリー125の充電を行うことができる。
なお、図1中、矢印10は、送電コイル本体4への通電によって発生する磁束の向きを示す。
図2に示すように、コア体3は、プレート状の磁気シールド部32と、この磁気シールド部32に突設された円柱状のセンターコア部31とを具備して構成されている。
このコア体3は、全体が、磁性粉6をバインダ樹脂7で固定してなる成形体によって形成された一部品になっている。つまり、このコア体3は、センターコア部31と磁気シールド部32とが一体になっている。
このコア体3は、全体が、磁性粉6をバインダ樹脂7で固定してなる成形体によって形成された一部品になっている。つまり、このコア体3は、センターコア部31と磁気シールド部32とが一体になっている。
センターコア部31は、送電コイル本体4の内側に設けられて、送電効率を向上させる軟磁性体として機能する。
磁気シールド部32は、センターコア部31の軸方向一端部から突出しているプレート状の突片である。コア体3は、センターコア部31の軸方向他端部が、充電時に充電器2に設置される機器120の側、センターコア部31の軸方向一端部が機器120とは反対の側となる向きで、充電器2に組み込まれる。
磁気シールド部32は、センターコア部31の軸方向一端部から突出しているプレート状の突片である。コア体3は、センターコア部31の軸方向他端部が、充電時に充電器2に設置される機器120の側、センターコア部31の軸方向一端部が機器120とは反対の側となる向きで、充電器2に組み込まれる。
図2では、センターコア部31の軸方向一端部に周設されたフランジ状の磁気シールド部32を例示している。但し、磁気シールド部32としては、磁気シールドする範囲に応じて、形状及び大きさを、適宜変更できる。
例えば、図3に示すように、送電コイル本体4の、機器120とは反対の側の端部を覆う底板部32aと、この底板部32aの外周部上に突設されて送電コイル本体4の側部に配置される側壁部32bとからなる形状等、様々な形状を採用できる。
例えば、図3に示すように、送電コイル本体4の、機器120とは反対の側の端部を覆う底板部32aと、この底板部32aの外周部上に突設されて送電コイル本体4の側部に配置される側壁部32bとからなる形状等、様々な形状を採用できる。
コア体3用の磁性粉6としては、例えばフェライト、純鉄等を採用できる。
また、コア体3は、センターコア部31と磁気シールド部32とで、形成する磁性粉6が異なっていても良い。例えば、センターコア部31の磁性粉としてフェライト、磁気シールド部32の磁性粉として純鉄を用いた場合、安価な純鉄の採用によって、コア体3の低コスト化を実現できる。
また、コア体3は、センターコア部31と磁気シールド部32とで、形成する磁性粉6が異なっていても良い。例えば、センターコア部31の磁性粉としてフェライト、磁気シールド部32の磁性粉として純鉄を用いた場合、安価な純鉄の採用によって、コア体3の低コスト化を実現できる。
コア体3は、バインダ樹脂7によって磁性粉6同士を結着させることで、目的形状に形成された成形体である。
バインダ樹脂7としては、エポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリアミド等の熱可塑性樹脂を採用できる。その他、シリコーン系接着剤、アクリル系接着剤等、の接着性樹脂も採用できる。また、バインダ樹脂としては、熱硬化性樹脂に接着性樹脂を混入したもの等も採用可能である。
エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂は、例えば、硬化前の液状の熱硬化性樹脂を磁性粉に混入する。そして、熱硬化性樹脂が混入された磁性粉を加熱し、熱硬化性樹脂を硬化させることで、目的形状のコア体3を成形できる。
バインダ樹脂7としては、エポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリアミド等の熱可塑性樹脂を採用できる。その他、シリコーン系接着剤、アクリル系接着剤等、の接着性樹脂も採用できる。また、バインダ樹脂としては、熱硬化性樹脂に接着性樹脂を混入したもの等も採用可能である。
エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂は、例えば、硬化前の液状の熱硬化性樹脂を磁性粉に混入する。そして、熱硬化性樹脂が混入された磁性粉を加熱し、熱硬化性樹脂を硬化させることで、目的形状のコア体3を成形できる。
