JP2010283263A - Non-contact power transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯型電子機器や接触による給電が難しい環境下で用いられる電子機器に、電磁誘導により非接触で電力を送受信する機能を有する非接触電力伝送装置に係り、特に電力送信コイルと電力受信コイル間の高効率化を必要とする非接触電力伝送装置に関するものである。 The present invention relates to a non-contact power transmission apparatus having a function of transmitting and receiving power in a non-contact manner by electromagnetic induction in a portable electronic device and an electronic device used in an environment where power supply by contact is difficult, and in particular, a power transmission coil and a power The present invention relates to a non-contact power transmission device that requires high efficiency between receiving coils.
近年、電子部品の小型化に伴い、携帯電話や携帯型音楽プレーヤー等に代表される携帯電子機器は、小型化や軽量化が図られ、広く普及してきている。一般的に、携帯電子機器の二次電池への充電は、携帯電子機器の充電端子と充電装置の充電台(クレードル)に設置してある充電端子を接触させて電気的に接続し、充電台から電力を供給して内蔵する二次電池に充電する方式がとられる。 In recent years, with the miniaturization of electronic components, portable electronic devices typified by mobile phones and portable music players have been widely spread due to the reduction in size and weight. In general, the charging of a secondary battery of a portable electronic device is performed by bringing the charging terminal of the portable electronic device into contact with the charging terminal installed on the charging stand (cradle) of the charging device and electrically connecting the charging terminal. A method of charging power to the built-in secondary battery is adopted.
充電端子同士を接触して接続する充電方式では、充電端子の汚れや、充電端子間への異物侵入により充電ができない場合があるので、最近は電磁誘導の原理を利用した非接触の電力供給方式が多く使用されており、これに用いる非接触電力伝送装置の需要が増加している。 In the charging method in which the charging terminals are connected in contact with each other, charging may not be possible due to contamination of the charging terminals or foreign object intrusion between the charging terminals, so recently a non-contact power supply method using the principle of electromagnetic induction Are often used, and the demand for non-contact power transmission devices used therefor is increasing.
電磁誘導を用いた非接触電力供給では、近接に配置されている他のデバイスへの影響を無くすため、近傍磁界ノイズや伝導ノイズを抑制する必要がある。このようなノイズ対策を施した非接触電力伝送装置は、例えば特許文献1に開示されており、高透磁率磁性層と低透磁率磁性層をコイル背面に積層することにより伝送効率を上げてノイズを出にくくする構成が記載されている。 In non-contact power supply using electromagnetic induction, it is necessary to suppress near magnetic field noise and conduction noise in order to eliminate the influence on other devices arranged in the vicinity. A non-contact power transmission device with such noise countermeasures is disclosed in, for example, Patent Document 1, and increases the transmission efficiency by laminating a high-permeability magnetic layer and a low-permeability magnetic layer on the back surface of a coil to reduce noise. The structure which makes it hard to come out is described.
従来の非接触電力伝送装置では、第一のコイルと第二のコイルで、非接触での電力伝送のみを行っていたので、他に通信用の例えばRFID通信用のアンテナを設ける必要があり、特に第二のコイルを設置する小型携帯機器の小型化を十分に図ることができなかった。また、従来の磁性体によるノイズ対策が十分と言えなかった。 In the conventional non-contact power transmission device, since only the non-contact power transmission is performed by the first coil and the second coil, it is necessary to provide an antenna for communication, for example, RFID communication, In particular, it has not been possible to sufficiently reduce the size of a small portable device in which the second coil is installed. Moreover, it cannot be said that noise countermeasures using conventional magnetic materials are sufficient.
そこで本発明は、上記のような従来の技術課題を解決し、電力伝送効率と信号通信距離が改善され、伝導ノイズ及び近傍磁界ノイズが抑制される、小型化対応が出来る電力伝送装置を目的とする。 Therefore, the present invention aims to solve the conventional technical problems as described above, improve the power transmission efficiency and signal communication distance, suppress conduction noise and near magnetic field noise, and aim at a power transmission device capable of miniaturization. To do.
