JP2012199504A - 非接触充電モジュール及び非接触充電機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】スリットの入った柔軟性を有する磁性シートを採用することによって磁性シートが破損してしまい電力伝送特性に悪影響を与えてしまうことを防止し、かつ非接触充電モジュールの電力伝送効率を大きく低下させることを防止することができる非接触充電モジュール及び非接触充電機器を提供することを目的とする。
【解決手段】磁性シートの一方の面にスリット33と縦横スリット36とを構成し、縦横スリット36が形成するスリット方向の少なくとも1方向がスリット33の延びる方向と平行であり、縦横スリット36のスリット33に平行なスリット36aの少なくとも1本以上がスリット33内に含まれることを特徴とする。
【選択図】図5
【解決手段】磁性シートの一方の面にスリット33と縦横スリット36とを構成し、縦横スリット36が形成するスリット方向の少なくとも1方向がスリット33の延びる方向と平行であり、縦横スリット36のスリット33に平行なスリット36aの少なくとも1本以上がスリット33内に含まれることを特徴とする。
【選択図】図5
Description
本発明は、渦巻状の銅線からなる平面コイル部と磁性シートとを有する非接触充電モジュール及び非接触充電機器に関する。
近年、本体機器を充電器で非接触充電することのできるものが多く利用されている。これは、充電器側に送電用コイル、本体機器側に受電用コイルを配し、両コイル間に電磁誘導を生じさせることにより充電器側から本体機器側に電力を伝送するものである。そして、上記本体機器として携帯端末機器等を適用することも提案されている。
この携帯端末機器等の本体機器や充電器に用いられる非接触充電モジュールは、薄型化や小型化が要望されるものである。この要望に応えるため、(特許文献1)のように、この種の非接触充電モジュールは送電用コイルや受電用コイルとしての平面コイル部と、磁性シートとを備えることが考えられる。また、磁性シートに関しては、(特許文献2)のようにスリットを入れて柔軟性を有するものがあった。
(特許文献1)に記載の非接触充電モジュールに採用されている磁性シートは、平板状の磁性シートであり、柔軟性を備えていないという課題があった。このため、非接触充電モジュールの取り扱い方により、磁性シートが破損してしまい、電力伝送特性に悪影響を与えてしまう。
このため、(特許文献2)に記載された、スリットを入れることで柔軟性を備えた磁性シートをこの種の非接触充電モジュールに搭載されることが検討されている。(特許文献2)に記載された磁性シートを非接触充電モジュールに採用すると、磁性シートは柔軟性を備えるようになるが、スリット群によって電力伝送効率が低下してしまう。
そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、スリットの入った柔軟性を有する磁性シートを採用することによって、磁性シートが破損してしまい電力伝送特性に悪影響を与えてしまうことを防止し、かつ非接触充電モジュールの電力伝送効率を大きく低下させることを防止することができる非接触充電モジュールを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明は、導線が巻回された平面コイル部と、平面コイル部のコイル面を載置し、平面コイル部のコイル面に対向するように設けられた磁性シートと、磁性シートに設けられ、平面コイル部の巻き始めの点から磁性シートの端部にまで延び、平面コイル部の導線の一部を収納する凹部またはスリットと、複数の磁性シートに柔軟性をもたせる柔軟スリットと、を備え、複数の柔軟スリットが、凹部またはスリットの長手方向と平行であり、凹部またはスリットの長手方向に平行な柔軟スリットのいずれかは、磁性シートの端部から凹部またはスリットの側端に向かって伸びることを特徴とする非接触充電モジュールとした。
本発明によれば、スリットを入れることで柔軟性を備えた磁性シートを採用することによって、磁性シートが破損してしまい電力伝送特性に悪影響を与えてしまうことを防ぎ、かつ平面コイルのリード線部を収納する磁性シートの溝にスリットを含ませることによって非接触充電モジュールの電力伝送効率を大きく低下させることを防止することができる。
請求項1に記載の発明は、導線が巻回された平面コイル部と、平面コイル部のコイル面を載置し、平面コイル部のコイル面に対向するように設けられた磁性シートと、磁性シートに設けられ、平面コイル部の巻き始めの点から磁性シートの端部にまで延び、平面コイル部の導線の一部を収納する凹部またはスリットと、複数の磁性シートに柔軟性をもたせる柔軟スリットと、を備え、複数の柔軟スリットが、凹部またはスリットの長手方向と平行であり、凹部またはスリットの長手方向に平行な柔軟スリットのいずれかは、磁性シートの端部から凹部またはスリットの側端に向かって伸びることを特徴とする非接触充電モジュールであって、磁性シートは複数の柔軟性をもたせるスリットが入ることで柔軟性を有するとともに、磁性シートの端部と柔軟性をもたせるスリットが斜めに交差することは無く、磁性シートが小片に分解する領域が少なくなる。従って、磁性シートの膜厚が薄くなる領域の増加を防ぐとともに、柔軟性をもたせるスリットの少なくとも1本以上が導線の一部を収納するスリット内に含まれるようにしたので非接触充電モジュールの電力伝送特性に悪影響を与えてしまうことを防止し、かつ非接触充電モジュールの電力伝送効率を大きく低下させることを防止することができる。
