JP2016073059A - 非接触電力伝送装置、非接触電力伝送装置を搭載した電子機器、非接触電力伝送装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】送電コイルと受電コイルの位置ズレが起きた場合においても、送電距離を確保することができる小型な非接触電力伝送装置を提供する。【解決手段】受電コイル１２が送電コイル１６による磁界内での非接触による電力伝送を行う非接触電力伝送装置において、前記送電コイル１６は前記受電コイル１２と対向面側の反対面のコイル表面に磁性体を有し、前記受電コイル１２には前記送電コイル１６と対向面側の反対面のコイル表面に磁性体を有しており、前記受電コイル１２の外形または外径は、前記送電コイル１６の外形または外径に対して相対比を、０．７以下０．３以上とすることにより、送電コイル１６と受電コイルの位置ズレが起きた場合においても、使用上必要とされる送電距離を確保することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、非接触電力伝送装置、非接触電力伝送装置を搭載した電子機器および非接触電力伝送装置の製造方法に関する。

近年、部品の小型化、高性能化は著しく、半導体素子の高集積度化、高密度実装による基板の小型化によって、電子機器の更なる小型化が可能となってきた。さらに、小型高容量な二次バッテリーの供給によって、それらを搭載された電子機器は、使用場所を制限されない携帯機器または、超小型携帯機器として急速に普及しつつある。
また、このような超小型携帯機器に対して、端子レス、物理的接続レスで給電が可能な非接触電力伝送技術が、注目されている。

しかし、現在、市場導入されている非接触電力伝送装置は、コードレス電話、携帯電話、スマートホンに内蔵された二次バッテリーへの電力供給をメインとしており装置的にも供給電力的にも数百ｍＷから数Ｗと大きいことが実情である。

さらに充電器、すなわち送電装置に備えられた一次コイル（以後、送電コイルと呼ぶ。）と被充電器である受電装置に備えつけられた二次コイル（受電コイルと呼ぶ。）は、現在の小型携帯端末機器の外形に対して決して小型小径なコイルと云えるほどのサイズではない。

また、非接触電力伝送装置の送電装置並び受電装置に備えられている各コイルの相対的な位置に配置して送電を実施するが、両コイルの上下左右の相対的位置関係、コイルを収納する筐体形状寸法においてもコイルサイズの制約、さらにコイルサイズにおける電力の伝送効率（以後、電送効率と呼ぶ。）の制約などの問題点も多く、小型携帯機器への導入が敬遠されている。

そこで、特許文献１に記載の非接触電力伝送装置では、図１２のように送電コイルの空芯部に棒状コア１１８を配置し、扁平な送電コイル１１６と受電コイル１１２を用いることで、受電側部材１１１と送電側部材１１７を平面状態で対向することが可能となる。さらに、棒状コア１１８によって送電コイル１１６で発生させた鎖交磁束を集中させ送電コイルと受電コイルの磁気結合力を向上させ、高効率な電送効率が得られることを紹介している。

さらに送電コイル１１６の空芯部径φＧと受電コイル１１２の空芯部径φＨの関係は、φＧ＜φＨの関係であり、送電コイル１１６と受電コイル１１２と対向させたときの両コイルの位置ズレ許容値の拡大化を図ることが可能となる。

そして、その結果、受電装置と送電装置との位置合わせ精度を緩和することは、非接触電力伝送装置を組み込まれた携帯機器などの筐体設計において設計自由度の拡大に大きく貢献している。

次に特許文献２に記載の非接触電力伝送装置では、送電効率が送電コイルと受電コイルの外形が略同一径、すなわち、送電コイルの外径と受電コイルの外径の比を、０．７〜１．３とすること、さらに送受電の両コイルの外径内径の比を、０．３〜０．７とすることで、もっとも良い送電効率を得ることが可能となることを紹介している。

さらに、送電受電コイルの上下の配置位置に対してズレが生じた場合、送電受電の両コイルの空芯部のどちらか一方のコイルの空芯部径を１ｍｍ大きくすることで、ズレ量１ｍｍでの位置合せ精度の緩和、如いては、この範囲内での位置ズレが生じたとしても基準位置で受電した受電率に対して９０％以上で二次電池への急速充電が可能となることを紹介している。

特開平１０−１２４６８号公報 ＷＯ１９９９／０２７６０３号公報

しかしながら、ブルーツース式カナル型イヤホーンや音楽再生機器などの小型携帯機器へ非接触電力伝送装置を内蔵する場合、小型携帯機器に収納される受電装置の受電コイルは必然的に小型、小径であることが求められる。さらに送電装置の送電コイルも同様に略同一径を採用せざるを得なくなるのが常であった。よって、受電コイル並び送電コイルは、小型、小径となり両者の磁気結合力が乏しくなる為、伝送距離を伸ばすことが難しく、さらに送電電力も小さな電力となるためシステムとしては不効率な電力伝送装置であった。

このように小径コイルによる磁気結合力の不足は、送電コイルと受電コイルの対向する面と面との上下左右の位置ズレが起きた場合において位置合せ許容量が狭く、使用上必要とされる送電距離を確保できないと云う課題が発生していた。

そこで本発明は、送電コイルと受電コイルの位置ズレが起きた場合においても、使用上必要とされる送電距離を確保することができる小型な非接触電力伝送装置を提供することにある。

本発明の非接触電力伝送装置は、送電側部材に設けられた電力が加えられる一次コイルと、充電側部材に設けられた電力を受電する二次コイルとからなり、前記送電側部材と前記充電側部材との平面同士の対向における前記一次コイルの軸方向に位置する前記二次コイルが前記一次コイルによる磁界内での非接触による電力伝送を行う非接触電力伝送装置において、前記一次コイルは前記二次コイルと対向面側の反対面のコイル表面に磁性体を有し、前記二次コイルには前記一次コイルと対向面側の反対面のコイル表面に磁性体を有しており、前記二次コイルの外形または外径は、前記一次コイルの外形または外径に対して相対比は、０．７以下０．３以上であることを特長とする。
これにより送電コイルと受電コイルの位置ズレが起きた場合においても、使用上必要とされる送電距離を確保することができる小型な非接触電力伝送装置を提供することができる。