上記の問題を解決するために、本発明は、第一のコイルと第二のコイルに対向する側とは反対の第一のコイルと第二のコイル面に、2つ以上の磁性体を配置し、第一のコイルと、第二のコイルで、電力送受信機能、信号送受信機能を兼ね備えた非接触電力伝送装置である。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention has two or more magnetic bodies arranged on the first coil and the second coil surface opposite to the side facing the first coil and the second coil. The first coil and the second coil are non-contact power transmission devices having a power transmission / reception function and a signal transmission / reception function.
すなわち、本発明によれば、第一のコイルと、前記第一のコイルに対向配置された第二のコイルに電力を伝送する非接触電力伝送装置であって、前記第一のコイルと前記第二のコイルに対向する側とは反対の前記第一のコイルと前記第二のコイルの面に、少なくとも2つ以上の磁性体を配置し、前記第一のコイルと前記第二のコイルは前記電力を伝送する機能と信号を送受信する機能を兼ね備えたことを特徴とする非接触電力伝送装置が得られる。 That is, according to the present invention, there is provided a non-contact power transmission device that transmits power to a first coil and a second coil disposed opposite to the first coil, wherein the first coil and the first coil At least two or more magnetic bodies are arranged on the surfaces of the first coil and the second coil opposite to the side facing the second coil, and the first coil and the second coil are A non-contact power transmission device having a function of transmitting power and a function of transmitting and receiving signals can be obtained.
すなわち、本発明によれば、前記磁性体は、複素比透磁率実部200以上または飽和磁束密度4000G以上を有する第一の磁性体と、複素比透磁率実部100以上200以下かつ複素比透磁率虚部10以下の第二の磁性体と、複素比透磁率虚部10以上の第三の磁性体のいずれか少なくとも2つ以上の磁性体により構成されていることを特徴とする非接触電力伝送装置が得られる。
That is, according to the present invention, the magnetic body includes a first magnetic body having a complex relative permeability real part 200 or more or a saturation magnetic flux density of 4000 G or more, a complex relative permeability
すなわち、本発明によれば、前記第一の磁性体、前記第二の磁性体、前記第三の磁性体のいずれか少なくとも2つ以上の磁性体の配置は、積層されたものであることを特徴とする非接触電力伝送装置が得られる。 That is, according to the present invention, the arrangement of at least two of the first magnetic body, the second magnetic body, and the third magnetic body is laminated. A characteristic contactless power transmission device is obtained.
すなわち、本発明によれば、前記第一の磁性体、前記第二の磁性体、前記第三の磁性体のいずれか少なくとも2つ以上の磁性体の配置は、リング状に形成した磁性体を同一平面で同心円状に配置した構成であることを特徴とする非接触電力伝送装置が得られる。 That is, according to the present invention, the arrangement of at least two of the first magnetic body, the second magnetic body, and the third magnetic body is a magnetic body formed in a ring shape. A non-contact power transmission apparatus characterized by being concentrically arranged on the same plane can be obtained.
すなわち、本発明によれば、前記第一の磁性体、前記第二の磁性体、前記第三の磁性体は、シート状に形成されたもの、または、メッキ、蒸着、スパッタリング、により作成されたことを特徴とする非接触電力伝送装置が得られる。 That is, according to the present invention, the first magnetic body, the second magnetic body, and the third magnetic body are formed in a sheet shape, or formed by plating, vapor deposition, or sputtering. A non-contact power transmission apparatus characterized by the above can be obtained.
すなわち、本発明によれば、前記第一の磁性体は、扁平形状を有する扁平状の軟磁性粉末とシロキサン結合(Si−O−Si)を有するシリコーンレジンを混合し、かつ、面内に磁化容易方向を有することを特徴とする非接触電力伝送装置が得られる。 That is, according to the present invention, the first magnetic body is a mixture of a flat soft magnetic powder having a flat shape and a silicone resin having a siloxane bond (Si—O—Si), and is magnetized in the plane. A non-contact power transmission device having an easy direction can be obtained.
すなわち、本発明によれば、前記第二の磁性体は、結晶粒径2μm以下のフェライト粉末を焼成して作成し、かつ、回転磁化範囲の強磁化を有することを特徴とする非接触電力伝送装置が得られる。 That is, according to the present invention, the second magnetic body is produced by firing a ferrite powder having a crystal grain size of 2 μm or less, and has strong magnetization in a rotational magnetization range. A device is obtained.