請求項2に記載の発明は、凹部またはスリットの長手方向に平行な複数の柔軟スリットの間隔長が、凹部またはスリットの幅よりも長いことを特徴とする請求項1に記載の非接触充電モジュールであって、この関係式を満足させることで柔軟性をもたせるスリットの少なくとも1本以上が導線の一部を収納するスリット内に必ず含まれることから磁性シートの膜厚が薄くなる領域の増加を防ぐことができるので、非接触充電モジュールの電力伝送特性に悪影響を与えてしまうことを防止し、かつ非接触充電モジュールの電力伝送効率を大きく低下させることを防止することができる。
請求項3に記載の発明は、磁性シートは、凹部またはスリットに平行に伸びる複数の柔軟スリットと直交する方向に伸びる他の柔軟スリットを備え、他の柔軟スリットは、凹部またはスリットに平行に伸びる複数の柔軟スリットと直交する方向に対して磁性シートに柔軟性をもたせることを特徴とする請求項1に記載の非接触充電モジュールであって、磁性シートの縦横2方向に柔軟性を持たせることができるとともに、磁性シートの端部と柔軟性をもたせるスリットも斜めに交差することは無く、磁性シートが小片に分解する領域が少なくなるので、磁性シートの膜厚が薄くなる領域の増加を防ぎ、非接触充電モジュールの電力伝送特性に悪影響を与えてしまうことを防止し、かつ非接触充電モジュールの電力伝送効率を大きく低下させることを防止することができる。
請求項4に記載の発明は、平面コイル部は円形に巻回されるとともに磁性シートの形状が正方形であることを特徴とする請求項1に記載の非接触充電モジュールであって、円形の平面コイルに合った正方形の磁性シートの形状にしているために非接触充電モジュールは必要最小限の大きさで構成することができ小型化することができる。
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の非接触充電モジュールに備えられた平面コイル部を、送電用コイルまたは受電用コイルの少なくともいずれかひとつに用いたことを特徴とする非接触充電機器であって、磁性シートは複数の柔軟性をもたせるスリットが入ることで柔軟性を有するとともに、柔軟性をもたせるスリットと導線の一部を収納するスリットとは斜めに交差することは無く、磁性シートが小片に分解する領域が少なく、また磁性シートの端部と柔軟性をもたせるスリットも斜めに交差することは無く、磁性シートが小片に分解する領域が少なくなるので、磁性シートの膜厚が薄くなる領域の増加を防ぎ、非接触充電モジュールの電力伝送特性に悪影響を与えてしまうことを防止し、かつ非接触充電モジュールの電力伝送効率を大きく低下させることを防止することができる。
(実施の形態)
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態における非接触充電モジュールの組立図である。図2は、本発明の実施の形態における非接触充電モジュールの概念図であって(a)は上面図、(b)は図2(a)のA−A´方向から見た断面図、(c)は図2(a)のB−B´方向から見た断面図である。図3は、本発明の実施の形態における非接触充電モジュールの磁性シートの詳細図である。図4は本発明の実施の形態における非接触充電モジュールのスリット形状によるスリット長の相違を示す図である。なお、図2においては、磁性シート3に設けられたスリットとコイル21の導線の線径がかなり近い値であるが、実際は導線の線径が0.25〜0.35mm程度、スリットが2mm程度である。もちろん、この値に限られるものではない。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態における非接触充電モジュールの組立図である。図2は、本発明の実施の形態における非接触充電モジュールの概念図であって(a)は上面図、(b)は図2(a)のA−A´方向から見た断面図、(c)は図2(a)のB−B´方向から見た断面図である。図3は、本発明の実施の形態における非接触充電モジュールの磁性シートの詳細図である。図4は本発明の実施の形態における非接触充電モジュールのスリット形状によるスリット長の相違を示す図である。なお、図2においては、磁性シート3に設けられたスリットとコイル21の導線の線径がかなり近い値であるが、実際は導線の線径が0.25〜0.35mm程度、スリットが2mm程度である。もちろん、この値に限られるものではない。
