JP2014179543A - 非接触給電装置および非接触受電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回路部に対する電磁干渉を遮蔽でき、且つ部品点数の低減および装置の小型化を図ることができる非接触給電装置を提供する。
【解決手段】非接触給電装置は、シールドケース１００と、基板２００と、給電コイル３００ａと、回路部５００とを備えている。シールドケース１００は、開口１０１を有した有底筒であり且つ導電性を有している。基板２００は、シールドケース１００が固着され且つシールドケース１００と共に収容空間Ｓを区画している。給電コイル３００ａは、シールドケース１００の外面１１１に設けられており且つ基板２００に接続されている。回路部５００は、給電コイル３００ａに電力を供給するための回路である。回路部５００は、収容空間Ｓに収容されるように基板２００上に設けられている。
【選択図】図１Ｃ

Description

本発明は、非接触給電装置および非接触受電装置に関する。

従来の非接触給電システムとしては下記特許文献１に記載されたものがある。この非接触給電システムは、給電装置および受電装置を備えている。受電装置は、樹脂ケースと、給電コイルと、シールド板と、シールドケースと、回路部とを備えている。給電コイルは樹脂ケース内に収容されている。シールド板はアルミ製であって、第１面と、その裏側の第２面とを有している。樹脂ケースはシールド板の第１面上に固着されている。シールドケースは、シールド板の第２面上に固着されている。回路部（並列共振コンデンサおよび整流回路）はシールドケース内に収容されている。回路部は給電コイルに接続されている。回路部は、シールド板およびシールドケースによって、給電コイルおよび外部からの電磁干渉（ＥＭＩ（Electro-Magnetic Interference））から遮蔽されている。

特開２０１２−２０４４６９号公報

上述の通り、受電装置は部品点数が多い。しかも、シールドケースには、シールド板が固着されており、当該シールド板には、給電コイルが収容された樹脂ケースが固着されている。すなわち、シールドケース、シールド板および樹脂ケースが積層されているため、上記受電装置の厚み寸法が大型化している。

本発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、回路部に対する電磁干渉を遮蔽でき、且つ部品点数の低減および装置の小型化を図ることができる非接触給電装置および非接触受電装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の非接触給電装置は、シールドケースと、基板と、給電コイルと、回路部とを備えている。前記シールドケースは、開口を有した有底筒状であり且つ導電性を有している。前記基板は、前記開口を閉塞するように前記シールドケースに固着されており且つ当該シールドケースと共に収容空間を区画している。前記給電コイルは、前記シールドケースの外面に設けられており且つ前記基板に接続されている。前記回路部は、前記収容空間に収容されるように前記基板上に設けられている。前記回路部は前記基板を介して前記給電コイルに接続されている。

このような態様の非接触給電装置による場合、給電コイルがシールドケースの外面に固着される一方、基板上の回路部がシールドケース内に収容されている。このため、回路部が給電コイルおよび／又は外部からの電磁干渉（ＥＭＩ（Electro-Magnetic Interference））から遮蔽される。しかも、前記非接触給電装置は、基板、シールドケースおよび給電コイルを積層したシンプルな構成であることから、部品点数の低減および小型化を図ることができる。

前記シールドケースは、底部と、筒とを有する構成とすることが可能である。前記底部は、前記外面と、当該外面の裏側の内面とを有する構成とすることが可能である。前記筒は、前記底部の前記内面上に設けられている。前記筒は、前記基板に当接する先端面を有する構成とすることが可能である。

前記非接触給電装置は電磁遮蔽部を更に備えた構成とすることが可能である。前記電磁遮蔽部は前記シールドケースの前記外面と前記給電コイルとの間に介在した構成とすることが可能である。

このような態様の非接触給電装置による場合前記回路部に対する電磁遮蔽効果を向上させることができる。

本発明の非接触受電装置は、シールドケースと、基板と、受電コイルと、回路部とを備えている。前記シールドケースは、開口を有した有底筒状であり且つ導電性を有している。前記基板は、前記開口を閉塞するように前記シールドケースに固着されており且つ当該シールドケースと共に収容空間を区画している。前記受電コイルは、前記シールドケースの外面に設けられており且つ前記基板に接続されている。前記回路部は、前記収容空間に収容されるように前記基板上に設けられている。前記回路部は前記基板を介して前記受電コイルに接続されている。