すなわち、本発明によれば、前記第三の磁性体は、熱収縮性を有する樹脂中に磁性体粉末を混入した複合磁性体から成ることを特徴とする非接触電力伝送装置が得られる。 That is, according to the present invention, there can be obtained a non-contact power transmission device characterized in that the third magnetic body is composed of a composite magnetic body in which a magnetic powder is mixed in a heat-shrinkable resin.
すなわち、本発明によれば、前記第三の磁性体は、少なくとも第一鉄イオンを含む反応液を基体に接触させる工程と、少なくとも酸化剤を含んだ酸化液を基体に接触させる工程と、前記反応液、酸化液の内磁性体生成に寄与しない残分を基体から除去する工程とから作成されることを特徴とする非接触電力伝送装置が得られる。 That is, according to the present invention, the third magnetic body comprises a step of bringing a reaction solution containing at least ferrous ions into contact with the substrate, a step of bringing an oxidation solution containing at least an oxidizing agent into contact with the substrate, A non-contact power transmission device is obtained which is formed from a step of removing from the substrate a residue that does not contribute to the generation of the inner magnetic substance of the reaction solution and the oxidizing solution.
すなわち、本発明によれば、第一のコイルと、前記第一のコイルに対向配置された第二のコイルに電力を伝送する非接触電力伝送装置であって、前記第一のコイルと前記第二のコイルに対向する側とは反対の前記第一のコイルと前記第二のコイルの面に、複素比透磁率実部200以上または飽和磁束密度4000G以上を有する磁性体を配置し、前記第一のコイルと前記第二のコイルは前記電力を伝送する機能と信号を送受信する機能を兼ね備えたことを特徴とする非接触電力伝送装置が得られる。 That is, according to the present invention, there is provided a non-contact power transmission device that transmits power to a first coil and a second coil disposed opposite to the first coil, wherein the first coil and the first coil A magnetic body having a complex relative permeability real part 200 or more or a saturation magnetic flux density 4000 G or more is disposed on the surfaces of the first coil and the second coil opposite to the side facing the second coil, and the first coil One coil and the second coil have a function of transmitting the electric power and a function of transmitting and receiving a signal.
すなわち、本発明によれば、前記第一のコイルを備えてなる非接触電力伝送装置を構成する充電装置が得られる。 That is, according to this invention, the charging device which comprises the non-contact electric power transmission apparatus provided with said 1st coil is obtained.
すなわち、本発明によれば、前記第二のコイルを備えてなる非接触電力伝送装置を構成する携帯端末機器が得られる。 That is, according to this invention, the portable terminal device which comprises the non-contact electric power transmission apparatus provided with said 2nd coil is obtained.
前記第一のコイル、前記第二のコイルは、平板型のコイルを用いることにより、小型化、高効率化を図ることが好ましい。 The first coil and the second coil are preferably reduced in size and efficiency by using flat-plate coils.
前記第一のコイル、前記第二のコイル、前記磁性体は同じような大きさで構成されることが効率的に好ましいが、それぞれが、大きさの構成が変わっても対応することが出来るのは明白である。 The first coil, the second coil, and the magnetic body are preferably configured to have the same size, but each can cope with a change in size configuration. Is obvious.
本発明により、前記第一のコイルと前記第二のコイルに対向する側とは反対面に、少なくとも2つ以上の磁性体をそれぞれ配置することで、電力伝送効率とデータ通信特性を共に低下させることなく、伝導ノイズと近傍磁界ノイズを抑制することができる。 According to the present invention, the power transmission efficiency and the data communication characteristics are both lowered by disposing at least two or more magnetic bodies on the opposite surfaces of the first coil and the second coil. Therefore, conduction noise and near magnetic field noise can be suppressed.