図1に示すとおり、本願発明の非接触充電モジュール1は、導線が渦巻き状に巻回された平面コイル部2と、平面コイル部2のコイル21の面に対向するように設けられた磁性シート3とを備える。
平面コイル部2は、面上で渦を描くように径方向に向けて導電体を巻いたコイル21と、コイル21の両端に設けられた端子22、23を備える。コイル21は導線を平面上で平行に巻回したものであり、コイルによって形成された面をコイル面と呼ぶ。本実施の形態では、コイル21は直径が20mmの内径から外に向かって巻回され、外径が30mmとなっている。すなわち、コイル21はドーナツ形状に巻回されている。なお、コイル21は円形に巻回されてもよいし、多角形に巻回されてもよい。
また、導線はお互いに空間を空けるように巻回されることによって、上段の導線と下段の導線との間の浮遊容量が小さくなり、コイル21の交流抵抗を小さく抑えることができる。また、空間を詰めるように巻回されることによって、コイル21の厚みを抑えることができる。
また、図2のように本実施の形態においては、コイル21の導線の断面は円形状としているが、方形形状などの形状でもよい。ただし、断面が方形状の導線と比較して円形状の導線とでは、隣り合う導線どうしの間に隙間が生じるため、導線間の浮遊容量が小さくなり、コイル21の交流抵抗を小さく抑えることができる。
また、コイル21は厚さ方向に2段で巻回するよりも1段で巻回した方がコイル21の交流抵抗が低くなり、伝送効率を高くすることができる。これは、2段で導線を巻回すると、上段の導線と下段の導線との間に浮遊容量が発生するためである。従って、コイル21は全体を2段で巻回するよりも、なるべく多くの部分を1段によって巻回した方がよい。また、1段で巻回することによって、非接触充電モジュール1として薄型化することができる。なお、コイル21の交流抵抗が低いことでコイル21における損失を防ぎ、コイル21のインダクタンスであるL値を向上させることによって、L値に依存する非接触充電モジュール1の電力伝送効率を向上させることができる。
また、本実施の形態においては、図2に示すコイル21の内側の内径Xは10mm〜20mmであり、外径Yは約30mmである。同じ設置面積を持つ非接触充電モジュール1においては内径Xが小さいほどコイル21のターン数を増やすことができ、L値を向上させることができる。
なお、端子22、23はお互いに近接してもよく、離れて配置されてもよいが、離れて配置された方が非接触充電モジュール1を実装しやすい。
磁性シート3は電磁誘導作用を利用した非接触充電の電力伝送効率を向上させるとともに磁性シート3裏面側への磁束漏れを低減するために設けたものであって、図2(a)に示す通り、平坦部31と、中心であってコイル21の内径に相当する部分が筒抜けになっている中心部32と、スリット33とを備える。
また、図2(a)および(b)に示すとおり、磁性シート3には、シートの柔軟性を備えるために磁性シート3に間隔2mmで縦横にV字状の縦横スリット36が形成されている。すなわち、磁性シート3の片面に複数の切り込みを入れ、磁性シート3の両面にテープを貼り付け、切り込みを入れた面を加圧して縦横スリット36が作成される。なお、縦横スリット36の形状は、溝状に形成するものであれば、いずれの形状であってもよく、例えば、U字状であってもよい。また、図2および図3において、縦横スリット36は他の部分よりも誇大して記載されているが、実際の縦横スリット36(磁性シート3の一方の表面に形成された溝部)の幅方向の寸法はコイル21の導線径のおよそ1/10程度である。
また、磁性シート3の中心部32は必ずしも筒抜けとする必要ない。平坦部31と同一面であってもよいし、凹型や凸型であってもよい。
また、図2(a)にあるように、スリット33を設けることによって、コイル21の巻き終わりから端子23までの導線(図2(c))の黒丸に相当)をスリット33内に収納することができるので、薄型化することができる。すなわち、スリット33は磁性シート3の端部とほぼ垂直であり、中心部32の外周の接線と重なるように形成される(図4参照)。このようにスリット33を形成することによって、導線を折り曲げることなく端子22、23を形成することができる。なお、この場合、スリット33の長さは約15mm〜20mmである。ただし、スリット33の長さはコイル21の内径に依存する。
また、スリット33は、磁性シート3の端部と中心部32の外周が最も近づく部分に形成してもよい。これによって、スリット33の形成面積を最低限に抑えることができ、非接触充電モジュール1の伝送効率を向上させることができる。なお、この場合、スリット33の長さは約5mm〜10mmである。どちらの配置であっても、スリット33の内側端部は中心部32に接続している。
また、スリット33は他の配置にしてもよい。すなわち、コイル21はなるべく1段構造であることが望ましく、その場合、コイル21の半径方向のすべてのターンを1段構造とするか、1部を1段構造として他の部分を2段構造とすることが考えられる。従って、端子22、23のうち1方はコイル21外周から引き出すことができるが、他方は内側から引き出さなくてはならない。従って、コイル21が巻回されている部分と、足部24とが、必ず厚さ方向において重なってしまう。従って、その重なる部分にスリット33を設け、足部24をその中に収納すればよい。なお、足部24とは、コイル21の巻き終わりから端子22または23までの部分をいう。