更に本発明の非接触電力伝送装置は、前記一次コイルの前記二次コイルと対向面側の反対面のコイル表面に貼合された磁性体と、前記二次コイルの前記一次コイルと対向する反対側のコイル表面に貼合された磁性体は、薄膜な塑性変形可能なシート状であり、前記一次コイルが有しているシート状の磁性体は、前記一次コイルの厚さ寸法分一次コイル縁部から張出し、ツバ状に形成された送電側磁性体折り曲げツバ部を有し、前記二次コイルが有しているシート状の磁性体は、前記二次コイルの厚さ寸法分二次コイル縁部から張出し、ツバ状に形成された受電側磁性体折り曲げツバ部を有することを特徴とする。
これにより送電コイルと受電コイルの位置ズレが起きた場合においても、さらに長く送電距離を確保することができる。

更に本発明の非接触電力伝送装置は、前記送電側磁性体折り曲げツバ部は、一次コイルの側面に沿うように折り曲げ、前記受電側磁性体折り曲げツバ部は、二次コイルの側面に沿うように折り曲げ、前記一次コイルと前記二次コイルが各々のツバ部によってコイル側面を覆うように沿わせて折り曲げられて加工形成されたことを特徴とする。
これにより送電コイルと受電コイルの位置ズレが起きた場合においても、さらに長く送電距離を確保することができる。

更に本発明の非接触電力伝送装置は、前記一次コイルに貼合されているシート状の磁性体は、前記一次コイルの厚さ寸法分、凹部が形成しており、さらに前記凹部は前記一次コイルと同一外形寸法で前記一次コイルを埋め込み包むように形成され前記一次コイル全周にツバ部が形成された前記送電側部材と、前記二次コイルに貼合されているシート状の磁性体は、前記二次コイルの厚さ寸法分、凹部が形成しており、さらに前記凹部は前記二次コイルと同一外形寸法で前記二次コイルを埋め込みに包むように形成され前記二次コイル全周にツバ部を形成している前記受電側部材と、を少なくとも何れか一方を有する。
これにより送電コイルと受電コイルの位置ズレが起きた場合においても、さらに長く送電距離を確保することができる。

更に本発明の非接触電力伝送装置は、前記二次コイルの中央の空芯部の内径は、前記一次コイルの空芯部の内径に対して相対比は、０．６以上１．０以下とする。
これにより送電コイルと受電コイルの位置ズレが起きた場合においても、さらに長く送電距離を確保することができる。

更に本発明の非接触電力伝送装置は、前記二次コイルの前記空芯部には、磁性体が充填されていることを特徴とする請求項５のいずれか一項に記載の非接触電力伝送装置。
これにより送電コイルと受電コイルの位置ズレが起きた場合においても、さらに長く送電距離を確保することができる。

本発明の非接触電力伝送装置の製造方法は、送電側部材に設けられた電力が加えられる一次コイルと、充電側部材に設けられた電力を受電する二次コイルとからなり、前記送電側部材と前記充電側部材との平面同士の対向における前記一次コイルの軸方向に位置する前記二次コイルが前記一次コイルによる磁界内での非接触による電力伝送を行う非接触電力伝送装置の製造方法において、前記一次コイルの前記二次コイルの対向面側の反対面のコイル表面に薄膜な塑性変形可能なシート状の磁性体を貼合する一次コイル磁性シート貼合工程と、二次コイルの一次コイルと対向する反対側のコイル表面に薄膜な塑性変形可能なシート状の磁性材料を貼合する二次コイル磁性シート貼合工程と、を有する。
これにより送電コイルと受電コイルの位置ズレが起きた場合においても、使用上必要とされる送電距離を確保することができる小型な非接触電力伝送装置を製造することができる。

更に本発明の非接触電力伝送装置の製造方法は、前記記載の一次コイルが有している塑性可能な磁性材料のツバ部を一次コイルの側面に沿うように折り曲げる一次コイル磁性シート折り曲げ工程と、前記記載の二次コイルが有している塑性可能な磁性材料のツバ部を二次コイルの側面に沿うように折り曲げる二次コイル磁性シート折り曲げ工程と、を更に有する。
これにより送電コイルと受電コイルの位置ズレが起きた場合においても、さらに長く送電距離を確保することができる小型な非接触電力伝送装置を製造することができる。

本発明の非接触電力伝送装置の製造方法は、送電側部材に設けられた電力が加えられる一次コイルと、充電側部材に設けられた電力を受電する二次コイルとからなり、前記送電側部材と前記充電側部材との平面同士の対向における前記一次コイルの軸方向に位置する前記二次コイルが前記一次コイルによる磁界内での非接触による電力伝送を行う非接触電力伝送装置の製造方法において、前記一次コイルの前記二次コイルの対向面側の反対面のコイル表面には貼合された磁性体と、前記二次コイルの前記一次コイルと対向する反対側のコイル表面に貼合された磁性体とを有し、更に前記一次コイル及び前記二次コイルに貼合された前記磁性体は薄膜な塑性変形可能なシート状であって、前記一次コイルに貼合されている前記磁性体には、前記一次コイルの厚さ寸法分と同一外形寸法で、凹部を形成してする一次コイルの磁性シート凹部形成工程と、前記凹部の外周には前記一次コイルを埋め込み包むように形成されることで前記一次コイル全周にツバ部を形成する前記一次コイルの凹部形成磁性シートツバ部外形形成工程と、を有する。
これにより送電コイルと受電コイルの位置ズレが起きた場合においても、使用上必要とされる送電距離を確保することができる小型な非接触電力伝送装置を製造することができる。

本発明の非接触電力伝送装置の製造方法は、送電側部材に設けられた電力が加えられる一次コイルと、充電側部材に設けられた電力を受電する二次コイルとからなり、前記送電側部材と前記充電側部材との平面同士の対向における前記一次コイルの軸方向に位置する前記二次コイルが前記一次コイルによる磁界内での非接触による電力伝送を行う非接触電力伝送装置の製造方法において、前記一次コイルの前記二次コイルの対向面側の反対面のコイル表面には貼合された磁性体と、前記二次コイルの前記一次コイルと対向する反対側のコイル表面に貼合された磁性体とを有し、更に前記一次コイル及び前記二次コイルに貼合された前記磁性体は薄膜な塑性変形可能なシート状であって、前記二次コイルに貼合されている前記磁性体には、前記二次コイルの厚さ寸法分と同一外形寸法で、凹部を形成する二次コイルの磁性シート凹部形成工程と、前記凹部の外周には前記二次コイルを埋め込み包むように形成されることで前記二次コイル全周にツバ部を形成する前記二次コイルの凹部形成磁性シートツバ部外形形成工程と、を有する。
これにより送電コイルと受電コイルの位置ズレが起きた場合においても、使用上必要とされる送電距離を確保することができる小型な非接触電力伝送装置を製造することができる。