さらに、第一のコイルと第二のコイルは電力送受信機能と信号送受信機能を兼ね備えており、電力伝送と切り分ける回路を使用して、同様の方法でRFID等の信号の送受信も行っている。同じ周波数で、電力の送受信と、RFID等の信号送受信の両方を可能としており、部品数を大きく増やすことなく、組立工程の簡素化、低コスト化、小型効率化を行うことが可能である。 Furthermore, the first coil and the second coil have both a power transmission / reception function and a signal transmission / reception function, and signals such as RFID are transmitted and received in a similar manner using a circuit that separates power transmission. Both power transmission / reception and signal transmission / reception such as RFID can be performed at the same frequency, and the assembly process can be simplified, the cost can be reduced, and the size can be reduced without increasing the number of components.
よって本発明を行うことで、電力伝送効率と信号通信距離が改善され、伝導ノイズ及び近傍磁界ノイズが抑制される、小型化対応が出来る電力伝送装置の提供が可能になる。 Therefore, by carrying out the present invention, it is possible to provide a power transmission device that can improve the power transmission efficiency and the signal communication distance, suppress conduction noise and near magnetic field noise, and can be reduced in size.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の非接触電力伝送装置の構成図である。図2は、本発明の実施の形態1の非接触電力伝送装置の第一のコイルと第二のコイルと磁性体の構成を示した図で、図2(a)は概略図、図2(b)は断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a non-contact power transmission apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the first coil, the second coil, and the magnetic body of the contactless power transmission device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 (a) is a schematic diagram, and FIG. b) is a sectional view.
図1の構成図に示す非接触電力伝送装置10は、第一のコイルを有する第一の筺体14に、電力伝送と信号伝送を行うための第一のコイル11と、前記第一のコイル11による電力伝送、信号伝送の送受信を切替える第一の送受信回路19と、電力伝送用の電源回路16と、信号伝送用の第一の信号通信回路17が設置されている。第二のコイルを有する第二の筺体15に、電力伝送と信号伝送を行うための第二のコイル12と、前記第二のコイル12による電力伝送、信号伝送の送受信を切替える第二の送受信回路20と、電力伝送用の充電制御回路21と充電用の二次電池22と、信号伝送用の第二の信号通信回路18を設置されている。
A non-contact
非接触電力伝送装置の第一のコイルを有する第一の筺体は、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換する手段を備え、第二のコイルを有する第二の筺体は、磁気エネルギーを電気エネルギーに変換する手段を備えている。以上のようにして、電力の伝送が行われる。また、電力伝送と切り分ける回路を使用して、RFID等の信号の送受信も行っている。同じ13.56MHzの周波数で、電力の伝送と、RFID等の信号の送受信の両方を可能としている。 The first housing having the first coil of the contactless power transmission device includes means for converting electrical energy into magnetic energy, and the second housing having the second coil converts magnetic energy into electrical energy. Means. Power transmission is performed as described above. In addition, signals such as RFID are transmitted and received using a circuit that separates power transmission. Both the transmission of electric power and the transmission / reception of signals such as RFID are possible at the same 13.56 MHz frequency.
図2に示したように、銅線を巻き回して平板形状の平板型コイルを形成した第一のコイル31の背面に、第一の磁性体33a、第二の磁性体34a、第三の磁性体35aをそれぞれ円状に形成し積層して第一の磁性体層36として配置し、同様に銅線を巻き回して平板形状の平板型コイルを形成した第二のコイル32の背面に、第一の磁性体33b、第二の磁性体34b、第三の磁性体35bを円状に形成し積層して第二の磁性体層37を配置した構造である。
As shown in FIG. 2, the first
