JP2008210862A - 穴明き防磁シート付きコイルとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】防磁シートと重ね合わせたコイルの電送特性を損なうことなく、温度センサー設置用の空隙をコイルの中心部に設けた、無接点充電台用送電コイルとして好適な穴明き防磁シート付きコイルの提供。
【解決手段】中央部に穴のある防磁シートと、コイルとを重ね合わせ、これらの周囲を樹脂被覆で覆ってなり、中央部に穴のあることを特徴とする穴明き防磁シート付きコイル。中央部に穴のある防磁シートと、コイルとを用意し、次いで、中心部に管状隔壁を有する成形型内に、該管状隔壁に穴を通して前記防磁シートとコイルとを入れ、両者を重ね合わせ、次いで、成形型内に熱硬化性樹脂からなる粉体樹脂を充填し、次いで、成形型内を加熱して粉体樹脂を硬化させることを特徴とする穴明き防磁シート付きコイルの製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、電磁誘導方式による無接点方式電力伝送システムにおいて送電側の無接点充電台用の送電コイルとして好適な穴明き防磁シート付きコイルとその製造方法に関する。

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。この無接点充電式機器に用いられる送電コイル、受電コイル、電子キーシステム用アンテナコイルなどの、電子機器用コイルとしては、表面に樹脂絶縁層が形成されたもの（樹脂外装付きコイル）を採用することが一般的である（例えば、特許文献１〜４参照。）。
そして、この樹脂外装付きコイルの樹脂外装を形成する方法として、従来、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂の粉体を利用した、流動浸漬法、静電スプレー法などが、広く採用されている。
特開平５−２５８９４１号公報 特開平６−３０２２２１号公報 特開２００５−１３６３４２号公報 特開２００５−１３７１７３号公報

携帯電話などの電磁誘導による無接点方式電力伝送では、送電コイルが内蔵された無接点充電台に、受電コイルが内蔵された携帯電話などの機器を装着して充電を行う。この場合、無接点充電台の送電コイルには、外部金属体の影響を遮断し、電送効率を良くするため、防磁シートを貼り合わせた防磁シート付きコイルが用いられる。

この無接点充電台では、部品異常等による内部発熱が発生した時、早期に異常を検知し、電気の遮断を行うため、温度センサーを送電コイルの中心に組み込むことが要求されている。しかし、従来の防磁シート付きコイルは、単なる平坦な防磁シートにコイルを接合したものであり、中央部に貫通穴が設けられていないため、送電コイルの中心に温度センサーを設置することが困難であった。

本発明は、前記事情に鑑みてなされ、防磁シートと重ね合わせたコイルの電送特性を損なうことなく、温度センサー設置用の空隙をコイルの中心部に設けた、無接点充電台用送電コイルとして好適な穴明き防磁シート付きコイルの提供を目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、中央部に穴のある防磁シートと、コイルとを重ね合わせ、これらの周囲を樹脂被覆で覆ってなり、中央部に穴のあることを特徴とする穴明き防磁シート付きコイルを提供する。

また本発明は、中央部に穴のある防磁シートと、コイルとを用意し、
次いで、中心部に管状隔壁を有する成形型内に、該管状隔壁に穴を通して前記防磁シートとコイルとを入れ、両者を重ね合わせ、
次いで、成形型内に熱硬化性樹脂からなる粉体樹脂を充填し、
次いで、成形型内を加熱して粉体樹脂を硬化させ、中央部に穴のある防磁シート付きコイルが樹脂被覆で覆われた穴明き防磁シート付きコイルを得ることを特徴とする穴明き防磁シート付きコイルの製造方法を提供する。

本発明の穴明き防磁シート付きコイルの製造方法において、前記防磁シートは、磁性粉体がバインダーとともにプレス成形されてなるものであることが好ましい。

本発明の穴明き防磁シート付きコイルの製造方法において、前記磁性材料は、Ｍｎ−Ｚｎフェライトが３０〜７０質量％、残部が鉄系磁性粉、ニッケル系磁性粉の組成であることが好ましい。

本発明の穴明き防磁シート付きコイルの製造方法において、前記バインダーが加熱硬化型エポキシ系樹脂であることが好ましい。

本発明の穴明き防磁シート付きコイルの製造方法において、前記粉体樹脂が、加熱硬化型エポキシ系樹脂であることが好ましい。

本発明の穴明き防磁シート付きコイルは、中央部に穴のある防磁シートと、コイルとを重ね合わせ、これらの周囲を樹脂被覆で覆ってなり、中央部に穴のあるものなので、防磁シートと重ね合わせたコイルの電送特性を損なうことなく、温度センサー設置用の空隙をコイルの中心部に設けた、無接点充電台用送電コイルとして好適な穴明き防磁シート付きコイルを提供することができる。

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及び図２は、本発明の穴明き防磁シート付きコイルの一実施形態を示す図であり、図１は穴明き防磁シート付きコイル１６の断面図、図２は斜視図である。

本実施形態の穴明き防磁シート付きコイル１６は、中央部に穴のある穴明き防磁シート１０と、コイル１１とを重ね合わせ、これらの周囲を樹脂被覆１８で覆ってなり、中央部に穴１７を有することを特徴としている。

