JP2013201296A - 伝送コイル部品及び非接触充電装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 非接触充電装置用の伝送コイル部品であって、コイルと、前記コイルに対向するように配置された磁性シートを備え、前記磁性シートはフェライト層と軟磁性合金薄帯層を有し、前記フェライト層が前記コイル側になるように配置されたことを特徴とする。
【選択図】 図3
Description
本願発明に係る伝送コイル部品に用いる磁性シートの例を図2に、かかる磁性シートを用いた非接触充電装置用の伝送コイル部品の例を図3に示す。図3に示した伝送コイル部品は、図1に示す非接触充電装置の受電装置5に用いられる伝送コイル部品である。図2(a)は平面状の磁性シートを主面の法線方向から見た平面図である。図2に示す磁性シート1は外形が矩形であるが、外形はこれに限定されるものではない。例えば、長方形、正方形のような矩形以外に、円形、楕円形、異形、さらにはそれらに凹凸をつけた形状など種々の構成を取ることができる。また、図2に示す矩形の構成では四隅にアールが形成されているが、かかるアールは形成しなくてもよい。図2(b)は平面状の磁性シート1の、法線に垂直な方向から見た断面図である。磁性シート1はシート状のフェライト層1aと軟磁性合金薄帯層1bを有する積層シートである。フェライト層1aと軟磁性合金薄帯層1bとは接着層(図示せず)を介して貼り合わされている。図2に示す構成では、フェライト層1aと軟磁性合金薄帯層1bの外形を同じにして、外周を揃えて構成してあるが、これらの形状や大きさを異なるものとしてもよい。
本願発明に係る伝送コイル部品の他の例を図4に示す。図4に示す実施形態では、軟磁性合金薄帯層1bを二層の軟磁性合金薄帯(1b(1)、1b(2))で構成している点が、図3に示す第1の実施形態と異なる。その他の構成は、図3に示す実施形態と同様であるので説明を省略する。軟磁性合金薄帯層1bを複層化にすることで、インダクタンスを高め、磁気飽和もしにくくなる。さらに、上述した、フェライト層1aが平面状コイル2側になるように配置することの効果がよりいっそう顕著になる。複数の軟磁性合金薄帯は接着層である樹脂(図示せず)を介して積層されている。軟磁性合金薄帯は二層に限らず、それ以上でもよい。軟磁性合金薄帯の層数が多くなるにしたがって、上記効果が顕著なる。軟磁性合金薄帯層の層数の上限はこれを特に限定するものではないが、軟磁性合金薄帯層の層数が多くなると工程が複雑となるので、例えば10層以下にすることが好ましい。また、薄型化を可能とする軟磁性合金薄帯の特徴やコストの観点からは、軟磁性合金薄帯層が占める部分が多くなりすぎないことが好ましい。例えば、接着層等の非磁性体部分を除いた軟磁性合金薄帯層1bの合計厚さは、フェライト層1aの厚さよりも小さいことが好ましい。なお、フェライト層1aを二層以上にすることも可能である。ただし、工程が煩雑になることから、フェライト層1aは一層であることが好ましい。
本願発明に係る伝送コイル部品に用いる磁性シートは図2に示すようなベタな単純な形状なものに限らず、開口部、切り欠き等があってもよい。本願発明に係る伝送コイル部品に用いる磁性シートの他の例を図5に示す。図5は平面状の磁性シートを主面の法線方向から見た平面図である。図2に示す実施形態とは、平面の形状が異なり、それ以外の構成は同じであるので、その説明は省略する。図5に示す磁性シート13は外形が略矩形であり、環状の開口部14を有する。さらに、磁性シート13が開口部14に囲まれた部分15を有する。以下、環状の開口部14に囲まれた部分15を第2の磁性シート部15、それ以外の部分を第1の磁性シート部ともいう。第1の磁性シート部と第2の磁性シート部とは一体で構成され、第2の磁性シート部15の一部と第1の磁性シート部の一部とを連結する連結部16を備えている。第2の磁性シート部は連結部16が形成された部分を除き、開口部14の縁から離間して配置され、全体として円形であり、開口部14の内形と相似となっている。磁性シートと平面状コイルとを用いて伝送コイル部品を構成するときに、第2の磁性シート部は、平面状コイルの巻回軸上に位置するように配置される。