このような態様の非接触受電装置による場合、受電コイルがシールドケースの外面に固着される一方、基板上の回路部がシールドケース内に収容されている。このため、回路部が受電コイルおよび／又は外部からの電磁干渉（ＥＭＩ（Electro-Magnetic Interference））から遮蔽される。しかも、前記非接触受電装置は、基板、シールドケースおよび受電コイルを積層したシンプルな構成であることから、部品点数の低減および小型化を図ることができる。

前記シールドケースは、底部と、筒とを有する構成とすることが可能である。前記底部は、前記外面と、当該外面の裏側の内面とを有する構成とすることが可能である。前記筒は、前記底部の前記内面上に設けられている。前記筒は、前記基板に当接する先端面を有する構成とすることが可能である。

前記非接触受電装置は電磁遮蔽部を更に備えた構成とすることが可能である。前記電磁遮蔽部は前記シールドケースの前記外面と前記受電コイルとの間に介在した構成とすることが可能である。

このような態様の非接触給電装置による場合前記回路部に対する電磁遮蔽効果を向上させることができる。

本発明の実施例に係る非接触給電装置の概略的正面図である。 前記非接触給電装置の正面、平面および右側面から表した概略的斜視図である。 前記非接触給電装置の図１Ｂ中の１Ｃ−１Ｃ断面図である。 前記非接触給電装置の回路部および給電コイルのブロック図である。

以下、本発明の実施例に係る非接触給電装置について図１Ａ〜図２を参照しつつ説明する。図１Ａ〜図１Ｃに示す非接触給電装置は、シールドケース１００と、基板２００と、給電コイル３００ａ、３００ｂ、３００ｃと、電磁遮蔽部４００と、回路部５００とを備えている。以下、非接触給電装置の各構成要素について詳しく説明する。

シールドケース１００は、図１Ａ〜図１Ｃに示すように、導電性を有した金属製の有底筒である。シールドケース１００は、開口１０１と、底部１１０と、筒１２０とを有している。底部１１０は金属板であって、外面１１１と、外面１１１の裏側の内面１１２とを有している。筒１２０は、底部１１０の内面に立設された金属筒である。筒１２０は、当該筒１２０の軸方向の一方側が底部１１０によって閉塞され、前記軸方向の他方側が開口１０１によって開放されている。筒１２０の高さ寸法は、回路部５００の高さ寸法よりも大きい。筒１２０は、角枠状の先端面１２１（開口１０１の縁）と、複数の貫通孔１２２とを有している。筒１２０は、先端面１２１が基板２００上に当接し且つ開口１０１が基板２００に閉塞された状態で、当該基板２００に固着されている。換言すると、基板２００は、開口１０１を閉塞するように、シールドケース１００に固着されている。筒１２０を基板２００に固着させる方法としては、次の方法がある。第１方法は、筒１２０を基板２００にはんだや接着剤等の固着手段を用いて固着させる方法である。第２方法は、筒１２０に設けられた係合片を基板２００に設けられた係合孔に係合させる方法である。第３方法は、基板２００に設けられた係合片を筒１２０に設けられた係合孔に係合させる方法である。シールドケース１００（底部１１０および筒１２０）および基板２００が収容空間Ｓを区画している。貫通孔１２２は、筒１２０を貫通するように筒１２０に設けられている。

電磁遮蔽部４００は、図１Ａ〜図１Ｃに示すように、磁性シート（例えば、ポリマー系磁性シート、フレキシブルフェライトシート又はアルミ板）である。電磁遮蔽部４００はシールドケース１００の底部１１０の外面１１１に固着されている。電磁遮蔽部４００上には給電コイル３００ａ、３００ｂが固着され、給電コイル３００ｃが給電コイル３００ａ、３００ｂ上に固着されている。すなわち、電磁遮蔽部４００は、シールドケース１００の外面１１１と給電コイル３００ａ、３００ｂ、３００ｃとの間に介在している。