特に、スリット33は、コイル21面の内周円の円周の接線に平行であって、コイル面の巻始めもしくは巻き終わりの点から磁性シート3の端部にまで最短距離で伸びる直線状のものである。なお、コイル21面の内周円の円周の接線とは、スリット33はコイル21面の内周円の外周付近から伸びており、スリット33がコイル21面の内周円の外周に近づく場所における内周円の円周の接線である。このようにスリット33を形成することによって、磁性シート3上で導線を折り曲げることなく端子22、23を形成することができる。すなわち、スリット33を設け、そのスリット33に導線をはめ込むため、平坦部31からスリット33に向かって導線を厚み方向に屈折させなくてはならない。従って、導線が平坦部31からスリット33に向かってはめ込まれる部分において、磁性シート3上で導線を折り曲げることがないため、導線の強度を維持したまま薄型化を達成することができる。なお、この場合、スリット33の直線部の長さは約15mm〜20mmである。なお、コイル21は多角形状に巻回されてもよく、その場合、コイル21面の内側端部が形成する空間の形状またはその接線に平行であって、コイル面の巻始めもしくは巻き終わりの点から磁性シート3の端部にまで最短距離で伸びる直線状にスリット33を設けるとよい。
また、磁性シート3に、コイル21面の内周円の円周の接線に垂直であって、コイル面の巻始めもしくは巻き終わりの点から磁性シート3の端部にまで最短距離で伸びるスリット33を形成してもよい。これによって、スリット33の形成面積を最低限に抑えることができ、非接触充電モジュール1の伝送効率を向上させることができる。すなわち、スリット33を設けることで、磁性シート3の一部分が欠落、または薄くなってしまう。従って、スリット33から磁束が漏れ、非接触充電モジュールの電力伝送効率が多少であるが低下する恐れがある。従って、スリット33の形成面積を最低限に抑えることで磁束の漏れを最小限に抑えて非接触充電装置の電力伝送効率を維持したまま、薄型化を達成することができる。なお、この場合、スリット33の直線部の長さは約5mm〜10mmである。なお、コイル21は多角形状に巻回されてもよく、その場合、コイル21面の内側端部が形成する空間の形状またはその接線に垂直であってもよいので、コイル面の巻始めもしくは巻き終わりの点から磁性シート3の端部にまで最短距離で伸びる直線状にスリット33を設けるとよい。
また、本実施の形態においては、磁性シート3としてNi−Zn系のフェライトシート、Mn−Zn系のフェライトシート、Mg−Zn系のフェライトシートなどを使うことができる。フェライトシートは、アモルファス金属の磁性シートに比較してコイル21の交流抵抗を低下させることができる。
図2に示すように、磁性シート3は少なくとも高飽和磁束密度材と高透磁率材とを積層している。なお、高飽和磁束密度材と高透磁率材とを積層しない場合でも、飽和磁束密度350mT以上、厚みは少なくとも300μmの高飽和磁束密度材を使用するとよい。
磁性シート3は大きさが約33mm×33mmであり、高飽和磁束密度材、高透磁率材それぞれの厚みを設定して積層している。磁性シート3の厚みは0.6mm、高飽和磁束密度材の厚みは0.45mm、高透磁率材の厚みは0.15mmである。
また図2では、スリット33は方形の磁性シート3の一方の一対の対向する端部の辺に平行であり、他方の一対の対向する端部の辺には垂直である。これは、本実施の形態の磁性シート3が方形であるからである。しかしながら、磁性シート3の形状は方形に限定されず、円形、多角形など様々な形状が考えられる。従って、例えば磁性シート3の形状は多角形であり、スリット33はその一端が突き当たる辺に対して垂直であることによって、利用しやすい多角形の磁性シートにおいてスリット33の面積を最小限に抑えることができる。特に、磁性シート3の形状は矩形であり、磁性シート3の一方の一対の対向する端部の辺に平行であり、他方の一対の対向する端部の辺には垂直であることによって、最も利用しやすい方形形状の磁性シートにおいてスリット33の面積を最小限に抑えることができる。
以上のことから、スリット33は、コイル21と足部24とが重なりあう部分に設け、平坦部31上にはコイル21面が備えられる。なお、スリット33は、多少長くまたは短く設けられても良いが、少なくともコイル21と足部24とが重なりあう部分の80%以上はカバーできるようにしたほうが良い。
図3を用いて磁性シート3のスリット33と縦横スリット36との関係について詳細に説明する。
磁性シート3には、図1、図2、および図3に示されるとおり、縦方向と横方向で略直角に、略等間隔に縦横スリット36が設けられている。なお、この磁性シート3の構成については、(特許文献2)に詳しく説明されている。