バインダ樹脂7によって磁性粉6同士を結着して固定した成形体であるコア体3であれば、コンプレッション焼結体に比べて耐衝撃性に優れる。その結果、例えば、磁気シールド部32を、厚さが0.5mm以下の薄板状に成形するといったことも容易に実現できる。厚さが0.1〜0.5mmの薄板状に成形しても、割れが生じにくく、強度も確保できるため、実用に充分に耐えるものを得ることができる。コア体3全体の小型化も容易に実現でき、コンプレッション焼結体に比べて形状自由度も格段に向上する。
接着性を有するエポキシ樹脂は、磁性粉6同士を結着する結着力の確保に有利であり、強度確保等の点で、好適な熱硬化性樹脂である。
接着性を有するエポキシ樹脂は、磁性粉6同士を結着する結着力の確保に有利であり、強度確保等の点で、好適な熱硬化性樹脂である。
(送電コイルの製造方法1)
以下、送電コイル1の製造方法の一例を図4(a)、(b)を参照して説明する。
ここで説明する送電コイル1の製造方法は、成形型8内に入れた磁性粉6をバインダ樹脂7で固定して前記コア体3の前記磁気シールド部32を成形する工程(図4(a)。以下、シールド部成形工程とも言う)と、成形した磁気シールド部32上に、空芯コイル(送電コイル本体4。以下、「空心コイル4」と称して説明する場合がある)を配置し、前記空芯コイル4の内側空間4aに充填した磁性粉6をバインダ樹脂7で固定することで、前記磁気シールド部32と一体のセンターコア部31を成形する工程(図4(b)。以下、センターコア部成形工程とも言う)とを備える。
センターコア部成形工程で形成されるセンターコア部31は、該センターコア部31を形成するバインダ樹脂7によって磁気シールド部32に一体に固定される。
センターコア部成形工程の完了後、脱型して、コア体3に送電コイル本体4が取り付けられている送電コイル1が得られる。
以下、送電コイル1の製造方法の一例を図4(a)、(b)を参照して説明する。
ここで説明する送電コイル1の製造方法は、成形型8内に入れた磁性粉6をバインダ樹脂7で固定して前記コア体3の前記磁気シールド部32を成形する工程(図4(a)。以下、シールド部成形工程とも言う)と、成形した磁気シールド部32上に、空芯コイル(送電コイル本体4。以下、「空心コイル4」と称して説明する場合がある)を配置し、前記空芯コイル4の内側空間4aに充填した磁性粉6をバインダ樹脂7で固定することで、前記磁気シールド部32と一体のセンターコア部31を成形する工程(図4(b)。以下、センターコア部成形工程とも言う)とを備える。
センターコア部成形工程で形成されるセンターコア部31は、該センターコア部31を形成するバインダ樹脂7によって磁気シールド部32に一体に固定される。
センターコア部成形工程の完了後、脱型して、コア体3に送電コイル本体4が取り付けられている送電コイル1が得られる。
バインダ樹脂7が熱硬化性樹脂(例えば、エポキシ樹脂)の場合は、シールド部成形工程では、例えば、成形型8内に投入した磁性粉に、硬化前の液状の熱硬化性樹脂を浸透させるなどして磁性粉に混入させた後、加熱して、熱硬化性樹脂を硬化させることで、磁気シールド部32を成形できる。センターコア成形工程でも、熱硬化性樹脂は、硬化前の液状のものを、送電コイル本体4の内側に充填した磁性粉6に浸透させるなどして磁性粉に混入させることができる。
空心コイル4の内側の空間4aに充填した磁性粉6に、硬化前の液状の熱硬化性樹脂7を浸透させて混入する手順であれば、熱硬化性樹脂の混入前に、磁性粉を空心コイル4の内側の空間4aに隙間無く充填する作業を行え、この作業の作業性を確保できる。
空心コイル4の内側の空間4aに充填した磁性粉6に、硬化前の液状の熱硬化性樹脂7を浸透させて混入する手順であれば、熱硬化性樹脂の混入前に、磁性粉を空心コイル4の内側の空間4aに隙間無く充填する作業を行え、この作業の作業性を確保できる。
空心コイル4の内側の空間4aに充填された磁性粉によってセンターコア部31を形成する手法であれば、例えば空心コイルの内側に成形済みの棒状コアを通す場合に比べて、送電コイル本体4とコア(センターコア部31)との密着性が増す。このため、磁気的なロスを少なくでき、結果的に、送電効率を高めることができる。