第一の磁性体33a、33bは、伝送電力を上げるために、磁束密度を高くする必要があり、特性が複素比透磁率実部200以上または飽和磁束密度4000G以上を有したシート状の磁性体を使用する。第二の磁性体34a、34bは、データ通信距離を長くするために、伝播損失を減らし、磁束密度を高くする必要があり、特性が複素比透磁率実部100以上200以下かつ複素比透磁率虚部10以下のシート状の磁性体を使用する。また、第二の磁性体34a、34bは、この特性を満たす磁性体を実現するために、フェライト粉末を結晶粒径2μm以下に粒径微細化し、Snoek限界を伸張させ、透磁率の周波数特性を上げる。第三の磁性体35a、35bは、ノイズ対策としてコイル近傍に発生する近傍磁界を抑制し、かつ他のデバイスに伝導する不要な高調波ノイズを防ぐため、磁性体内を伝播する電磁界を磁性体の損失として抑制する必要から、特性が複素比透磁率虚部10以上を有している磁性体を使用する。
The first
このように、第一のコイルと第二のコイルの背面に磁性体を3層に配置した構造を示したが、磁性体の配置順を変えた構造でも良い。また、実装機器に応じて1層構造、または4層以上の構造でも良い。更に、第三の磁性体の配置は、第一の筺体14と第二の筺体15に設置されている回路上に配置した構造でも良い。また、本構造では、第一の磁性体33a、33bは同じ磁性体を使用したが、異なる磁性体を用いても良い。同様に第二の磁性体34a、34bは同じ磁性体でも、異なる磁性体でも良い。同様に第三の磁性体35a、35bは同じ磁性体でも、異なる磁性体でも良い。
Thus, although the structure which has arrange | positioned the magnetic body in three layers on the back surface of the 1st coil and the 2nd coil was shown, the structure which changed the arrangement | positioning order of a magnetic body may be sufficient. Further, a single-layer structure or a structure of four or more layers may be used depending on the mounted device. Further, the third magnetic body may be arranged on a circuit installed in the
本実施の形態では、第一のコイル31と第二のコイル32の形状を円形で説明したが、多角形等でも問題はない。それに従い、第一の磁性体層36、第二の磁性体層37も同様に形状を円形で説明したが、多角形等でも問題はない。
In the present embodiment, the shapes of the
第一のコイル31、第二のコイル32、第一の磁性体層36、第二の磁性体層37は同じような大きさで構成されるのが、効率的に優れている。第一のコイル31と第一の磁性体層36の方が、大きい構成の場合においては、効率が低下するが、第二のコイル32と第二の磁性体層37の大きさを第二の筺体15の大きさに合わせて小さくすることができる。また、第二の筺体15を変更したときの場合、いろいろな第二の筺体15に対応することが出来ることとなり、第一の筺体14と第二の筺体15の組合せが、限定されるわけではなく、第一の筺体14に対して複数の第二の筺体15が対応し、本発明の非接触電力伝送装置10が汎用性に富むことが可能となる。さらに、第一のコイルを備えてなる非接触電力伝送装置が、携帯電話等の携帯端末機器用の充電装置として用いられ、第二のコイルを備えてなる非接触電力伝送装置が、携帯電話等の携帯端末機器として用いられるなど、いろいろな応用が可能である。
It is efficient that the
(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2の非接触電力伝送装置の第一のコイルと第二のコイルと磁性体の構成を示した図で、図3(a)は概略図、図3(b)は断面図である。図3は、本発明の実施の形態2の非接触電力伝送装置の第一のコイルと第二のコイルと磁性体の構成を説明している。図3に示したように、銅線を巻き回して平板形状の平板型コイルを形成した第一のコイル41の背面に、第一の磁性体43a、第二の磁性体44a、第三の磁性体45aをリング状に形成かつ同一平面で同心円状の第一の磁性体環46として配置し、同様に銅線を巻き回して平板形状の平板型コイルを形成した第二のコイル42の背面に、第一の磁性体43b、第二の磁性体44b、第三の磁性体45bをリング状に形成かつ同一平面で同心円状の第二の磁性体環47を配置した構造である。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the first coil, the second coil, and the magnetic body of the contactless power transmission device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 3 (a) is a schematic diagram, and FIG. b) is a sectional view. FIG. 3 illustrates the configuration of the first coil, the second coil, and the magnetic body of the non-contact power transmission apparatus according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the first
このように、第一のコイルと第二のコイルの背面に磁性体をリング状に形成し、同一平面で同心円状に3重に配置することにより磁性体の厚みを薄くし、非接触電力伝送装置の薄型化した構造を示したが、磁性体の配置順を変えた構造でも良い。また、実装機器に応じて2重構造、または4重以上の構造でも良い。 In this way, the magnetic body is formed in a ring shape on the back surface of the first coil and the second coil, and the thickness of the magnetic body is reduced by arranging three layers concentrically on the same plane, so that contactless power transmission is possible. Although the thin structure of the device is shown, a structure in which the arrangement order of the magnetic bodies is changed may be used. Further, a double structure or a structure of four or more layers may be used depending on the mounted device.