給電コイル３００ａは、図１Ａ〜図１Ｃに示すように、コイル部３１０ａと、一対の接続部３２０ａとを有している。コイル部３１０ａは、電線が渦巻き状に巻き回されたコイルである。コイル部３１０ａは電磁遮蔽部４００上に固着されている。接続部３２０ａは、コイル部３１０ａの両端に連続する電線であって、対応する貫通孔１２２から収容空間Ｓ内に挿入され、基板２００に接続されている。

給電コイル３００ｂは、図１Ａ〜図１Ｃに示すように、給電コイル３００ａと略同じ構成であるので、給電コイル３００ａと相違する点についてのみ説明する。給電コイル３００ｂのコイル部３１０ｂは電磁遮蔽部４００上のコイル部３１０ａのとなりに固着されている。図１Ａ〜図１Ｂに示す３２０ｂは、給電コイル３００ｂの接続部である。

給電コイル３００ｃは、図１Ａ〜図１Ｃに示すように、給電コイル３００ａと略同じ構成であるので、給電コイル３００ａと相違する点についてのみ説明する。給電コイル３００ｃのコイル部３１０ｃは、コイル部３１０ａおよびコイル部３１０ｂ上に固着されている。図１Ａ〜図１Ｂに示す３２０ｃは、給電コイル３００ｃの接続部である。

基板２００には、給電コイル３００ａ、３００ｂ、３００ｃと回路部５００とを接続する図示しない導電ラインが設けられている。すなわち、回路部５００は、基板２００を介して給電コイル３００ａ、３００ｂ、３００ｃに接続されている。

回路部５００は、給電コイル３００ａ、３００ｂ、３００ｃに交流電力を供給し、電磁誘導方式によって、図示しない受電コイルに電力を供給可能とするための回路を含んでいる。具体的には、回路部５００は、図１Ｃおよび図２に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバーター５１０と、制御部５２０と、電力段（POWER STAGE）５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃとを有している。ＤＣ／ＤＣコンバーター５１０、制御部５２０および電力段５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃは、収容空間Ｓ内に配置されるように基板２００上に設けられている。換言すると、基板２００上のＤＣ／ＤＣコンバーター５１０、制御部５２０および電力段５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃが、シールドケース１００（底部１１０および筒１２０）内に収容されている。

回路部５００には直流電力（ＤＣ電圧）が入力される。入力された直流電力は、ＤＣ／ＤＣコンバーター５１０を介して制御部５２０に供給される一方、電力段５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃに供給される。電力段５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃは図示しないインバータを含んでいる。電力段５３０ａのインバータは上記導電ラインを介して給電コイル３００ａの接続部３２０ａおよび制御部５２０に接続されている。電力段５３０ｂのインバータは、上記導電ラインを介して給電コイル３００ｂの接続部３２０ｂおよび制御部５２０に接続されている。電力段５３０ｃのインバータは、上記導電ラインを介して給電コイル３００ｃの接続部３２０ｃおよび制御部５２０に接続されている。制御部５２０は、電力段５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃのインバータの一対のスイッチング素子を交互にオン・オフすることによって、直流電力を高周波電力に変換し、給電コイル３００ａ、３００ｂ、３００ｃに供給する。このようにして給電コイル３００ａ、３００ｂ、３００ｃが励磁される。上記受電コイルが給電コイル３００ａ、３００ｂ、３００ｃの少なくとも一つに近づけられると、電磁誘導によって給電コイル３００ａ、３００ｂ、３００ｃの少なくとも一つから受電コイルに電力が供給される。