熱可塑性樹脂は、粉状、あるいは、加熱溶融した状態で、磁性粉に混入させることができる。熱可塑性樹脂を混入させた磁性粉を、成形型内で加熱後、冷却することで、熱可塑性樹脂を介して磁性粉同士が結着されてなる成形体を成形できる。
また、熱可塑性樹脂の表面コーティング層を有する磁性粉を用いて、コア体3を成形することも可能である。なお、本発明においては、熱可塑性樹脂の表面コーティング層を有する磁性粉も、バインダ樹脂を混入した磁性粉、に含まれるものとする。
接着性樹脂の場合は、硬化前の液状の接着性樹脂を磁性粉に混入する。常温で硬化する接着性樹脂であれば、加熱することなく、常温での接着性樹脂の硬化によって、目的形状のコア体3を成形できる。
また、熱可塑性樹脂の表面コーティング層を有する磁性粉を用いて、コア体3を成形することも可能である。なお、本発明においては、熱可塑性樹脂の表面コーティング層を有する磁性粉も、バインダ樹脂を混入した磁性粉、に含まれるものとする。
接着性樹脂の場合は、硬化前の液状の接着性樹脂を磁性粉に混入する。常温で硬化する接着性樹脂であれば、加熱することなく、常温での接着性樹脂の硬化によって、目的形状のコア体3を成形できる。
図5(a)、(b)に示すように、シールド部成形工程では、成形用中子9を用いることで、様々な形状の磁気シールド部32の成形が可能である。
中子9の使用により、例えば図3に例示したような、送電コイル本体4の外周部を覆う筒状の側壁部32bを有するコア体3Aなども容易に成形できる。
中子9の使用により、例えば図3に例示したような、送電コイル本体4の外周部を覆う筒状の側壁部32bを有するコア体3Aなども容易に成形できる。
本発明に係る送電コイルの製造方法では、磁気シールド部32を成形する際に、成形型内に挿入した押圧用部材によって、バインダ樹脂を混入させた磁性粉を加圧(成形型内壁面に向けて磁性粉を押圧する圧縮力を作用させる)することが好ましい。これにより、磁気シールド部32の磁性粉の密度が高まって透磁率を向上させることができ、磁気シールド性能の良好な磁気シールド部32が得られる。
また、磁気シールド部32の強度を高めることも可能となる。このため、厚さの薄い磁気シールド部32を容易に得ることができるようになる。
また、磁気シールド部32の強度を高めることも可能となる。このため、厚さの薄い磁気シールド部32を容易に得ることができるようになる。
(送電コイルの製造方法2)
送電コイル1の製造方法としては、図6に示すように、センターコア部31及び磁気シールド部32を有するコア体3を成形した後、このコア体3のセンターコア部31に、送電コイル本体4(空心コイル)を外挿して、送電コイル1を組み立てることも可能である。
送電コイル1の製造方法としては、図6に示すように、センターコア部31及び磁気シールド部32を有するコア体3を成形した後、このコア体3のセンターコア部31に、送電コイル本体4(空心コイル)を外挿して、送電コイル1を組み立てることも可能である。
この場合、コア体3は、例えば、図7に示すように、バインダ樹脂を混入させた磁性粉6を、成形型8と該成形型8に挿脱可能に挿入される筒状の入れ子11とを用いて、所望形状に成形して得られる。
コア体3全体の成形の完了後、成形型8から入れ子11を抜き出せば、成形型8からの成形済みのコア体3の取り出しを簡単に行える。
コア体3全体の成形の完了後、成形型8から入れ子11を抜き出せば、成形型8からの成形済みのコア体3の取り出しを簡単に行える。
図7の例では、例えば、成形型8内に、磁気シールド部32を形成するための磁性粉6を入れた後に、成形型8内に入れ子11を入れ、入れ子11の内側空間11aに、センターコア部31を形成するための磁性粉6を充填することで、磁性粉6を、成形するコア体3の形状にすることができる。
磁性粉6へのバインダ樹脂の混入は、磁性粉6の成形型8への投入前、投入後のいずれでも良い。
バインダ樹脂としては、「送電コイルの製造方法1」で説明したものを採用でき、既述の、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、常温硬化型の接着性樹脂の、いずれも採用可能である。また、熱硬化性樹脂に接着性樹脂を混入したもの等も採用可能である。
熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂の場合は、成形型8内で加熱して、コア体3を成形する。