このように、第一のコイル部と第二のコイル部の背面に磁性体をリング状に形成し、同一平面で同心円状に3重に配置した構造を示したが、磁性体の配置順を変えた構造でも良い。また、実装機器に応じて1重構造、または4重以上の構造でも良い。更に、第三の磁性体の配置は、第一の筺体14と第二の筺体15に設置されている回路上に配置した構造でも良い。また、本構造では、第一の磁性体43a、43bは同じ磁性体を使用したが、異なる磁性体を用いても良い。同様に第二の磁性体44a、44bは同じ磁性体でも、異なる磁性体でも良い。同様に第三の磁性体45a、45bは同じ磁性体でも、異なる磁性体でも良い。
As described above, the magnetic body is formed in a ring shape on the back surfaces of the first coil part and the second coil part, and the structure in which the magnetic bodies are arranged in a concentric triple on the same plane is shown. A changed structure may be used. Further, a single structure or a structure of four or more may be used depending on the mounted device. Further, the third magnetic body may be arranged on a circuit installed in the
本実施の形態では、第一のコイル41と第二のコイル42の形状を円形で説明したが、多角形等でも問題はない。それに従い、第一の磁性体環46、第二の磁性体環47も同様に形状を円形で説明したが、多角形等でも問題はない。
In the present embodiment, the shapes of the
第一のコイル41、第二のコイル42、第一の磁性体環46、第二の磁性体環47は同じような大きさで構成されるのが、効率的に優れている。第一のコイル41と第一の磁性体環46の方が、大きい構成の場合においては、効率が低下するが、第二のコイル42と第二の磁性体環47の大きさを第二の筺体15の大きさに合わせて小さくすることができる。また、第二の筺体15を変更したときの場合、いろいろな第二の筺体15に対応することが出来ることとなり、第一の筺体14と第二の筺体15の組合せが、限定されるわけではなく、第一の筺体14に対して複数の第二の筺体15が対応し、本発明の非接触電力伝送装置10が汎用性に富むことが可能となる。さらに、第一のコイルを備えてなる非接触電力伝送装置が、携帯電話等の携帯端末機器用の充電装置として用いられ、第二のコイルを備えてなる非接触電力伝送装置が、携帯電話等の携帯端末機器として用いられるなど、いろいろな応用が可能である。
It is efficient that the
以下、実施例を用いて詳述する。 Hereinafter, it explains in full detail using an Example.
上記各々の実施の形態のうち、図1及び図2に示した実施の形態1の非接触電力伝送装置の実施例について詳述する。先ず、第一のコイルとして、銅線を4ターン巻回した直径30mmの第一のコイル31、第二のコイル32を用いた。第一の磁性体33a、33bとして、Fe−Si−Al系合金を用い、平均アスペクト比30の扁平粉末を作製し、シリコーンレジンを含有量5wt.%混同して、厚み0.1mmの円形シート状に成型した磁性体を用いた。第二の磁性体34a、34bとして、NiZnフェライトを用い、粒径微細化し平均結晶粒径1.7μmの粉末を、厚み0.1mmの円形シート状に成型した磁性体を用いた。第三の磁性体35aとして、Fe−Si−Al系合金を用い、平均アスペクト比35の微細な扁平粉末を作製し、熱収縮性を有する塩素化ポリエチレン樹脂を含有量15wt.%混同して、厚み0.1mmの円形シート状に成型した磁性体を用いた。第三の磁性体35bとして、脱酸素イオン交換水中にFeCl2・4H2O、NiCl2・6H2O、ZnCl2を溶かした反応液と、脱酸素イオン交換水中にNaNO2とCH3COONH4を溶かした酸化液と用い、それぞれノズルにより噴射させて形成したNi0.2Zn0.3Fe2.5O4.0の平均組成を有する厚み0.003mmのメッキ膜を使用した。
Of the above embodiments, examples of the non-contact power transmission apparatus according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 will be described in detail. First, as the first coil, a
第一の磁性体33a、33bは、飽和磁束密度特性が5000Gを有している。第二の磁性体34a、34bは、複素比透磁率実部120と複素比透磁率虚部3の特性を有している。第三の磁性体35aは、複素比透磁率虚部24の特性を有している。
第三の磁性体35bは、複素比透磁率虚部20の特性を有している。
The first
The third
上記の要領により作製した、非接触電力伝送装置の実施例について、電力伝送効率、データ通信距離、ノイズ抑制効果を測定し、磁性体を配置する前の実施例と比較した。比較は、実施例の非接触電力伝送装置と同様に作成され、磁性体が第一のコイルと第二のコイルに設置されていない状態の非接触電力伝送装置とした。 About the Example of the non-contact electric power transmission apparatus produced by said point, the power transmission efficiency, the data communication distance, and the noise suppression effect were measured, and it compared with the Example before arrange | positioning a magnetic body. The comparison was made in the same manner as the non-contact power transmission device of the example, and a non-contact power transmission device in which the magnetic body was not installed in the first coil and the second coil.