図3において、縦方向スリット36aは磁性シート3の端辺3aと略平行であり、横方向スリット36bは磁性シート3の端辺3bと略平行である。一方、スリット33は磁性シート3の端辺3aと略平行に、磁性シート3の端辺3bから内周円の円周上に向かって、一直線状に伸びている。すなわち、縦方向スリット36aはスリット33の端部33aと略平行に形成されている。さらに、少なくともひとつ以上の縦方向スリット36aが形成される位置と同一の位置に重なる。
なお、本実施の形態ではスリット33の幅を2mm、縦方向スリット36aの間隔を1.5mmとしているが、スリット33の幅は約1〜3mm、縦方向スリット36aの間隔は約1〜3mm内で設定するとよい。
さらに図3のA−A´断面図を用いてスリット33と縦方向スリット36aの位置関係について説明する。
図3に示すようにスリット33の端部33aと縦方向スリット36aは略平行に構成されているので、図3のA−A´断面図で明らかな通り、磁性シート3の端辺3b(図3参照)から縦方向スリット36aは延びてきてスリット33の部分で縦方向スリット36aは中断している。したがって、この構成により磁性シート3の磁気特性を悪化させることになる磁性シート3の薄膜化する領域がスリット33と縦方向スリット36aを重ね合わせることで増加せずにすむので、非接触充電モジュール1の電力伝送特性に悪影響を与えてしまうことを防止し、かつ非接触充電モジュール1の電力伝送効率を大きく低下させることを防止することができる。さらに、磁性シート3の膜厚が薄くなる領域が増加しないので磁性シート3裏面側への磁束漏れを増加することを防ぐことができる。また、縦方向スリット36aの少なくとも1本がスリット33の端部33aと一致させることにより、磁性シート3の柔軟性をさらに増すことができる。
これによって、スリット33と縦方向スリット36aとは斜めに交差することは無く、磁性シート3が小片に分解する領域が少ない。したがって、磁性シート3の膜厚が薄くなる領域の増加を防ぎ、非接触充電モジュール1の電力伝送特性に悪影響を与えてしまうことを防止し、かつ非接触充電モジュール1の電力伝送効率を大きく低下させることを防止することができる。
さらに、スリット33と縦方向スリット36aとは斜めに交差することは無く、磁性シート3が小片に分解する領域が少ない。したがって、磁性シート3の膜厚が薄くなる領域の増加を防ぎ、非接触充電モジュール1の電力伝送特性に悪影響を与えてしまうことを防止し、かつ非接触充電モジュール1の電力伝送効率を大きく低下させることを防止することができる。
次に、図4を用いて磁性シート3上に形成するスリットのパターンによる相違について詳細に説明する。
磁性シート3に同じスリット間隔で構成された2種類の縦横スリット36、斜めスリット37について説明する。図4(a)は矩形の磁性シート3の端辺と各スリットが各々平行に構成されている縦横スリット36の場合であり、図4(b)は矩形の磁性シート3の端辺と各スリットが角度45度傾斜して構成されている斜めスリット37の場合である。直線で構成されている矩形の磁性シート3の端辺と各スリットが成す角度は上記した角度内で任意に設定できるのでこの2つの角度について代表的に論じればよい。
図4に示すように、(a)の縦横スリット36と(b)の斜めスリット37を比較すると、斜めスリット37のほうが縦横スリット36に比べ磁性シート3の対角領域付近でスリットが存在する比率が多くなる。矩形の磁性シート3の端辺と各スリットが成す角度を角度0度から角度45度まで増すにつれて、その対角線のスリット長は増加していく。
したがって、矩形の磁性シート3の端辺との各スリットが各々平行に構成されている縦横スリット36のほうが磁性シート3の端部特に対角領域付近で単位面積内の縦横スリット36の総和長さが短くなる。すなわち、磁性シート3に形成されるスリットの長さを必要以上に長くしないので、要望に応じた柔軟性を持ちながら縦横スリット36を有する磁性シート3を使用した非接触充電モジュール1ではその電力伝送効率の低下を防止させることができる。
また、縦方向スリット36aと磁性シート3の端辺3aとの位置関係および横方向スリット36bと磁性シート3の端辺3bとの位置関係が略平行ではなく斜めの関係であると、コイル21が対向する面積に対するスリットの占める部分が大きくなってしまう。すなわち、磁性シートの端部領域において斜めスリット37のスリットの交差により小さな三角形状などの微小分割領域の存在が多くなる。磁性シート3のうちコイル21が対向する部分においてスリットの微小分割領域の占める部分が大きくなると、その微小分割領域のスリットを介して漏れ磁束が増大し、非接触充電モジュール1の電力伝送効率が低下してしまう。特に、コイル21の巻き形状が矩形である場合にはこの影響が大になる。