また、本発明の電子機器はこれらの非接触電力伝送装置を搭載している。
これにより送電コイルと受電コイルの位置ズレが起きた場合においても、使用上必要とされる送電距離を確保することができる小型な電子機器を提供することができる。

この発明によれば、二次コイルの外形または、外径は、一次コイルの外形、又は、外径に対して相対比を０．７以下であり０．３以上とすることにより、送電コイルと受電コイルの位置ズレが起きた場合においても、使用上必要とされる送電距離を確保することができる小型な非接触電力伝送装置を提供することにある。

第１実施形態における非接触電力電送装置の構成図である。 磁性材料とコイル特性のインピーダンスの変化の関係を表す図である。 第２実施形態における非接触電力電送装置の構成図である。 第２実施形態における位置ズレ量／傾き／送電距離測定の図である。 比率０．６７におけるワイヤレス電送送電距離（ｍｍ）と受電率（％）の関係を表す図である。 比率０．４５におけるワイヤレス電送送電距離（ｍｍ）と受電率（％）の関係を表す図である。 第４実施形態における非接触電力電送装置の構成図である。 ツバ付きコイルの他の形状を表す図である。 ツバ付きコイル使用時の磁性閉回路概念図である。 第１のツバ付きコイル形成工程図ある。 第２のツバ付きコイル形成工程図である。 従来の実施形態における非接触電力電送装置の構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明による非接触電力電送装置の第１実施形態について図１を用いて説明する。図１は、第１実施形態における非接触電力電送装置の構成図である。
非接触電力伝送装置は、受電装置１０１と送電装置２０１の２装置による構成となっている。

受電装置１０１は、厚さ０．５ｍｍの絶縁体の筐体形成材で形成された受電側筐体４の中に導電部材にて形成された厚さ１．０ｍｍの二次コイルとしての受電コイル２（外径実寸法φＤ８．１３ｍｍ、内径φ６．０ｍｍ）が外径φ１０．０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍで形成した磁性体１に貼合され収納されている。

送電装置２０１は、厚さ０．５ｍｍの絶縁体の筐体形成材で形成された受電側筐体７の中に導電部材にて形成された厚さ１．０ｍｍの一次コイルとしての送電コイル６（実寸法外径φＢ、内径φ６．０ｍｍ）が外径φＢ＋２．０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍで形成した磁性体５が貼合され収納されている。この時、受電側の磁性体１の外径は、受電側コイル２のφＤより１．０ｍｍ、張出すようにツバ部１ａを形成しており直径１０．０ｍｍで形成した。さらに、送電側の磁性体５の外径は、送電側コイル６のφＢより１．０ｍｍ、張出すようにツバ部５ａを形成しており直径φＢ＋２．０ｍｍで形成した。

送電コイル６の外径を変化させ、受電装置１０１で充電量３０ｍＡでの送電距離を確認した結果を、表１に示す。なお、このとき送電コイル６の内径は一定であり、受電コイル２との内径比も１．０で一定であった。

表１によると、送電コイル径が大きくなるにつれて送電可能な距離が大きくなることが分かる。また、これによれば、送電コイル径を受電コイル径よりも大口径にすることで送電距離が伸びることが確認できた。

本第１実施形態に使用されている送電コイルの外径φＢと受電コイルの外径φＤの比は０．３３以上０．４０以下であった。また、受電コイルの外径と送電コイルの外径との関係はφＢ＞φＤの関係であった。このような受電コイルの外径と送電コイルの外径との関係および外径比とすることで、送電距離を確保することができる小型な非接触電力伝送装置が実現できた。

また、磁性体を使用した場合のインダクタンス値の変化について図２を用いて説明する。図２は、磁性材料とコイル特性のインピーダンスの変化の関係を表す図である。コイル単独と、同じコイルに０．１ｍｍから０．５ｍｍまでの磁性体を張り付けたもののインダクタンス値を比較したものである。また、磁性体は特性値が異なるＡタイプ、Ｂタイプの２種類を用いた。図２によれば、コイル単独でのインダクタンス値が、６．２μＨであっても磁性体をコイルに貼合することでインダクタンス値を増加させることが可能であることが分かる。また、特性値が異なる磁性体Ａタイプ、Ｂタイプであっても厚さが増加することでインダクタンス値も増加する傾向にあることが分かった。よって、磁性体に形状、使用方法において送電距離拡大への効果が予想できる。

尚、本第１実施形態にて使用された磁性体は、Ａタイプの透磁率よりも低い磁性体を使用した。
（透磁率については、第１実施形態使用磁性体 ＜ Ａタイプ ＜ Ｂタイプ の関係である。）

（第２実施形態）
本発明による非接触電力電送装置の第２実施形態について図３を用いて説明する。本実施形態においては、受電能力１００ｍＡの装置を想定して内径φＡが６．０６ｍｍかつ外径φＢが２０．８３ｍｍである送電コイル１６と内径φＣが４．０２ｍｍかつ外径φＤが１４．０３ｍｍである受電コイル１２とを用いた。なお、受電コイル１２と送電コイル１６の外形寸法比は、外径比（φＤ１４．０３ｍｍ／φＢ２０．８３ｍｍ）＝０．６７であり、内径比（φＣ４．０２ｍｍ／φＡ６．０６ｍｍ）＝０．６３だった。

受電側磁性材１１は、受電コイル１２の側面部を包むように受電側磁性材折り曲げ部１１ａを有する。受電側磁性材折り曲げ部１１ａは、受電コイル１２の厚さ分、すなわち、１．０ｍｍを受電コイル１２の外周部からツバ状に張り出し、その外径寸法は、受電コイル１２の外形φＤ＋２．０ｍｍに等しく加工作製し、さらにそのツバ状の端部を送電装置２００に対向するように折り曲げて形成した。

