JP2015220234A - 平面コイルユニット - Google Patents

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【課題】導線により平面コイルを形成しながら特性を安定させることが可能な平面コイルユニットを提供する。
【解決手段】平面コイルユニット1は、ベース2と、平面コイル3とを備える。ベース2の一方の面には、コイル形状の溝4が形成される。溝4は、ベース2の一方の面を渦巻き状(スパイラル状)に周回する。平面コイル3の径方向に隣り合う溝4同士は、相互に所定距離離間する。平面コイル3は、溝4上に設けられた導線5からなる。導線5は、溝4に沿って渦巻き状に周回する。平面コイル3の径方向に隣り合う導線5同士は、相互に所定距離離間する。
【選択図】図1

Description

本発明は、非接触電力伝送等に用いられる平面コイルユニットに関する。
非接触電力伝送の方式の一つとして、磁界共鳴方式が知られている。磁界共鳴方式は、送電側コイルと受電側コイルを同一の周波数で共振するようにしておき、送電側コイルに電流が流れることにより発生した磁界の振動を磁界共鳴により受電側コイルに伝え、非接触で電力を伝送する。磁界共鳴方式の非接触電力伝送では、トランスミッタ(充電器)とレシーバ(携帯型機器)が数10cm離れていても充電が可能である。
非接触電力伝送における送電側コイル及び受電側コイルとしては、導体を平面的かつ渦巻き状(スパイラル状)に周回させた平面コイルが用いられる。前述の磁界共鳴方式の非接触電力伝送に用いられる平面コイルは、径方向に隣り合う導体同士が相互に所定距離離間している必要があり、前記導体同士の相互離間距離が変動するとコイルとしての特性が不安定になる。
特開2013−229937号公報 特開平9−69457号公報
銅線やアルミ線等の導線を周回させた平面コイルは、直流抵抗が小さく安価であるが、径方向に隣り合う導線同士の相互離間距離を維持するのが難しい。特許文献2は、巻回治具を用いて所望形状の平面コイルを成形しようとするものであるが、巻回治具から取り外した後の平面コイルは、密着巻きではないため巻線のテンションを維持できない。そのため、平面コイル単体では形状を維持することが難しく、コイルとしての特性が不安定になる。
一方、フレキシブル基板等のプリント基板にコイル状の導体パターンを形成して平面コイルとすれば、径方向に隣り合う導体同士の相互離間距離は高精度かつ一定に維持することができる。しかし、プリント基板上の導体パターンからなる平面コイルは、導線を周回させた平面コイルと比較して高価であり、また、導体パターンの厚さが例えば70μm程度であるため電流経路の断面積が小さく、直流抵抗による損失が大きくなるという欠点がある。直流抵抗を低くするために導体パターンを厚くすれば、一層コスト高となる。
本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、導線により平面コイルを形成しながら特性を安定させることが可能な平面コイルユニットを提供することにある。
本発明のある態様は、平面コイルユニットである。この平面コイルユニットは、
板状部を有するベースと、
前記板状部に形成された所定コイル形状の溝と、
前記溝上に設けられた導線からなる平面コイルとを備え、
前記平面コイルの径方向に隣り合う前記導線同士が相互に所定距離離間している。
前記導線が前記溝に接着されていてもよい。
前記導線が前記溝の内面に密着していてもよい。
前記導線が前記溝に圧入されていてもよい。
前記板状部の前記溝の形成面が平面であってもよい。
前記ベースが熱可塑性樹脂からなってもよい。
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本発明によれば、導線により平面コイルを形成しながら特性を安定させることが可能な平面コイルユニットを提供することができる。
本発明の実施の形態に係る平面コイルユニット1の平面図。 平面コイルユニット1の一部拡大断面図(その1)。 平面コイルユニット1の一部拡大断面図(その2)。 平面コイルユニット1の製造工程の一例を示す説明図。 平面コイルユニット1の製造工程の他の例を示す説明図。
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
図1は、本発明の実施の形態に係る平面コイルユニット1の平面図である。図2は、平面コイルユニット1の一部拡大断面図(その1)である。図3は、平面コイルユニット1の一部拡大断面図(その2)である。図4は、平面コイルユニット1の製造工程の一例を示す説明図である。図5は、平面コイルユニット1の製造工程の他の例を示す説明図である。