以下、上述した構成の非接触給電装置の組立手順について詳しく説明する。まず、シールドケース１００および電磁遮蔽部４００を用意する。その後、電磁遮蔽部４００をシールドケース１００の外面１１１に固着させる。その後、給電コイル３００ａ、３００ｂを用意する。その後、給電コイル３００ａ、３００ｂを電磁遮蔽部４００上に固着させる。その後、給電コイル３００ｃを用意する。その後、給電コイル３００ｃを給電コイル３００ａ、３００ｂ上に固着させる。これにより、電磁遮蔽部４００がシールドケース１００の外面１１１と給電コイル３００ａ、３００ｂ、３００ｃとの間に介在する。その後、回路部５００が実装された基板２００を用意する。その後、基板２００上の回路部５００が開口１０１からシールドケース１００内に収容される（覆われる）ように、シールドケース１００の筒１２０の先端面１２１を基板２００に当接させる。このとき、基板２００によって、シールドケース１００の開口１０１が塞がれる。この状態で、シールドケース１００を基板２００に固着させる。その後、給電コイル３００ａ、３００ｂ、３００ｃの接続部３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃをシールドケース１００の対応する貫通孔１２２から挿入し、基板２００に接続させる。

上述した構成の非接触給電装置は、次の多数の技術的特徴を有する。第１に、非接触給電装置は、当該装置の部品点数の低減および小型化を図ることができる。基板２００、シールドケース１００、電磁遮蔽部４００および給電コイル３００ａ、３００ｂ、３００ｃが積層されたシンプルな構成であるからである。

第２に、回路部５００が給電コイル３００ａ、３００ｂ、３００ｃおよび／又はシールドケース１００の外部からの電磁干渉（ＥＭＩ（Electro-Magnetic Interference））から遮蔽される。給電コイル３００ａ、３００ｂ、３００ｃが、シールドケース１００の外面１１１に設けられた電磁遮蔽部４００上に配置されている。一方、基板２００上の回路部５００は、シールドケース１００の収容空間Ｓ内に収容されているためである。

第３に、非接触給電装置は、図示しないケースへの収容および取り付けが容易になる。なぜなら、給電コイル３００ａ、３００ｂ、３００ｃが電磁遮蔽部４００を介してシールドケース１００に固着され、シールドケース１００が基板２００に固着されているので、給電コイル３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、電磁遮蔽部４００、シールドケース１００および基板２００を一度に前記ケースに収容させ、取り付けることが可能になるからである。

なお、上述した非接触給電装置は、上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載範囲において任意に設計変更することが可能である。以下、詳しく述べる。

上記実施例では、回路部５００は、ＤＣ／ＤＣコンバーター５１０と、制御部５２０と、電力段（POWER STAGE）５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃとを有しているとした。しかし、本発明の回路部は、給電コイルに電力を供給するための回路である限り任意に設計変更することが可能である。例えば、回路部は、電磁界共鳴方式によって給電コイルが受電コイルに電力を供給し得る構成とすることが可能である。この回路部は、給電コイルと、この給電コイルに直列接続されたコンデンサとを有する共振回路を含んでいる。

上述した回路部には、交流電力が供給される構成に設計変更することが可能である。この場合、交流電力は、コンバーターによって、直流電力に変換され、制御部に供給される。その一方で、前記交流電力が給電コイルに供給され、給電コイルが励磁される。制御部は、給電コイルの前段に設けられたスイッチ回路をオン・オフして給電コイルへの電力の供給を制御している。また、回路部に交流電力が供給される場合、入力された交流電力がコンバーターによって直流電力に変換され、制御部および電力段に供給される構成とすることが可能である。この場合、上記実施例と同様に制御部が電力段のインバータの一対のスイッチング素子を交互にオン・オフすることによって、直流電力が交流電力に変換され、給電コイルに供給される。なお、本発明の非接触給電装置は、受電コイル又は当該受電コイルを備えた電子機器の接近を検知するセンサを更に備えた構成とすることが可能である。この場合、センサの出力信号に応じて制御部がコイルに電力を供給する構成とすれば良い。

上記実施例では、シールドケース１００は、金属製の有底筒であって、底部１１０および筒１２０を有するとした。しかし、本発明のシールドケースは、導電性を有すると共に開口を有した有底筒であって、当該筒内に回路部が収容されるように基板に固着されるものである限り任意に設計変更することが可能である。例えば、シールドケースは、有底筒状の樹脂ケースと、この樹脂ケースの外面に蒸着された金属とを有する構成とすることが可能である。また、シールドケースの貫通孔は省略可能である。この場合、給電コイルの接続部は、基板のシールドケースから露出する部分に接続すれば良い。また、本発明のシールドケースの貫通孔は、底部に設けることも可能である。