送電側磁性材１５は、送電コイル１６の側面部を包むように送電側磁性材折り曲げ部１５ａを有する。送電側磁性材折り曲げ部１５ａは、送電コイル１６の厚さ分、すなわち、１．０ｍｍを送電コイル１２の外周部からツバ状に張り出し、その外径寸法は、送電コイル１６の外形φＢ＋２．０ｍｍに等しく加工作製し、その端部をさらそのツバ状の端部を受電装置１００に対向するように折り曲げて形成した。

そして、筐体形成材厚さ０．５ｍｍの送電側筐体１７と受電側筐体１４に装着され、前記両コイルは、前記両筐体の形成材を挟んだ形で受電コイル１２と送電コイル１６が対向した場合送電距離が１ｍｍとなるようにした。

次に、受電コイル１２の空芯部の内径φＣには、受電側磁性材１１と同材質の磁性材を充填して、コア１３を形成した。この時、コア１３の磁性材は、厚さ０．５ｍｍ、受電コイル内径φＣと同じ直径の円形状に形成し受電コイル１２の厚さ分（本発明品では、受電コイル厚さ１ｍｍであった。）として２枚、重ね合わせて貼合し、受電コイル空芯部内径に充填した。また、受電コイル１２に貼合した受電側磁性体１１は、コア１３に使用した磁性体と同材質である厚さ０．１ｍｍ品を使用した。本実施形態で使用した磁性体は、コスト、性能にも良好であり、製品仕様上の制約からＡタイプのｔ＝０．１ｍｍ品を用いた。

以上の構成からなる本第２実施形態の非接触電力伝送装置において、送電距離であるコイル間距離（以後、コイル間距離と呼ぶ。）を変化させて測定した。詳細は、図４を用いて説明する。

図４は第２実施形態における位置ズレ量／傾き／送電距離測定の図である。受電コイル１２と送電コイル１６とのそれぞれのコイル中心からの水平方向の距離（コイルの中心ズレ量）Ｘを０ｍｍ〜８ｍｍ変化させた場合、受電コイル１２と送電コイル１６とのそれぞれのコイル中心からの垂直方向の距離であるコイル間距離（以後、コイル間距離と呼ぶ。）Ｙを１ｍｍ〜６ｍｍ変化させた場合、送電コイル１６に対する受電コイル１２の傾き（コイル迎角）Ｅを０度、１５度で変化させた場合での受電率を確認した。

まず、条件１として、コイル迎角Ｅ０度の時、コイルの中心ズレ量Ｘ、コイル間距離Ｙを変化させ、Ｘ＝０ｍｍ、Ｙ＝１ｍｍの時の測定受電量を基準受電量１００％として各条件での受電量を測定した。
また、条件２として、コイル迎角Ｅ１５度の時、コイル中心ズレ量Ｘ、コイル間距離Ｙを変化させ、条件１でのＸ＝０ｍｍ、Ｙ＝１ｍｍの時の測定受電量を基準受電量１００％として各条件での受電量を測定した。各条件での受電量を測定した結果を表２に示す。

条件１での測定結果をａ）、条件２での測定結果をｂ）に示す。
条件１において、コイル迎角Ｅ０度の時、両コイルの中心ズレ量Ｘが最大７ｍｍ、コイル間距離Ｙが最大５ｍｍであっても基準受電量の９５％以上の受電量を得ることができた。

次に条件２において、迎角Ｅ１５度の時、両コイルのコイル中心ズレ量Ｘが最大４ｍｍ、コイル間距離Ｙが最大５．８ｍｍであってもコイル仰角Ｅ＝０度の時の基準受電量に対して９５％以上の受電量を得ることができた。

次に、図５を用いて、図４に示すコイル迎角Ｅ０度の時のコイルの中心ズレ量Ｘ０ｍｍ、コイル間距離Ｙ１ｍｍで測定した受電量を基準受電量１００％とした時の受電量とコイルセンター間距離との相関を説明する。なお、コイルセンター間距離とは、送電コイル装置のコイル中心Ｐ１から受電コイル装置のコイル中心Ｐ２までの直線距離を示す。

図５は、比率０．６７におけるワイヤレス電送送電距離（ｍｍ）と受電率（％）の関係を表す図である。
これによると、Ｐ１−Ｐ２のセンター間距離の増加に伴って受電率が低下していることがわかる。しかし、従来においては、送電コイルと受電コイルとの中心位置ズレ２ｍｍにおいて受電率６０％に満たない状況となるが、本発明によれば５ｍｍ以上のコイルセンター間距離が存在しても受電率９５％以上を有していることがわかる。

また、本第２実施形態と第１実施形態との結果を加味すると、送電コイルの外径φＢと受電コイルの外径φＤの比は０．３３以上０．６７以下で、受電コイルの外径と送電コイルの外径との関係はφＢ＞φＤの関係であれば、送電距離を確保することができる小型な非接触電力伝送装置が実現できることが分かった。

また、送電コイルの空芯部の内径φＡと受電コイルの空芯部の内径φＣの関係は、０．６以上１．０以下であり送電コイルの空芯部内径φＡと受電コイルの空芯部内径φＣの関係は、φＡ≧φＣの関係であれば、さらに送電距離を確保することができる小型な非接触電力伝送装置が実現できることが分かった。

また、受電コイル１２の内径φＣで形成される空芯部にコア１３の磁性材を充填することで磁気集中が可能となり小型、小径の受電コイル１２でも送電距離を伸ばすことが可能となり、さらに送電距離を確保することができる小型な非接触電力伝送装置が実現できることが分かった。

また、送電装置の送電側磁性材１５は、導電体部である送電コイル１６の外径φＢよりも送電コイル１６の厚さｔ１分大きい外径、すなわちφＢ＋２×ｔ１で形成し、その余分に大きくした送電側磁性材１５の端は、送電コイル１６を包むように折り曲げて形成すること、並び、受電装置の受電側磁性材１１は、導電体部である受電コイル１２の外径φＤよりも受電コイル１２の厚さｔ２分大きい外径、すなわちφＤ＋２×ｔ２で形成し、その余分に大きくした受電側磁性材１１の端は、受電コイル１２を包むように折り曲げて形成したことにより磁気の閉回路が形成され小型、小径の受電コイルでも送電距離を伸ばすことが可能となる。