図4は、本発明の非接触電力伝送装置の電力伝送効率測定結果を示すグラフである。発信器からの13.56MHzの正弦波信号を、パワーアンプを介して増幅し、第一のコイルに入力して励振させた。第二のコイルの出力端子間に50Ωの負荷抵抗を接続した第二のコイルを、第一のコイルに接触させて、その時の第二のコイルに発生する電流を、オシロスコープに接続した電流プローブにより測定し、実効出力電力を計算した。第一のコイルの実効入力電力との比から電力伝送効率を算出した。その結果、充電電力伝送効率については、第一の磁性体層36、第二の磁性体層37を配置する前と比較して、70%の効率が90%に向上した。
FIG. 4 is a graph showing the power transmission efficiency measurement result of the non-contact power transmission apparatus of the present invention. A 13.56 MHz sine wave signal from the transmitter was amplified via a power amplifier and input to the first coil to be excited. A second coil with a 50Ω load resistance connected between the output terminals of the second coil is brought into contact with the first coil, and the current generated in the second coil at that time is measured by a current probe connected to the oscilloscope. Measured and calculated effective output power. The power transmission efficiency was calculated from the ratio with the effective input power of the first coil. As a result, with respect to the charging power transmission efficiency, the efficiency of 70% was improved to 90% compared to before the first
図5は、本発明の非接触電力伝送装置の通信距離測定結果を示すグラフである。RFIDリーダ/ライタのアンテナとして、第一のコイルを用いて、13.56MHzのデータ信号を出力励振させた。RFID用のICチップと第二のコイルを接続し、第二のコイルをアンテナとした仮のRFIDカードを作成した。仮のRFIDカードが、第一のコイルをアンテナとしたRFIDリーダ/ライタと通信可能か、第一のコイルの距離を鉛直方向に離して行き、通信可能な最大距離を測定した。磁性体を配置した前の距離を100%として比較した。データ通信距離は、第一の磁性体層36、第二の磁性体層37を配置する前と比較して、105%に向上した。
FIG. 5 is a graph showing a communication distance measurement result of the non-contact power transmission apparatus of the present invention. As the RFID reader / writer antenna, a first coil was used to excite a 13.56 MHz data signal. A temporary RFID card was created by connecting the IC chip for RFID and the second coil, and using the second coil as an antenna. Whether the provisional RFID card can communicate with the RFID reader / writer using the first coil as an antenna, the distance of the first coil was moved in the vertical direction, and the maximum communicable distance was measured. The comparison was made assuming that the distance before the magnetic material is arranged is 100%. The data communication distance was improved to 105% compared to before the first
図6は、本発明の非接触電力伝送装置のノイズ抑制測定結果を示すグラフである。伝導ノイズ測定は、第一のコイルに本発明の磁性体を配置し、ネットワークアナライザより1mWの電力をマイクロプローブにより第一のコイルの片端に入力し、励振電力を与えた。第一のコイルの他端より透過電力の減衰を、ネットワークアナライザにより測定した。また、近傍磁界ノイズ測定は、第一のコイルに本発明の磁性体を配置し、ネットワークアナライザより1mWの電力をマイクロプローブにより第一のコイルの片端に入力し、励振電力を与えた。第一のコイルの他端を、50Ωの負荷抵抗にて終端し、第一のコイルの磁界をネットワークアナライザに接続した電界プローブを第一のコイルの高さ1mmに配置して透過電力として磁界結合量を測定した。磁性体を配置した前の同様の測定値を基準(0dB)として比較した。ノイズ抑制効果は、第一の磁性体層36を配置する前と比較して、携帯電話のRFアンテナ使用周波数である2GHzにおいて、伝導ノイズが2.3dB、近傍磁界ノイズが1dB抑制されることがわかった。 FIG. 6 is a graph showing noise suppression measurement results of the non-contact power transmission apparatus of the present invention. In the conduction noise measurement, the magnetic material of the present invention was placed in the first coil, and 1 mW of power was input from a network analyzer to one end of the first coil with a microprobe to give excitation power. The attenuation of transmitted power from the other end of the first coil was measured with a network analyzer. In the near magnetic field noise measurement, the magnetic material of the present invention was arranged in the first coil, and 1 mW of power was input from a network analyzer to one end of