コア体3の成形には、熱可塑性樹脂の表面コーティング層を有する磁性粉を採用することも可能である。
磁性粉6へのバインダ樹脂の混入は、磁性粉6の成形型8への投入前、投入後のいずれでも良い。
バインダ樹脂としては、「送電コイルの製造方法1」で説明したものを採用でき、既述の、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、常温硬化型の接着性樹脂の、いずれも採用可能である。また、熱硬化性樹脂に接着性樹脂を混入したもの等も採用可能である。
熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂の場合は、成形型8内で加熱して、コア体3を成形する。
コア体3の成形には、熱可塑性樹脂の表面コーティング層を有する磁性粉を採用することも可能である。
図7の例では、1回の成形で、センターコア部31及び磁気シールド部32を有する所望形状のコア体3を得ることが可能である。
但し、成形型8内での成形を完了した磁気シールド部32の上に、筒状の入れ子12を設置し、入れ子11の内側空間11aに磁性粉6を充填して、センターコア部31を成形することも可能である。
但し、成形型8内での成形を完了した磁気シールド部32の上に、筒状の入れ子12を設置し、入れ子11の内側空間11aに磁性粉6を充填して、センターコア部31を成形することも可能である。
センターコア部31及び磁気シールド部32を有するコア体3を成形する際に、センターコア部31を形成する磁性粉6を、磁気シールド部32を形成する磁性粉6と異ならせることも可能である。これにより、例えば、フェライトをバインダ樹脂で固定してなるセンターコア部31と、純鉄からなる鉄粉をバインダ樹脂で固定してなる磁気シールド部32とを有するコア体3など、センターコア部31と磁気シールド部32とで磁性粉6の種類が異なるコア体3を得ることができる。
センターコア部31及び磁気シールド部32を有するコア体3を成形した後、このコア体3のセンターコア部31に、送電コイル本体4を外挿して、送電コイル1を組み立てる製造方法でも、コア体3を成形する工程においては、磁性粉6(バインダ樹脂を混入したもの)に圧縮力を作用させて、磁性粉6の密度を高めることが好ましい。
本発明によれば、充電器2内に組み込む送電コイル1のコア体3の磁気シールド部32によって磁気シールド機能が得られるため、充電器2に別途、磁気シールド用の部材を組み込む必要性を無くす(あるいは減少させる)ことができる。このため、充電器を構成する部品点数が少なくて済み、充電器の組み立ての手間の軽減、低コスト化を実現できる。
また、バインダ樹脂7によって磁性粉6同士を結着して固定した成形体であるコア体3であれば、コンプレッション焼結体に比べて耐衝撃性に優れる。その結果、例えば、磁気シールド部32を、厚さが0.5mm以下の薄板状に成形するといったことも容易に実現できる。コア体3全体の小型化も容易に実現できる。コンプレッション焼結体に比べて形状自由度も格段に向上する。その結果、充電器2の小型化も容易になる。
コイル4の内側空間4aに充填した磁性粉をバインダ樹脂で固定して成形されたセンターコア部31を、送電コイル本体4の内側の軟磁性体として機能させる構成により、高い送電効率が得られるといった、利点もある。
また、バインダ樹脂7によって磁性粉6同士を結着して固定した成形体であるコア体3であれば、コンプレッション焼結体に比べて耐衝撃性に優れる。その結果、例えば、磁気シールド部32を、厚さが0.5mm以下の薄板状に成形するといったことも容易に実現できる。コア体3全体の小型化も容易に実現できる。コンプレッション焼結体に比べて形状自由度も格段に向上する。その結果、充電器2の小型化も容易になる。
コイル4の内側空間4aに充填した磁性粉をバインダ樹脂で固定して成形されたセンターコア部31を、送電コイル本体4の内側の軟磁性体として機能させる構成により、高い送電効率が得られるといった、利点もある。
送電コイルが組み込まれる電子機器としては、無接点式充電器に限定されない。
また、本発明に係る送電コイルの用途は、無接点式充電に限定されるものではなく、本発明に係る送電コイルは、無接点式送電に広く適用できるものである。