（第３実施形態）
本発明による非接触電力電送装置の第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第２実施形態と同様の構成であり受電能力３０ｍＡの装置を想定して、受電装置１００に搭載した受電コイル１２の外径φＤがφ９．４５ｍｍを用いて第２実施形態で使用した送電装置２００を用いた。これにより、受電コイル１２と送電コイル１６の外形寸法比は、外径比（φＤ９．４５ｍｍ／φＢ２０．８３ｍｍ）＝０．４５、内径比（φＣ３．９３ｍｍ／φＡ６．０６ｍｍ）＝０．６５であった。

条件３としてコイル迎角Ｅ０度の時、コイルの中心ズレ量Ｘ、コイル間距離Ｙを変化させ、Ｘ＝０ｍｍ、Ｙ＝１ｍｍの時の測定受電量を基準受電量１００％として各条件での受電量を測定した。

また、条件４としてコイル迎角Ｅ１５度の時、コイル中心ズレ量Ｘ、コイル間距離Ｙを変化させ、条件３でのＸ＝０ｍｍ、Ｙ＝１ｍｍの時の測定受電量を基準受電量１００％として各条件での受電量を測定した。
各条件での受電量を測定した結果を表３に示す。

条件３での測定結果をａ）、条件４での測定結果をｂ）に示す。
条件３において、コイル迎角Ｅ０度の時、両コイルのコイル中心ズレ量Ｘが最大７ｍｍ、送電距離であるコイル間距離Ｙが最大５ｍｍであっても基準受電量の９５％以上の受電量を得ることができた。

次に条件４において、コイル仰角Ｅ１５度の時、両コイルのコイル中心ズレ量Ｘが最大５ｍｍ、送電距離であるコイル間距離Ｙが最大５．３ｍｍであってもコイル仰角Ｅ０度の時の基準受電量に対して９５％以上の受電率を得ることができた。

次に、図６を用いて、図４に示すコイル仰角Ｅ０度の時のコイルの中心ズレ量Ｘ０ｍｍ、コイル間距離Ｙ１ｍｍで測定した受電量を基準受電量１００％とした時の受電量とコイルセンター間距離との相関を説明する。図６は、比率０．４５におけるワイヤレス電送送電距離（ｍｍ）と受電率（％）の関係を表す図である。

これによると、図５と同様にＰ１−Ｐ２のセンター間距離の増加に伴って受電率が低下していることがわかる。しかしながら、従来においては、送電コイルと受電コイルとの中心位置ズレ２ｍｍにおいて受電率６０％に満たない状況となるが、本発明によれば５ｍｍ以上のコイルセンター間距離が存在しても受電率９７％以上を有していることが分かる。

さらに磁性材にて送電コイル並び受電コイル共に包み込むような形状にすることで受電コイル装置が送電コイル装置上に留まる限り、磁気閉回路が形成されることでコイル間距離５ｍｍ以内であれば９５％以上の受電率を確保することが出来ることが分かる。

（第４実施形態）
本発明による非接触電力電送装置の第４実施形態について図７を用いて説明する。図７は、第４実施形態における非接触電力電送装置の構成図である。
概ね第２実施形態と同様の構成である。異なる点は、送電側磁性体２２は送電コイル１６の側面部を包むように配した送電側磁性材折り曲げ部１５ａに加えて図７のように送電側磁性体折り曲げツバ部２２ａ〜２２ｄを有している点、受電側磁性体２１は受電コイル１２の側面部を包むように配した受電側磁性材折り曲げ部１１ａに加えて受電側磁性体折り曲げツバ部２１ａ〜２１ｄを有している点である。さらに詳述すると、受電側磁性材２１に円形形状である受電コイル１２の外径長（直径）を一辺とした正方形の磁性材を用いた点、送電側磁性材２２に送電コイル１６の外径直径を一辺とした正方形の磁性材を用いた点が異なる。

第２実施形態の条件１と同様に、コイル迎角Ｅ０度の時、コイルの中心ズレ量Ｘ、コイル間距離Ｙを変化させ、条件１でのＸ＝０ｍｍ、Ｙ＝１ｍｍの時の測定受電量を基準受電量１００％として各条件での受電量を測定した。結果を表４に示す。

第４実施形態において、コイル迎角Ｅ０度の時、両コイルの中心ズレ量Ｘが最大８ｍｍ、コイル間距離Ｙが最大６ｍｍであっても基準受電量の９５％以上の受電量を得ることができた。また同条件で測定を行った第２実施形態よりも、ツバ部を有する第４実施形態はさらに長い送電距離を確保することができた。

受電側磁性体折り曲げツバ部２１ａ〜２１ｄは、Ｆ−Ｆ断面のように受電側磁性材２１を受電コイル１２にそって沈み込ませるようにして受電コイル１２の側面を覆い、受電側磁性材２１の４隅を受電コイル１２の受電側筐体１４と接している面と平行にして受電側筐体１４上に配した。これにより、磁気結合力をさらに向上させることができた。

また、送電側磁性体折り曲げツバ部２２ａ〜２２ｄも受電側磁性体折り曲げツバ部２１ａ〜２１ｄと同様に、送電側磁性材２２を送電コイル１６にそって沈み込ませるようにして送電コイル１６の側面を覆い、送電側磁性材２１の４隅を送電コイル１６の送電側筐体１７と接している面と平行にして送電側筐体１７上に配した。これにより、磁気結合力をさらに向上させることができた。

結果、受電側磁性材２１の受電側磁性体折り曲げツバ部２１ａ〜２１ｄと対向すべく送電側磁性材２２の送電側磁性体折り曲げツバ部２２ａ〜２２ｄが、各々、接近することで磁気結合が向上し、第１実施形態と同様に受電量を低下させずにコイル位置合せ精度を緩和させること、また、受電コイルと送電コイルの対向距離をさらに拡大化することが表４によって確認できた。

以上のことより本発明による非接触電力電送装置の構成によれば、送電コイルを大きくし、受電コイルを小さくしても受電量を低下させずにコイル位置合せ精度を緩和させること、また、受電コイルと送電コイルの対向距離を拡大化させることが出来る為小型携帯機器への搭載が可能になるとともに小型携帯機器のデザイン性を損なうことなく非接触電力電送装置を採用することが可能となる。