上記実施例では、非接触給電装置は、３つの給電コイルを備えているとした。しかし、本発明の非接触給電装置は、少なくとも一つの給電コイルを備えていれば良い。また、本発明の給電コイルは、導電性を有するコアと、このコアに巻き回されたコイル部とを有する構成とすることが可能である。また、本発明の給電コイルは、上述した電磁遮蔽部ではなく、シールドケースの外面上に設けられた構成とすることが可能である。すなわち、電磁遮蔽部は省略可能である。なお、シールドケースの外面は、底部の外面に限定されない。本発明の電磁遮蔽部は、少なくとも一つの給電コイルとシールドケースの外面との間に介在していればよい。

上述した非接触給電装置は非接触受電装置に設計変更することができる。この場合、上述した給電コイルは受電コイルとして使用される。回路部は、基板を介して受電コイルに接続される。回路部は、受電コイルで受電された交流電力を直流電力に変換するコンバーター等を含む。電磁界共鳴方式によって受電コイルに電力を受電させる場合には、回路部は、受電コイルと、この受電コイルに並列接続されたコンデンサとを有する共振回路を含むように設計変更すると良い。これ以外の本発明の非接触受電装置の構成は、上記実施例および上述した設計変更例の通りである。

なお、上記実施例における非接触給電装置および非接触受電装置の各構成要素を構成する素材、形状、寸法、数及び配置等はその一例を説明したものであって、同様の機能を実現し得る限り任意に設計変更することが可能である。上述した実施例及び設計変更例は、互いに矛盾しない限り、相互に組み合わせることが可能である。

１００・・・・シールドケース
１１０・・・底部
１１１・・外面
１１２・・内面
１２０・・・筒
１２１・・先端面
１２２・・貫通孔
２００・・・・基板
３００ａ・・・給電コイル
３００ｂ・・・給電コイル
３００ｄ・・・給電コイル
４００・・・・電磁遮蔽部
５００・・・・回路部

Claims (6)

1. 開口を有した有底筒状であり且つ導電性を有するシールドケースと、
   前記開口を閉塞するように前記シールドケースに固着されており且つ当該シールドケースと共に収容空間を区画する基板と、
   前記シールドケースの外面に設けられており且つ前記基板に接続された給電コイルと、
   前記収容空間に収容されるように前記基板上に設けられており且つ当該基板を介して前記給電コイルに接続された回路部とを備えている非接触給電装置。
2. 請求項１記載の非接触給電装置において、
   前記シールドケースは、前記外面および前記外面の裏側の内面を有する底部と、
   前記底部の前記内面上に設けられた筒を有しており、
   前記筒は、前記基板に当接する先端面を有している非接触給電装置。
3. 請求項１〜２の何れかに記載の非接触給電装置において、
   前記シールドケースの前記外面と前記給電コイルとの間に介在した電磁遮蔽部を更に備えている非接触給電装置。
4. 開口を有した有底筒状であり且つ導電性を有するシールドケースと、
   前記開口を閉塞するように前記シールドケースに固着されており且つ当該シールドケースと共に収容空間を区画する基板と、
   前記シールドケースの外面に設けられており且つ前記基板に接続された受電コイルと、
   前記収容空間に収容されるように前記基板上に設けられており且つ当該基板を介して前記受電コイルに接続された回路部とを備えている非接触受電装置。
5. 請求項４記載の非接触受電装置において、
   前記シールドケースは、前記外面および前記外面の裏側の内面を有する底部と、
   前記底部の前記内面上に設けられた筒を有しており、
   前記筒は、前記基板に当接する先端面を有している非接触受電装置。
6. 請求項４〜５の何れかに記載の非接触受電装置において、
   前記シールドケースの前記外面と前記受電コイルとの間に介在した電磁遮蔽部を更に備えている非接触受電装置。

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