本発明に係る送電コイルは、電磁誘導により、無接点方式で、受電コイル側の電子回路に電力を送電するようになっている無接点式電力伝送システムに広く適用できる。この点、送電コイルが組み込まれる電子機器としては、例えば、送電コイルと受電コイルとが組み込まれるものであっても良い。
また、本発明に係る送電コイルの用途は、無接点式充電に限定されるものではなく、本発明に係る送電コイルは、無接点式送電に広く適用できるものである。
本発明に係る送電コイルは、電磁誘導により、無接点方式で、受電コイル側の電子回路に電力を送電するようになっている無接点式電力伝送システムに広く適用できる。この点、送電コイルが組み込まれる電子機器としては、例えば、送電コイルと受電コイルとが組み込まれるものであっても良い。
1…送電コイル、2…無接点式充電器、3…コア体、31…センターコア部、32…磁気シールド部、32a…底板部、32b…側壁部、4…送電コイル本体(一次コイル)、5…無接点充電式機器、6…磁性粉、7…バインダ樹脂、8…成形体、9…中子、11…成形型、12…入れ子。
Claims (11)
- 送電コイルと、該送電コイルに磁気的に結合される受電コイルとによって、電磁誘導により、無接点方式で、受電コイル側の電子回路に電力を送電する無接点式電力伝送システムの送電コイルであって、
送電コイル本体(4)と、該送電コイル本体の内側に設けられるセンターコア部(31)及び該センターコア部から突出し前記送電コイル本体の外側に設けられる磁気シールド部(32)を有するコア体(3)とを具備してなり、
前記コア体は、前記センターコア部と前記磁気シールド部とが、磁性粉(6)をバインダ樹脂(7)で固定してなる成形体によって一体に形成された一部品になっていることを特徴とする送電コイル(1)。 - 前記磁気シールド部が、前記センターコア部の磁性粉とは異なる磁性粉で形成されていることを特徴とする請求項1記載の送電コイル。
- 前記センターコア部を形成する磁性粉がフェライト、前記磁気シールド部を形成する磁性粉が純鉄であることを特徴とする請求項2記載の送電コイル。
- 前記バインダ樹脂として、接着性樹脂を用いていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の送電コイル。
- 前記バインダ樹脂が、エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項4記載の送電コイル。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の送電コイルを内蔵してなることを特徴とする無接点式充電器(2)。
- 請求項6記載の無接点式充電器と、受電コイル及び前記無接点式充電器によって充電されるバッテリーを備える機器とからなる無接点充電式機器(5)。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の送電コイルを製造する方法であって、
成形型内に入れた磁性粉をバインダ樹脂で固定して前記コア体の前記磁気シールド部を成形した後、前記磁気シールド部上に空芯コイルを配置し、前記空芯コイルの内側に充填した磁性粉をバインダ樹脂で固定することで、前記磁気シールド部と一体のセンターコア部を成形することを特徴とする送電コイルの製造方法。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の送電コイルを製造する方法であって、
成形型内に入れた磁性粉をバインダ樹脂で固定して、前記センターコア部及び前記磁気シールド部を有する前記コア体を成形した後、前記コア体の前記センターコア部に空心コイルを外挿することを特徴とする送電コイルの製造方法。 - 前記バインダ樹脂が熱硬化性樹脂であり、前記磁気シールド部の成形及び前記センターコア部の成形では、硬化前の液状の前記熱硬化性樹脂を混入させた磁性粉を加熱して前記熱硬化性樹脂を硬化させることで、磁性粉をバインダ樹脂で固定することを特徴とする請求項8又は9記載の送電コイルの製造方法。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の送電コイルと、該送電コイルに磁気的に結合される受電コイルとを具備し、電磁誘導により、無接点方式で、受電コイル側の電子回路に電力を送電するようになっていることを特徴とする無接点式電力伝送システム。
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