尚、本実施形態においては、巻回された円形の受電コイル並び送電コイルとそれに伴う磁性体を例として説明したが、円形形状に限定されるものではない。他の例について、図８を用いて説明する。図８は、ツバ付きコイルの他の形状を表す図である。図８（ａ）のようにコイル装置におけるツバ部は、コイル全体に形成してもよい。また、図８（ｂ）長円形状の送電コイル、並び受電コイルとそれに伴う磁性体、又は、図８（ｃ）角型形状の送電コイル並び受電コイルとそれに伴う磁性体、または、これらの形状での複合的な送電装置２００と受電装置１００との組み合わせによる装置構成でも本発明による構成を実施することで同様な効果を得ることが可能である。

尚、ツバ形状の違いによる送電受電装置の位置ズレが発生した時の磁気結合閉回路について、図９を用いて説明する。図９は、ツバ付きコイル使用時の磁性閉回路概念図である。

図９（ａ）は、第４実施形態で説明した原型である。図９（ｂ）は、送電装置２００のツバ部２２ａの端部とツバ部２２ｂの端部までの直径と受電装置１００のツバ部２１ａの端部とツバ部２１ｂの端部までの直径と同一と設定した装置構成ある。よって、ツバ部２１ａとツバ部２１ｂは、ツバ部２２ａとツバ部２２ｂよりも広い為磁気閉回路を形成しやすく、受電装置１００が、送電装置２００に対して位置ズレが図のように生じても広いツバ部２１ａとツバ部２１ｂによって位置ズレ分を許容することが出来る。

図９（ｃ）（ｄ）は、送電装置２００、又は、受電装置１００の何れかにおいて磁性体の縁にツバ部を形成している径状である。これらの形状によって、受電装置の磁性体にツバ部２１ａ、２１ｂ若しくは、送電装置の磁性体にツバ部２２ａ、２２ｂを少なくとも一方の送受電装置を成形することで有効な磁気結合力を得ることが可能となる。

このように、コイル形状に係らず、送電コイル１６の直径よりも送電側磁性材１５の一辺長を長くした矩形状の送電側磁性材１５に送電コイル１６を沈めるようにして送電コイル１６の周囲にツバ部を形成すると共に受電コイル１２の直径よりも送電側磁性材１１の一辺長を長くした矩形状の受電側磁性材１１に受電コイル１２を沈めるようにして受電コイル１２の周囲にもツバ部を形成することで受電側磁性材１１の端部と送電側磁性材の端部である両ツバ部が接近することで高効率な磁気の閉回路が形成されて小型、小径の受電コイル１２でも送電距離の拡大が可能になる。

（製造工程）
次に、本発明の製造工程について、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は第１のツバ付きコイル形成工程図であり、送電装置２００と受電装置１００の送電コイルである一次コイル、受電コイルである二次コイルを用いた装置製造工程を示した。

第１実施形態による送電装置２０１の製造工程は、図１０（ａ）の第４工程の一次コイル磁性体貼合工程まであり、受電装置１０１の製造工程は、図１０（ｂ）の第４工程の二次コイル磁性体貼合工程まである。
第２実施形態を例として図１０（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。

まず、図１０（ａ）によって、第１から第３の実施形態の送電コイルを含む送電装置の製造工程を説明する。
第１工程では、導電材の細線を巻回形成してコイルを形成した。（一次コイル形成工程）
第２工程では、コイルを貼合される磁性体にゴム系、シリコン系等の粘着材または、熱可塑性型、熱硬化型、光硬化型等の接着剤を塗布する。（磁性シート粘着材塗布工程）尚、今回使用した粘着材は、ゴム系粘着材を用いて塑性変形可能なシート状の磁性体（以後、磁性シートと呼ぶ。）を用いた。

第３工程では、ゴム系粘着材が塗布された磁性シートを送電コイルの外径に対して所定の形状に形成する為抜き型で打ち抜き形成した。（磁性シート外径形成工程）
第４工程では、打抜き形成した磁性シートと第１工程で形成した一次コイルを同一中心上に貼合した。（一次コイル磁性シート貼合工程）尚、第１実施形態での送電装置２０１は、本工程までで製作された送電コイルユニットを送電側筐体７へ搭載することで完成体となる。

第５工程では、打ち抜きにて形成された磁性シート上にコイルを貼合してはみ出している磁性シートを折り曲げてコイル側面を沿わせるよう変形形成した。（一次コイル磁性シート折り曲げ工程）尚、第２、第３の実施形態での送電装置２００は、本工程で受電側筐体７へ搭載することで完成体となる。

次に、図１０（ｂ）によって、第１から第３の実施形態の受電コイルを含む受電装置の製造工程を説明する。
第１工程では、導電材の細線を巻回形成してコイルを形成した。（二次コイル形成工程）
第２工程では、コイルを貼合される磁性体にゴム系、シリコン系等の粘着材または、熱可塑性型、熱硬化型、光硬化型等の接着剤を塗布する。（磁性シート粘着材塗布工程）尚、今回使用した粘着材は、ゴム系粘着材を用いて塑性変形可能なシート状の磁性体（以後、磁性シートと呼ぶ。）を用いた。

第３工程では、ゴム系粘着材が塗布された磁性シートを受電コイルの外径に対して所定の形状に形成する為抜き型で打ち抜き形成した。（磁性シート外径形成工程）
第４工程では、打抜き形成した磁性シートの磁性体１１と第１工程で形成した受電コイル１２を同一中心上に貼合した。（二次コイル磁性シート貼合工程）尚、第１実施形態での送電装置１０１は、本工程までに製作組立された受電コイル２と磁性体１のコイルユニットを受電側筐体４へ搭載することで完成体となる。

第５工程では、受電コイル１２の空芯部φＣにコア１３を挿入配置する為に粘着材を塗布された第３工程で加工された磁性シート、又は、厚さ違いの同材質の第２工程、第３工程を流動した磁性シートを空芯部φＣに挿入可能な径にて打ち抜き受信コイル１２の厚さと同様になるよう打ち抜き形成したコア部品同士を重ね貼合形成した。（空芯部コア形成工程）。

第６工程では、第４工程で打抜き形成し組立貼合された磁性体１１と受電コイル１２は、磁性体１１と同材質のコア１３を受信コイル１２の空芯部に挿入、貼合した。（二次コイル空芯部コア挿入貼合工程）