また、前述した微小分割領域の面積はそれぞれ異なり、コイル21に対向する磁性シート3上の微小分割領域の面積はばらついてしまうのでコイル21の磁気特性もばらつくことになる。しかし、矩形の磁性シート3の端辺と各スリットが各々平行に構成されている縦横スリット36では微小分割領域を無くす、あるいは限りなく少なく構成することができるのでコイル21の磁気特性のばらつきを少なくすることができる。
すなわち、磁性シート3の形状を矩形にするとともに、縦方向スリット36aは磁性シート3の端辺3aと略平行に、横方向スリット36bは磁性シート3の端辺3bと略平行にする。縦横スリット36と磁性シート3の端辺3a、3bとは斜めに交差することは無く、磁性シート3が小片に分解する領域が少ない。磁性シート3のうちコイル21が対向する部分においてスリットの微小分割領域の占める部分が少ないので、その微小分割領域のスリットを介して漏れ磁束が少なく、非接触充電モジュール1の電力伝送効率が低下することを防止することができる。すなわち、縦横スリット36が形成される部分を必要以上に大きくしないので、この磁性シート3を使用した非接触充電モジュール1の電力伝送効率の低下を防止することができる。
さらに、縦方向スリット36aと横方向スリット36bは互いに直交することにより磁性シート3の端辺3a、3bとは斜めに交差することは無く、磁性シート3が小片に分解される領域をさらに少なくすることができる。すなわち、縦横スリット36が形成される面積を必要以上に大きくしないので、この磁性シート3を使用した非接触充電モジュール1の電力伝送効率の低下を防止することができる。
また、コイル21は導線を円形に巻回して構成されるとともに磁性シート3の形状は正方形にする。すなわち、円形のコイル21に合った正方形の磁性シート3の形状にしているために電力伝送に寄与しない不必要な磁性シート3の部分が非常に少なくなり、非接触充電モジュール1は必要最小限の大きさで構成することができ小型化することができる。
そこで本願発明では、上述したように、矩形の磁性シート3の端辺と縦横スリット36の各スリットとが各々平行に構成されている。その結果、磁性シート3の柔軟性を確保した状態で、縦横スリット36が形成される部分を少なくすることができる。上記のような構成にすることによって、磁性シート3のうちコイル21が配置される外周側の縦横スリット36の部分を最小限に抑えることができる。その結果、スリットを入れることで柔軟性を備えた磁性シート3であっても、非接触充電モジュールの電力伝送効率を低下させることを防ぐことができる。
なお、縦方向スリット36aと、横方向スリット36bとは、それぞれ略同一の間隔で形成されている。それによって、磁性シートに方向性が生じず、縦横2方向に柔軟性を有することになる。
次に、本発明の非接触充電モジュール1を備えた非接触充電機器について説明する。非接触電力伝送機器は、送電用コイルおよび磁性シートを備える充電器と、受電用コイルおよび磁性シートを備える本体機器とから成るものであり、本体機器が携帯電話などの電子機器となっている。充電器側の回路は、整流平滑回路部と、電圧変換回路部と、発振回路部と、表示回路部と、制御回路部と、上記送電用コイルとで構成されている。また本体機器側の回路は、上記受電用コイルと、整流回路部と、制御回路部と、主として二次電池から成る負荷Lとで構成されている。
この充電器から本体機器への電力伝送は、1次側である充電器の送電用コイルと、2次側である本体機器の受電用コイルとの間の電磁誘導作用を利用して行われる。
本実施の形態の非接触充電機器は、上記で説明した非接触充電モジュールを備えるため、平面コイル部の断面積を十分に確保して電力伝送効率を向上させた状態で、非接触充電機器を小型化及び薄型化することができる。
なお、図5を用いてスリット33と縦方向スリット36aの位置関係について詳細に説明する。図5は本発明の実施の形態における非接触充電モジュールの磁性シートのスリット形状を示す図であり、図5(a)はその上面図、図5(b)はスリット33を設けた場合の図5(a)のA−A´断面図、図5(c)は凹部34を設けた場合の図5(a)のA−A´断面図である。
図5において、スリット33(導線の一部を収納するスリット)の幅をWとし、縦方向スリット36a(横方向スリット36bとともに磁性シートに柔軟性をもたせるスリット)の間隔長をPとした場合、W>Pになるようにスリット33の幅と縦方向スリット36aの間隔長を設定すれば、縦方向スリット36aの中断された仮想線(スリット33内で消滅したスリットで、図5の点線部に相当)はスリット33の幅内に少なくとも1本以上存在することになる。また、この関係式を満足すると縦方向スリット36aの本数を磁性シート3内に多く作れるように設定することができ、磁性シート3の柔軟性をアップさせることができる。さらにスリット33内に縦方向スリット36aを数多く収納することができ、非接触充電モジュール1の電力伝送特性の低下を防止する効果を高くすることができる。
一方、W≦Pの場合には、縦方向スリット36aがスリット33内に1本存在するように磁性シート3に縦方向スリット36aとスリット33を配置すればよい。