the first coil with a microprobe to give excitation power. The other end of the first coil is terminated with a load resistance of 50Ω, and an electric field probe in which the magnetic field of the first coil is connected to the network analyzer is arranged at a height of 1 mm of the first coil and magnetically coupled as transmitted power. The amount was measured. The same measured value before placing the magnetic material was compared as a reference (0 dB). The noise suppression effect is that conduction noise is suppressed by 2.3 dB and near magnetic field noise is suppressed by 1 dB at 2 GHz, which is the RF antenna usage frequency of the mobile phone, as compared with the case before the first magnetic layer is disposed. all right.
以上の測定結果より、本発明の非接触電力伝送装置の方が比較品より、電力伝送効率と信号通信距離が改善され、伝導ノイズ及び近傍磁界ノイズが抑制されることが分かる。 From the above measurement results, it can be seen that the non-contact power transmission apparatus of the present invention improves the power transmission efficiency and the signal communication distance, and suppresses conduction noise and near magnetic field noise, compared with the comparative product.
以上、実施例を用いて、本発明の実施の形態を説明した。実施例では、第一のコイルと第二のコイルの中空部の形状を略円形と略四角形で説明したが、多角形でも問題はない。また、凸部を有する磁性体の凸部断面も略円形と略四角形で説明したが、多角形でも問題ない。要するに、本発明は、この実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしうるであろう各種変更、修正もまた本発明に含まれる。 The embodiments of the present invention have been described above using the examples. In the embodiments, the shapes of the hollow portions of the first coil and the second coil have been described as a substantially circular shape and a substantially quadrangular shape, but there is no problem with a polygonal shape. Moreover, although the convex part cross section of the magnetic body which has a convex part was demonstrated with the substantially circular shape and the substantially square shape, it is satisfactory even if it is a polygon. In short, the present invention is not limited to this embodiment, and design changes within a range not departing from the gist of the present invention are included in the present invention. That is, various changes and modifications that can be naturally made by those skilled in the art are also included in the present invention.
以上、実施例を用いて、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。 The embodiments of the present invention have been described above using the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and the present invention is not limited to the scope of the present invention. Included in the invention. That is, various changes and modifications that can be naturally made by those skilled in the art are also included in the present invention.
本発明の非接触充電装置は、携帯電話、ヘッドセット、デジタルカメラ、デジタルビデオ等の携帯機器に利用することができる。また、自動車やバス等、大電力が必要な充電にも応用可能である。 The non-contact charging device of the present invention can be used for portable devices such as a mobile phone, a headset, a digital camera, and a digital video. It can also be applied to charging that requires high power, such as cars and buses.
10 非接触電力伝送装置
11 第一のコイル
12 第二のコイル
14 第一の筺体
15 第二の筺体
16 電源回路
17 第一の信号通信回路
18 第二の信号通信回路
19 第一の送受信回路
20 第二の送受信回路
21 充電制御回路
22 二次電池
31 第一のコイル
32 第二のコイル
33a、33b 第一の磁性体
34a、34b 第二の磁性体
35a、35b 第三の磁性体
36 第一の磁性体層
37 第二の磁性体層
41 第一のコイル
42 第二のコイル
43a、43b 第一の磁性体
44a、44b 第二の磁性体
45a、45b 第三の磁性体
46 第一の磁性体環
47 第二の磁性体環
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