第７工程では、コア１３が挿入貼合された磁性体１１と受電コイル１２で構成されたコイルユニットの周りに張出している磁性体を折り曲げてコイル側面を沿わせるよう変形形成した。（二次コイル磁性シート折り曲げ工程）尚、第２、第３実施形態での送電装置１００は、本工程で受電側筐体１４へ搭載することで完成体となる。

次に第４実施形態を例として図１１（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
図１１は第２のツバ付きコイル形成工程図であり、ツバ付き送電装置２００と受電装置１００の送電コイルである一次コイル、受電コイルである二次コイルを用いた装置製造工程を示した。

まず、図１１（ａ）によって、第４実施形態の送電コイルを含む送電装置２００の製造工程を説明する。
第１工程では、導電材の細線を巻回形成してコイルを形成した。（一次コイル形成工程）
第２工程では、磁性体にゴム系、シリコン系等の粘着材または、熱可塑性型、熱硬化型、光硬化型等の接着剤を塗布する。（磁性シート粘着材塗布工程）尚、今回使用した粘着材は、ゴム系粘着材を用いて塑性変形可能なシート状の磁性体を用いた。

第３工程では、ゴム系粘着材が塗布された磁性シート１５を受電コイルの外径に対しする所定の形状で送電コイル１６の厚さと同様な深さ寸法で凹部を形成した。（磁性シート凹部形成工程）

第４工程では、送電コイル１６の厚さと同様な深さ寸法にて凹部を形成した磁性体を所定の形状に外形打抜き形成した。（凹部形成磁性シート外形形成工程）この工程での外形打ち抜き時に送電コイル１６の外形よりも大きく金型等で枠抜きすることで、送電装置２００の磁性体２２においてツバ部２２ａ〜ツバ部２２ｄが形成することができる。

第５工程では、第４工程で打ち抜き形成した送電装置側の磁性体２２の凹部に送電コイル１６を挿入、貼合した。（一次コイル磁性シート貼合工程）尚、第４実施形態での送電装置２００は、本工程で送電側筐体１７へ搭載することで完成体となる。

次に、図１１（ｂ）によって、第４実施形態の受電コイルを含む受電装置１００の製造工程である。
第１工程では、導電材の細線を巻回形成してコイルを形成した。（二次コイル形成工程）
第２工程では、磁性体にゴム系、シリコン系等の粘着材または、熱可塑性型、熱硬化型、光硬化型等の接着剤を塗布する。（磁性シート粘着材塗布工程）尚、今回使用した粘着材は、ゴム系粘着材を用いて塑性変形可能なシート状の磁性体を用いた。

第３工程では、ゴム系粘着材が塗布された磁性シート２１を受電コイルの外径に対しする所定の形状で受電コイル１２の厚さと同様な深さ寸法で凹部を形成した。（磁性シート凹部形成工程）

第４工程では、受電コイル１２の厚さと同様な深さ寸法にて凹部を形成した磁性体を所定の形状に外形打抜き形成した。（凹部形成磁性シート外形形成工程）この工程での外形打ち抜き時に受電コイル１２の外形よりも大きく金型等で枠抜きすることで、受電装置２００の磁性体２２においてツバ部２２ａ〜ツバ部２２ｄが形成することができる。

第５工程では、第４工程で打ち抜き形成した送電装置側の磁性体２１の凹部に送電コイル１２を挿入、貼合した。（二次コイル磁性シート貼合工程）
第６工程では、受電コイル１２の空芯部φＣにコア１３を挿入配置する為に粘着材を塗布された第３工程で加工された磁性シート、又は、厚さ違いの同材質で成形した磁性シートを空芯部φＣに挿入可能な径にて打ち抜き受電コイル１２の厚さと同様になるよう打ち抜き形成したコア部品同士を重ね貼合形成した。（空芯部コア形成工程）。

第７工程では、第６工程で組立貼合された磁性体１１と受電コイル１２の構成されたコイルユニットに磁性体１１と同材質のコア１３を受信コイル１２の空芯部に挿入、貼合した。（二次コイル空芯部コア挿入貼付工程）尚、第４の実施形態での送電装置１００は、本工程で受電側筐体１４へ搭載することで完成体となる。

最後に本工程図は、所要な工程のみで構成された図であるため、この工程にて全てが製造されることを規定していない。
さらに各工程の製造順番に関しても各コイルを製造後に磁性体の加工を実施する、又は、磁性体の加工後にコイルを製造すると云う順番は、特に規定するものではない。

１ 受電側磁性体
１ａ 受電側磁性体ツバ部
２ 二次コイル（受電コイル）
４ 受電側筐体
５ 送電側磁性体
５ａ 送電側磁性体ツバ部
６ 一次コイル（送電コイル）
７ 送電側筐体
１１ 受電側磁性体
１１ａ 受電側磁性体折り曲げ部
１２ 二次コイル（受電コイル）
１３ コア
１４ 受電側筐体
１５ 送電側磁性体
１５ａ 送電側磁性体折り曲げ部
１６ 一次コイル（送電コイル）
１７ 送電側筐体
２１ 受電側磁性体
２１ａ〜２１ｄ 受電側磁性体折り曲げツバ部
２２ 送電側磁性体
２２ａ〜２２ｄ 送電側磁性体折り曲げツバ部
２３ 磁性体（送受電側）
２３ａ〜２３ｂ 磁性体折り曲げツバ部
２４ 円形形状のコイル
２５ 長円形状のコイル
２６ 角型形状のコイル
１００、１０１ 受電装置
２００、２０１ 送電装置
１１１ 受電側筐体
１１２ ２次コイル（受電コイル）
１１６ １次コイル（送電コイル）
１１７ 送電側筐体
１１８ 棒状コア
φＡ 送電コイル１６の空芯部の内径
φＢ 送電コイル１６の外径
φＣ 受電コイル１２の空芯部の内径
φＤ 受電コイル１２の外径
φＧ 送電コイル１１６の空芯部の内径
φＨ 受電コイル１１２の空芯部の内径
Ｘ コイル中心ズレ量
Ｙ コイル間距離
Ｅ コイル仰角
Ｐ１ 送電コイルセンター
Ｐ２ 受電コイルセンター

Claims (11)