スリット33はスリット形状として説明したが、図5(c)のA−A´断面図に示したように凹部34の形状でもよい。
すなわち、スリット33がスリット形状の場合は縦方向スリット36aが磁性シート内を延びてきて、スリット33に到達したところで縦方向スリット36aは消滅するが、凹部34の場合には凹部34内に縦方向スリット36aが残存することになる。
図5(b)、(c)のA−A´断面図を用いてスリット33と縦方向スリット36aの位置関係について説明する。
図5に示すようにスリット33の端部33aと縦方向スリット36aは略平行に構成されているので、図5(b)、(c)のA−A´断面図で明らかな通り、磁性シート3の端辺3b(図5の磁性シート3の上部)から縦方向スリット36aは延び、スリット33または凹部34の側壁(点P)で縦方向スリット36aは中断している(その延長線は図5の点線部に相当)。すなわち、磁性シートに柔軟性をもたせる柔軟スリットである複数の縦方向スリット36aが、スリット33または凹部34の長手方向と平行であり、凹部34またはスリット33の長手方向に平行な縦方向スリット36aのいずれか(少なくとも1本)は、磁性シート3の端辺3bから凹部34またはスリット33の側端である点Pに向かって伸びる。図5(a)に示すように、凹部34またはスリット33は必ず、磁性シート3の端辺3aと平行である長手方向に伸びる両側壁である端部33aと、この端部33aを結ぶ側端を備える。なお、図5(a)は磁性シート3の中心付近であってコイル21の中空部に対応する部分を貫通孔としているため、点Pが位置する側端部分は両側壁である端部33a間を直接的に結んでいない(貫通孔の円周を介して結んでいる)。しかし、この中心の貫通孔がなければ直接的に結ぶこととなる。そして、点Pはこの側端上に位置する。すなわち、縦方向スリット36aと凹部34またはスリット33がぶつかる点である点Pは、凹部34またはスリット33の端部33aのうち縦方向スリット36aに平行な部分に位置するわけではない。その結果、点Pにおいて凹部34またはスリット33の側端とぶつかる縦方向スリットの延長線(図5(a)における点線)は、凹部34またはスリット33と平行であるために、凹部34またはスリット33内に伸びる。このようにして、凹部34またはスリット33の側端とぶつかる縦方向スリット36aは、その一部が凹部34またはスリット33と重なるため、前述したように平面コイル部2の磁束が漏れるのを最小限に抑えることができる。
したがって、この構成により磁性シート3の磁気特性を悪化させることになる磁性シート3の薄膜化する領域がスリット33と縦方向スリット36aを重ね合わせることで増加せずにすむので、非接触充電モジュール1の電力伝送特性に悪影響を与えてしまうことを防止し、かつ非接触充電モジュール1の電力伝送効率を大きく低下させることを防止することができる。さらに、磁性シート3の膜厚が薄くなる領域が増加しないので磁性シート3裏面側への磁束漏れを増加することを防ぐことができる。
本発明の非接触充電モジュールによれば、スリットの入った柔軟性を有する磁性シートを採用することによって磁性シートが破損してしまい電力伝送特性に悪影響を与えてしまうことを防止し、かつ非接触充電モジュールの電力伝送効率を大きく低下させることを防止することができるため、携帯電話、携帯用のコンピュータなどの携帯端末、ビデオカメラなどの携帯機器などの様々な電子機器の非接触充電モジュールとして有用である。
1 非接触充電モジュール
2 平面コイル部
21 コイル
22、23 端子
24 足部
3 磁性シート
3a、3b 端辺
31 平坦部
32 中心部
33 スリット
36 縦横スリット
36a 縦方向スリット
36b 横方向スリット
37 斜めスリット
2 平面コイル部
21 コイル
22、23 端子
24 足部
3 磁性シート
3a、3b 端辺
31 平坦部
32 中心部
33 スリット
36 縦横スリット
36a 縦方向スリット
36b 横方向スリット
37 斜めスリット
上記課題を解決するために本発明は、導線が巻回された平面コイル部と、前記平面コイル部のコイル面を載置し、前記平面コイル部のコイル面に対向するように設けられた磁性シートと、前記磁性シートに設けられ、前記平面コイル部の巻き始めの点から前記磁性シートの端部にまで延び、前記平面コイル部の導線の一部を収納する凹部またはスリットと、前記磁性シートに柔軟性をもたせる複数の柔軟スリットと、を備え、前記凹部またはスリットの幅Wと複数の前記柔軟スリット間隔Pとは、W<=Pの関係であり、複数の前記柔軟スリットの少なくともひとつは、前記凹部またはスリットの長手方向と平行に、且つ、前記柔軟スリットの仮想延長線が前記凹部またはスリットの幅内に配置されるように形成されたことを特徴とする非接触充電モジュールとした。