平面コイルユニット1は、磁界共鳴方式の非接触電力伝送に使用可能な送電コイル又は受電コイルである。平面コイルユニット1は、ベース2と、平面コイル3とを備える。ベース2は、例えば樹脂製の板状部材(例えば平板状部材)である。ベース2の一方の面には、コイル形状の溝4が形成される。溝4は、ベース2の一方の面を渦巻き状(スパイラル状)に周回する。平面コイル3の径方向に隣り合う溝4同士は、相互に所定距離離間する。平面コイル3は、溝4上に設けられた導線5からなる。導線5は、溝4に沿って渦巻き状に周回する。導線5は、例えば銅線やアルミ線である。平面コイル3の径方向に隣り合う導線5同士は、相互に所定距離離間する。平面コイル3の外周側端部3aは、ベース2の表面(平面コイル3の形成面)から外側に引き出され、内周側端部3bは、ベース2の裏面から外側に引き出される。ベース2の裏面に、内周側端部3bをガイドする溝を設けてもよい。
図2の断面図は、ベース2の表面に予め溝4を形成しておき、溝4に導線5を嵌め込んだ例を示している。この場合、導線5の外径を溝4の幅よりも僅かに大きくし、導線5を溝4に圧入してもよい。あるいは、導線5の外径を溝4の幅以下とし、導線5を溝4の内面に接着してもよい。接着には、両面テープを用いてもよいし、接着剤を用いてもよい。隣り合う導線5同士の相互離間距離を高精度にする観点で、導線5の外径は、溝4の幅より僅かに小さい程度以上にすることが望ましい。
図3の断面図は、溝4の無いベース2の一方の面(平面)に導線5を加熱しながら押し付けることで、ベース2を部分的に溶かして溝4を形成しながら溝4を導線5で埋めていった例を示している。図4の例では、加熱子6を導線5に接触させて導線5を加熱し、ベース2(熱可塑性樹脂)の溶融温度を超えた導線5によりベース2の一方の面を押圧して導線5をベース2の一方の面上で渦巻き状に周回させる。その結果、導線5は、ベース2に例えば線径の1/2〜1/3程度埋設される(埋め込まれる)。その際にできた溝4の内面は導線5と密着する(図3)。図5の例では、加熱子7aを有する上ラム7に所定コイル形状に成形済みの導線5を真空吸引等の任意の方法で密着保持させ、導線5の吸着面に対向して熱可塑性樹脂からなるベース2を配置しておき、加熱子7aの熱によりベース2の溶融温度を超えた導線5をベース2の一方の面に押し付ける。その結果、導線5は、ベース2に例えば線径の1/2〜1/3程度埋設される(埋め込まれる)。その際にできた溝4の内面は導線5と密着する(図3)。加熱子7aはコイル形状に倣っていることが望ましい。なお、図4及び図5のいずれの製法においても、ベース2に対する導線5の埋設量(埋込量)は、導線5が所定コイル形状を保持できる程度(径方向に隣り合う導線5同士の相互離間距離が維持される程度)に溝4の内面と導線5とを密着させられる量であればよい。
本実施の形態によれば、ベース2の一方の面に所定コイル形状の溝4を形成し、溝4上に設けた導線5により平面コイル3を成しているため、平面コイル3の径方向に隣接する導線5同士の相互離間距離を高精度かつ一定に維持することができる。このため、導線5により平面コイル3を形成しながらコイルとしての特性を安定させることができる。また、導線5により平面コイル3を形成しているため、プリント基板上の導体パターンを平面コイルとする場合と比較して安価であり、かつ、電流経路の断面積を大きく確保できて直流抵抗による損失が小さい。
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。
1 平面コイルユニット、2 ベース(板状部材)、3 平面コイル、3a 外周側端部、3b 内周側端部、4 溝、5 導線、6 加熱子、7 上ラム、7a 加熱子

Claims (6)

  1. 板状部を有するベースと、
    前記板状部に形成された所定コイル形状の溝と、
    前記溝上に設けられた導線からなる平面コイルとを備え、
    前記平面コイルの径方向に隣り合う前記導線同士が相互に所定距離離間している、平面コイルユニット。
  2. 前記導線が前記溝に接着されている請求項1に記載の平面コイルユニット。
  3. 前記導線が前記溝の内面に密着している請求項1に記載の平面コイルユニット。
  4. 前記導線が前記溝に圧入されている請求項1に記載の平面コイルユニット。
  5. 前記板状部の前記溝の形成面が平面である請求項1から4のいずれか一項に記載の平面コイルユニット。
  6. 前記ベースが熱可塑性樹脂からなる請求項1から5のいずれか一項に記載の平面コイルユニット。
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