1. 送電側部材に設けられた電力が加えられる一次コイルと、充電側部材に設けられた電力を受電する二次コイルとからなり、前記送電側部材と前記充電側部材との平面同士の対向における前記一次コイルの軸方向に位置する前記二次コイルが前記一次コイルによる磁界内での非接触による電力伝送を行う非接触電力伝送装置において、
   前記一次コイルは前記二次コイルと対向面側の反対面のコイル表面に磁性体を有し、前記二次コイルには前記一次コイルと対向面側の反対面のコイル表面に磁性体を有しており、
   前記二次コイルの外形または外径は、前記一次コイルの外形または外径に対して相対比は、０．７以下０．３以上であることを特長とする非接触電力伝送装置。
2. 前記一次コイルの前記二次コイルと対向面側の反対面のコイル表面に貼合された磁性体と、前記二次コイルの前記一次コイルと対向する反対側のコイル表面に貼合された磁性体は、薄膜な塑性変形可能なシート状であり、
   前記一次コイルが有しているシート状の磁性体は、前記一次コイルの厚さ寸法分一次コイル縁部から張出し、ツバ状に形成された送電側磁性体折り曲げツバ部を有し、
   前記二次コイルが有しているシート状の磁性体は、前記二次コイルの厚さ寸法分二次コイル縁部から張出し、ツバ状に形成された受電側磁性体折り曲げツバ部を有することを特徴とする請求項１記載の非接触電力伝送装置。
3. 前記送電側磁性体折り曲げツバ部は、前記一次コイルの側面に沿うように折り曲げ、
   前記受電側磁性体折り曲げツバ部は、前記二次コイルの側面に沿うように折り曲げ、
   前記一次コイルと前記二次コイルが各々のツバ部によってコイル側面を覆うように沿わせて折り曲げられて加工形成されたことを特徴とする請求項１または２記載の非接触電力伝送装置。
4. 前記一次コイルに貼合されているシート状の磁性体は、前記一次コイルの厚さ寸法分、凹部が形成しており、さらに前記凹部は前記一次コイルと同一外形寸法で前記一次コイルを埋め込み包むように形成され前記一次コイル全周にツバ部が形成された前記送電側部材と、
   前記二次コイルに貼合されているシート状の磁性体は、前記二次コイルの厚さ寸法分、凹部が形成しており、さらに前記凹部は前記二次コイルと同一外形寸法で前記二次コイルを埋め込みに包むように形成され前記二次コイル全周にツバ部を形成している前記受電側部材と、を少なくとも何れか一方を有することを特徴とする請求項２または３記載の非接触電力伝送装置。
5. 前記二次コイルの中央の空芯部の内径は、前記一次コイルの空芯部の内径に対して相対比は、０．６以上１．０以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の非接触電力伝送装置。
6. 前記二次コイルの前記空芯部には、磁性体が充填されていることを特徴とする請求項５記載の非接触電力伝送装置。
7. 送電側部材に設けられた電力が加えられる一次コイルと、充電側部材に設けられた電力を受電する二次コイルとからなり、前記送電側部材と前記充電側部材との平面同士の対向における前記一次コイルの軸方向に位置する前記二次コイルが前記一次コイルによる磁界内での非接触による電力伝送を行う非接触電力伝送装置の製造方法において、
   前記一次コイルの前記二次コイルの対向面側の反対面のコイル表面に薄膜な塑性変形可能なシート状の磁性体を貼合する一次コイル磁性シート貼合工程と、
   二次コイルの一次コイルと対向する反対側のコイル表面に薄膜な塑性変形可能なシート状の磁性材料を貼合する二次コイル磁性シート貼合工程と、
   を有することを特徴とする非接触電力伝送装置の製造方法。
8. 前記記載の一次コイルが有している塑性可能な磁性材料のツバ部を一次コイルの側面に沿うように折り曲げる一次コイル磁性シート折り曲げ工程と、
   前記記載の二次コイルが有している塑性可能な磁性材料のツバ部を二次コイルの側面に沿うように折り曲げる二次コイル磁性シート折り曲げ工程と、を更に有することを特徴とする請求項７記載の非接触電力伝送装置の製造方法。
9. 送電側部材に設けられた電力が加えられる一次コイルと、充電側部材に設けられた電力を受電する二次コイルとからなり、前記送電側部材と前記充電側部材との平面同士の対向における前記一次コイルの軸方向に位置する前記二次コイルが前記一次コイルによる磁界内での非接触による電力伝送を行う非接触電力伝送装置の製造方法において、
   前記一次コイルの前記二次コイルの対向面側の反対面のコイル表面には貼合された磁性体と、前記二次コイルの前記一次コイルと対向する反対側のコイル表面に貼合された磁性体とを有し、
   更に前記一次コイル及び前記二次コイルに貼合された前記磁性体は薄膜な塑性変形可能なシート状であって、
   前記一次コイルに貼合されている前記磁性体には、前記一次コイルの厚さ寸法分と同一外形寸法で、凹部を形成してする一次コイルの磁性シート凹部形成工程と、
   前記凹部の外周には前記一次コイルを埋め込み包むように形成されることで前記一次コイル全周にツバ部を形成する前記一次コイルの凹部形成磁性シートツバ部外形形成工程と、
   を有する非接触電力伝送装置の製造方法。
10. 送電側部材に設けられた電力が加えられる一次コイルと、充電側部材に設けられた電力を受電する二次コイルとからなり、前記送電側部材と前記充電側部材との平面同士の対向における前記一次コイルの軸方向に位置する前記二次コイルが前記一次コイルによる磁界内での非接触による電力伝送を行う非接触電力伝送装置の製造方法において、
    前記一次コイルの前記二次コイルの対向面側の反対面のコイル表面には貼合された磁性体と、前記二次コイルの前記一次コイルと対向する反対側のコイル表面に貼合された磁性体とを有し、
    更に前記一次コイル及び前記二次コイルに貼合された前記磁性体は薄膜な塑性変形可能なシート状であって、
    前記二次コイルに貼合されている前記磁性体には、前記二次コイルの厚さ寸法分と同一外形寸法で、凹部を形成する二次コイルの磁性シート凹部形成工程と、
    前記凹部の外周には前記二次コイルを埋め込み包むように形成されることで前記二次コイル全周にツバ部を形成する前記二次コイルの凹部形成磁性シートツバ部外形形成工程と、
    を有する非接触電力伝送装置の製造方法。
11. 請求項１乃至６項のいずれか一項に記載の非接触電力伝送装置を搭載の電子機器。