請求項1に記載の発明は、導線が巻回された平面コイル部と、前記平面コイル部のコイル面を載置し、前記平面コイル部のコイル面に対向するように設けられた磁性シートと、前記磁性シートに設けられ、前記平面コイル部の巻き始めの点から前記磁性シートの端部にまで延び、前記平面コイル部の導線の一部を収納する凹部またはスリットと、前記磁性シートに柔軟性をもたせる複数の柔軟スリットと、を備え、前記凹部またはスリットの幅Wと複数の前記柔軟スリット間隔Pとは、W<=Pの関係であり、複数の前記柔軟スリットの少なくともひとつは、前記凹部またはスリットの長手方向と平行に、且つ、前記柔軟スリットの仮想延長線が前記凹部またはスリットの幅内に配置されるように形成されたことを特徴とする非接触充電モジュールであって、磁性シートは複数の柔軟性をもたせるスリットが入ることで柔軟性を有するとともに、磁性シートの端部と柔軟性をもたせるスリットが斜めに交差することは無く、磁性シートが小片に分解する領域が少なくなる。従って、磁性シートの膜厚が薄くなる領域の増加を防ぐとともに、柔軟性をもたせるスリットの少なくとも1本以上が導線の一部を収納するスリット内に含まれるようにしたので非接触充電モジュールの電力伝送特性に悪影響を与えてしまうことを防止し、かつ非接触充電モジュールの電力伝送効率を大きく低下させることを防止することができる。
請求項2に記載の発明は、磁性シートは、凹部またはスリットに平行に伸びる複数の柔軟スリットと直交する方向に伸びる他の柔軟スリットを備え、他の柔軟スリットは、凹部またはスリットに平行に伸びる複数の柔軟スリットと直交する方向に対して磁性シートに柔軟性をもたせることを特徴とする請求項1に記載の非接触充電モジュールであって、磁性シートの縦横2方向に柔軟性を持たせることができるとともに、磁性シートの端部と柔軟性をもたせるスリットも斜めに交差することは無く、磁性シートが小片に分解する領域が少なくなるので、磁性シートの膜厚が薄くなる領域の増加を防ぎ、非接触充電モジュールの電力伝送特性に悪影響を与えてしまうことを防止し、かつ非接触充電モジュールの電力伝送効率を大きく低下させることを防止することができる。
請求項3に記載の発明は、平面コイル部は円形に巻回されるとともに磁性シートの形状が正方形であることを特徴とする請求項1に記載の非接触充電モジュールであって、円形の平面コイルに合った正方形の磁性シートの形状にしているために非接触充電モジュールは必要最小限の大きさで構成することができ小型化することができる。
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の非接触充電モジュールに備えられた平面コイル部を、送電用コイルまたは受電用コイルの少なくともいずれかひとつに用いたことを特徴とする非接触充電機器であって、磁性シートは複数の柔軟性をもたせるスリットが入ることで柔軟性を有するとともに、柔軟性をもたせるスリットと導線の一部を収納するスリットとは斜めに交差することは無く、磁性シートが小片に分解する領域が少なく、また磁性シートの端部と柔軟性をもたせるスリットも斜めに交差することは無く、磁性シートが小片に分解する領域が少なくなるので、磁性シートの膜厚が薄くなる領域の増加を防ぎ、非接触充電モジュールの電力伝送特性に悪影響を与えてしまうことを防止し、かつ非接触充電モジュールの電力伝送効率を大きく低下させることを防止することができる。
Claims (5)
- 導線が巻回された平面コイル部と、
前記平面コイル部のコイル面を載置し、前記平面コイル部のコイル面に対向するように設けられた磁性シートと、
前記磁性シートに設けられ、前記平面コイル部の巻き始めの点から前記磁性シートの端部にまで延び、前記平面コイル部の導線の一部を収納する凹部またはスリットと、
複数の前記磁性シートに柔軟性をもたせる柔軟スリットと、を備え、
複数の前記柔軟スリットが、前記凹部またはスリットの長手方向と平行であり、
前記凹部またはスリットの長手方向に平行な前記柔軟スリットのいずれかは、前記磁性シートの端部から前記凹部またはスリットの側端に向かって伸びることを特徴とする非接触充電モジュール。 - 前記凹部またはスリットの長手方向に平行な複数の前記柔軟スリットの間隔長が、前記凹部またはスリットの幅よりも長いことを特徴とする請求項1に記載の非接触充電モジュール。
- 前記磁性シートは、前記凹部またはスリットに平行に伸びる複数の前記柔軟スリットと直交する方向に伸びる他の柔軟スリットを備え、前記他の柔軟スリットは、前記凹部またはスリットに平行に伸びる複数の前記柔軟スリットと直交する方向に対して前記磁性シートに柔軟性をもたせることを特徴とする請求項1に記載の非接触充電モジュール。
- 前記平面コイル部は円形に巻回されるとともに前記磁性シートの形状が正方形であることを特徴とする請求項1に記載の非接触充電モジュール。
- 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の非接触充電モジュールに備えられた平面コイル部を、送電用コイルまたは受電用コイルの少なくともいずれかひとつに用いたことを特徴とする非接触充電機器。
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