本実施形態の穴明き防磁シート付きコイル１６は、中央部に穴１７（貫通穴）を有しているものなので、防磁シート１０と重ね合わせたコイル１１の電送特性を損なうことなく、この穴１７を温度センサー設置用の空隙として用いることができるので、無接点充電台用送電コイルとして好適に用いられる。この穴明き防磁シート付きコイル１６を無接点充電台に送電コイルとして用いる場合、穴１７を通して温度センサーをコイル１１の中央に設置しておくことで、部品異常等による内部発熱が発生した時、早期に異常を検知し、電気の遮断を行うことができる。

次に、本発明の穴明き防磁シート付きコイルの製造方法の実施形態を説明する。
図３〜図８は、本発明の穴明き防磁シート付きコイルの製造方法の一実施形態を、工程順に示す断面図である。これらの図中、符号１は下型、１Ａは凸部、２は上型、２Ａは凹部、３は第１中間型、４は第２中間型、５は粉体材料、５Ａは予備加圧体、６は擦り切り板、７は治具受け板、８はシート受け皿、９はシート成形体、９Ａは穴、１０は穴明き防磁シート、１１はコイル、１２は粉体樹脂、１３は成形型、１４は筒状隔壁、１５は穴である。

（穴明き防磁シートの製造に使用する成形型）
本実施形態では、図３に示すように、下型１と、成形するべき磁性シートの形状に対応したキャビティが設けられ、該下型１の上面に順に重ねられた第１中間型３及び第２中間型４と、これらの中間型３，４のキャビティ内に挿入される押圧部を有し、下型１に対して昇降可能に設けられた上型２とを有する成形装置を用いている。この成形装置において、下型１の中央部には、凸部１Ａが設けられ、上型２の該凸部１Ａに対応する押圧面には、凸部１Ａが嵌入される凹部２Ａが設けられている。下型１の凸部１Ａの突出高さは、第１中間型３の厚さと等しくされている。中間型３，４のキャビティ形状及び上型２の押圧部形状を変更することで、円形、楕円形、長丸形、三角形、正方形や長方形などの四辺形、五角以上の多角形などの種々の形状及び厚みを有する磁性シートを製造できる。

（粉体材料）
本発明の製造方法において、穴明き防磁シートの材料として、磁性粉体とバインダーとを少なくとも含む粉体材料が用いられる。

磁性材料としては、フェライト系磁性粉、鉄系磁性粉、ニッケル系磁性粉、コバルト系磁性粉などが挙げられ、これらを１種又は２種以上を混合した磁性粉体を用いることができる。本発明において、好ましい磁性粉体としては、Ｍｎ−Ｚｎフェライトが３０〜７０質量％、残部が鉄系磁性粉、ニッケル系磁性粉の組成を持つ磁性粉体が挙げられ、さらにＭｎ−Ｚｎフェライトが４０〜６０質量％、鉄系磁性粉が６０〜４０質量％の組成のものが好ましい。

バインダーとしては、エポキシ系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、フェノール樹脂などが挙げられ、特に、加熱硬化型エポキシ系樹脂が好ましい。
このバインダーの配合量は、粉体材料全量の１／２０〜１／４０質量の範囲、特に１／３０質量程度が好ましい。

（粉体材料充填工程）
本実施形態において、穴明き防磁シートを製造する場合、まず、図３に示すように、成形装置の上型２を上昇させ、第１中間型３及び第２中間型４に設けられたキャビティ内に、前述した粉体材料を適量充填する。粉体材料は、予め十分に混合しておく必要がある。

（予備加圧工程）
次に、図４に示すように、上型２をその先端面が第１中間型上面よりも上位にある予備加圧位置まで下降させ、上型２をエアープレスで押し、擦り切り可能な固さの予備加圧体５Ａを作製する予備加圧工程を行う。この予備加圧工程のプレス圧力は、５０〜２００ｋｇの範囲とするのが好ましい。このプレス圧力が前記範囲未満であると、予備加圧体５Ａが充分に固化せず、次工程で第２中間型４を外した際に崩れやすくなる。またプレス圧力が前記範囲を超えると、予備加圧体５Ａが固くなってしまい、擦り切りが困難になる。
この予備加圧工程において、下型１の中央に設けた凸部１Ａの部分は、粉体材料が凹部２Ａ内に逃げるため、殆ど加圧されない。

（擦り切り工程）
次に、図５に示すように、上型２を上昇させ、さらに第２中間型４を取り外し、第１中間型３の上面を擦り切り面として予備加圧体５Ａの上部を擦り切り板６のエッジで擦り切り、所定の厚さに揃える擦り切り工程を行う。
この擦り切り工程において、下型１の凸部１Ａに載った粉体材料は全て削り取られ、擦り切り後、凸部１Ａの先端面が露出することが好ましい。