給電装置と受電装置は、それに含まれるコイルの巻回軸が一致するように配置される。したがって、給電装置のコイルの中心軸上に磁気吸着部材として永久磁石を備える場合、環状の開口部14に囲まれた部分15(第2の磁性シート部15)は、かかる永久磁石に対向配置される磁気吸着部材として機能させることができる。そのような場合でも、第2の磁性シート部15は開口部14の縁から離間して配置されているため、第2の磁性シート部15から第1の磁性シート部への磁束の流れやそれによる第1の磁性シート部の磁気飽和を抑制することができる。連結部16の幅は、その幅方向で見た第2の磁性シート部15の寸法よりも小さく、第2の磁性シート部15の外形が円形、矩形等と認識できる程度であることが必要である。さらに、図5に示す磁性シートは、開口部14と第1の磁性シート部の外縁側とを連通させる連通部17を有する。連通部17を形成しない構成でもよいが、連通部17が形成されていることで、開口部14を形成する際に、かかる部分の薄帯の除去が容易になる。なお、吸着機能の構成に応じて、第2の磁性シート部を設けず、円形や矩形の単純な開口部にすることも可能であるし、完全な開口にせず、凹部にすることも可能である。
図2に示す、矩形の磁性シートを用いて伝送コイル部品を構成した。磁性シートのうち、フェライト層にはNi−Zn系フェライト焼結体を、軟磁性合金薄帯層には微結晶軟磁性合金薄帯を用いた。Ni−Zn系フェライト焼結体は日立金属株式会社製のMS−NF材(厚さ100μm)を使用し、一方の面には厚さ10μmのPET樹脂、他方の面には厚さ10μmの両面接着シートを貼りつけた。また、微結晶軟磁性合金薄帯として日立金属株式会社製のファインメット(登録商標)(FT−3M材、厚さ18μm)を使用した。薄帯を複数層で形成する場合は、両面接着シート(厚さ10μm)を貼り付けて積層し、最上面に露出する薄帯には厚さ31μmのPET樹脂を貼り付けた。磁性シートの外形寸法は縦40mm、横45mmである。軟磁性合金薄帯の層数が異なる複数の磁性シートを用意した。磁性シートと平面状コイルを組み合わせて受電側(二次側)の伝送コイル部品を構成した。このとき、フェライト層をコイル側に配置する構成と軟磁性合金薄帯層をコイル側に配置する構成の二通りで評価した。平面状コイルは線径0.32mmの2パラ線を15ターン巻回して構成し、コイルの外形は40×20mmの矩形、内形は20mm×10mmの矩形とした。一方、給電側(一次側)の平面状コイルは、線径1mmのリッツ線を20ターン(10ターン、2段)巻回して構成し、コイルの外形は直径40mmの円形、内形は直径20mmの円形とした。なお、一次側の磁性シートにはフェライトを使用した。磁性シートと平面状コイルの中心を合わせて伝送コイル部品を構成し、給電側の伝送コイル部品と受電側の伝送コイル部品を図1と同様に配置して、120kHzでインダクタンスLsとQ値を測定した。結果を表1に示す。
2、7:平面状コイル
3、9:基板
4:二次電池
5:受電装置
8:磁気吸着部材
10:交流電源
11:回路部
12:給電装置
13:磁性シート
14:開口部
15:環状の開口部43に囲まれた部分(第2の磁性シート部)
16:連結部
17:連通部
Claims (5)
- コイルと、前記コイルに対向するように配置された磁性シートを備え、
前記磁性シートはフェライト層と軟磁性合金薄帯層を有し、
前記フェライト層が前記コイル側になるように配置された非接触充電装置用の伝送コイル部品。 - 前記軟磁性合金薄帯層は軟磁性合金薄帯を二層以上有することを特徴とする請求項1に記載の伝送コイル部品。
- 請求項1または2に記載の伝送コイル部品を備えたことを特徴とする非接触充電装置用の受電装置。
- 請求項1または2に記載の伝送コイル部品を備えたことを特徴とする非接触充電装置用の給電装置。
- 互いに対置させて用いる給電装置および受電装置を有する非接触充電装置であって、
前記給電装置および受電装置の少なくとも一方に請求項1または2に記載の伝送コイル部品を備えたことを特徴とする非接触充電装置。
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