（プレス成形工程）
次に、図６に示すように、第１中間型３上に第２中間型４をセットし、上型２を下降させ、予備加圧体５Ａを高圧プレスし、中央に穴９Ａのある成形シート９を作製するプレス成形工程を行う。このプレス成形工程におけるプレス圧力は、直径５０ｍｍの防磁シートの場合、２０〜１００ｔの範囲が好ましい。このプレス圧力が２０ｔ未満であると、得られる防磁シートの透磁率が低下して磁気シールド性能が低下する。一方、プレス圧力が１００ｔを超えると、成形体が型からはみ出し易くなる。

（成形シートの離型）
次に、図７に示すように、下型１を外し、第１中間型３の端部を治具受け板７で支持した状態で、エアープレスにセットし、中央に穴９Ａのある成形シート９を下方に配置したシート受け皿８上に落として離型する。

（アニール工程）
次に、前記のように得られた成形シート９を、恒温槽（図示せず）に入れ、加熱することで、バインダーとして加えた樹脂を硬化させるアニール工程を行う。このアニール工程の温度及び処理時間は、バインダーとして使用する樹脂の種類に応じて適宜設定され、前述した加熱硬化型エポキシ系樹脂の場合には、加熱温度１００〜１８０℃の範囲、加熱時間０．５〜２時間程度が好ましい。アニール処理後、中央部に穴のある穴明き防磁シート１０が製造される。

（穴明き防磁シート付きコイルの成形工程）
次に、前記のように製造した穴明き防磁シート１０と、別途用意したコイル１１とを用い、穴明き防磁シート付きコイルの成形工程を行う。この工程では、図８に示すように、中央部に管状隔壁１４を有する成形型１３を用いて実施することができる。このコイル１１としては、筒状であればよく、特に限定されず、無接点充電台用送電コイルとして好適なコイルを適宜選択して用いることができる。

本工程は、まず、中心部に管状隔壁１４を有する成形型１３内に、該管状隔壁１４に穴を通して前記穴明き防磁シート１０とコイル１１とを入れ、両者を重ね合わせる。
次に、成形型１３内に熱硬化性樹脂からなる粉体樹脂１２を隙間無く充填する。この粉体樹脂１２としては、加熱硬化型エポキシ系樹脂が好ましい。

次に、成形型１３内を加熱し、粉体樹脂１２を硬化させる。この加熱条件は、加熱温度９０〜１５０℃の範囲、加熱時間１０分〜３０分程度が好ましい。
加熱後、成形型１３から穴明き防磁シート付きコイルを取り出す。

本製造方法では、穴明き防磁シート１０と中心部に管状隔壁１４を有する成形型１３とを用いることによって、図１に示す穴明き防磁シート付きコイル１６を効率よく製造することができる。

本発明の穴明き防磁シート付きコイルの第１実施形態を示す断面図である。 本発明の穴明き防磁シート付きコイルの第１実施形態を示す斜視図である。 本発明による製造方法の一実施形態における粉体材料充填工程を示す断面図である。 同じく予備加圧工程を示す断面図である。 同じく予備加圧体の擦り切り工程を示す断面図である。 同じくプレス成形工程を示す断面図である。 同じく成形シートの離型工程を示す断面図である。 同じく穴明き防磁シート付きコイルの成形工程を示す断面図である。

符号の説明

１…下型、１Ａ…凸部、２…上型、２Ａ…凹部、３…第１中間型、４…第２中間型、５…粉体材料、５Ａ…予備加圧体、６…擦り切り板、７…治具受け板、８…シート受け皿、９…シート成形体、９Ａ…穴、１０…穴明き防磁シート、１１…コイル、１２…粉体樹脂、１３…成形型、１４…筒状隔壁、１５…穴、１６…穴明き防磁シート付きコイル、１７…穴、１８…樹脂被覆。

Claims (6)

1. 中央部に穴のある防磁シートと、コイルとを重ね合わせ、これらの周囲を樹脂被覆で覆ってなり、中央部に穴のあることを特徴とする穴明き防磁シート付きコイル。
2. 中央部に穴のある防磁シートと、コイルとを用意し、
   次いで、中心部に管状隔壁を有する成形型内に、該管状隔壁に穴を通して前記防磁シートとコイルとを入れ、両者を重ね合わせ、
   次いで、成形型内に熱硬化性樹脂からなる粉体樹脂を充填し、
   次いで、成形型内を加熱して粉体樹脂を硬化させ、中央部に穴のある防磁シート付きコイルが樹脂被覆で覆われた穴明き防磁シート付きコイルを得ることを特徴とする穴明き防磁シート付きコイルの製造方法。
3. 前記防磁シートは、磁性粉体がバインダーとともにプレス成形されてなるものであることを特徴とする請求項２に記載の穴明き防磁シート付きコイルの製造方法。
4. 前記磁性材料は、Ｍｎ−Ｚｎフェライトが３０〜７０質量％、残部が鉄系磁性粉、ニッケル系磁性粉の組成であることを特徴とする請求項３に記載の穴明き防磁シート付きコイルの製造方法。
5. 前記バインダーが加熱硬化型エポキシ系樹脂であることを特徴とする請求項３又は４に記載の穴明き防磁シート付きコイルの製造方法。
6. 前記粉体樹脂が、加熱硬化型エポキシ系樹脂であることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の穴明き防磁シート付きコイルの製造方法。

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