JP3821023B2 - Non-contact charger - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送電装置に充電対象物である電子機器を着脱可能に装着することで、送電装置から電子機器に対して非接触で充電するための非接触充電装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
非接触充電装置は、たとえば図9に示すような構造のものがある。図9に示す従来の非接触充電装置1000は、充電用クレードル1002と電子機器の一例である携帯電話1008により構成されている。このクレードル1002は、収納凹部1001を備えている。この収納凹部1001は、クレードル1002の上面の中央において一方向に傾斜して形成されている。
【0003】
クレードル1002の内部には、プリント基板1004が配置されている。このプリント基板1004は、電子部品1003を組み込んであり、プリント基板1004は制御回路部1005を構成している。コード1006は、制御回路部1005に対してAC電力を供給する。
【0004】
送電コイル1007は、制御回路部1005に接続されている。送電コイル1007は、収納凹部1001を構成する壁面の一部に対応して配置されている。
【0005】
これに対して携帯電話1008は、その筐体の内部に回路部1010を備えており、この回路部1010は各種電子部品1009を組み込んでいる。携帯電話1008の下部は収納凹部1001に着脱可能に収納される。回路部1010は、受電コイル1011を有しており、この受電コイル1011は、送電コイル1007と対応する携帯電話1008の筐体の内面側に取り付けられている。
【0006】
本明細書でいう非接触充電とは、送電コイルからの電磁誘導で受電コイルに対して電力を伝送し、たとえばバッテリやキャパシタといった電子部品に充電する方式である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この種の従来の非接触充電装置では次のような問題がある。
【0008】
この種の非接触充電装置においては、携帯性が望まれているため小型化が必須である。しかしながら、非接触充電装置は従来から製品化されている、電動歯ブラシや携帯用電話機、PHS(パーソナルハンディホンシステム)のみならず、将来はPDA(Personal digital assistance)やデジタルスチルカメラやミニディスクなどの充電にも利用されることが想定される。その充電に際しては、従来以上の電力を伝送しなければならないため、そのときの送電ロスも大きくなり、そのまま熱に交換されることになる。
【0009】
ここでいう発熱の原因としては、電流値が大きくなることによる、ジュール熱の増加や渦電流損失が考えられる。この発熱の問題があったために、これまでPDAなどへの使用はされてこなかった。
【0010】
また、従来のパワートランジスタなどのパワーデバイスは、必ず発熱のためにヒートシンクやヒートスプレッダが直接接続されていたが、PDAや携帯用電話機などの小型機器には筐体の小型化の要求のためにそのような部品を入れ込むスペースがなくなってきている。
【0011】
これまで、受電コイルと送電コイルの間に配置される板は導電性を持ってはいけないため、ABS(アクリロニトリルブタジエンスチレン)などのプラスチックが使用されてきた。しかし、プラスチックの熱伝導率は0.2〜0.3W/mKと低く、熱がこもりやすいという問題を抱えていた。また、受電コイルと送電コイルの発熱量が大きい場合、コイル間のプラスチックが熱変形し、コイル間の寸法が変わってしまうため、電力伝送効率が下がってしまう恐れがあった。
【0012】
そこで本発明は上記課題を解消し、送電コイルと受電コイルの温度上昇を防ぐことが可能であり、小型化が図れ、安定した非接触充電が可能な非接触充電装置を提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成した本発明に係る非接触充電装置は、送電装置に充電対象物である電子機器を着脱可能に装着することで、前記送電装置から前記電子機器に対して非接触で充電するための非接触充電装置であり、前記送電装置は、本体と、前記本体に配置された第1セラミックス部材と、前記第1セラミックス部材に設けられている送電コイルと、を有し、前記電子機器は、筐体と、前記送電装置に前記電子機器が装着された状態で、前記第1セラミックス部材に対応する位置の前記筐体の部分に配置された第2セラミックス部材と、前記第2セラミックス部材に設けられて、前記送電コイルからの電磁誘導により電力を非接触で受ける受電コイルと、を有し、前記電子機器は携帯用電子機器であり、前記送電装置の前記本体は、前記電子機器の前記筐体の挿入部分を挿入して保持するための凹部形状の装着保持部を有し、前記送電装置の前記第1セラミックス部材と前記送電コイルは、前記装着保持部に位置され、前記第2セラミックス部材と前記受電コイルは、前記電子機器の前記筐体の前記挿入部分に位置されていると共に、前記送電装置の前記本体と前記電子機器の前記筐体は、プラスチックで作られ、前記第1セラミックス部材は、前記送電装置の前記本体の内面側から形成された第1底部を有する第1取り付け用凹部にはめ込まれて取り付けられ前記第1セラミックス部材と前記本体の前記第1底部とが積層されており、前記第2セラミックス部材は、前記電子機器の前記筐体の内面側から形成された第2底部を有する第2取り付け用凹部にはめ込まれて取り付けられて前記第2セラミックス部材と前記電子機器の前記第2底部とが積層され、前記送電装置は、前記本体内に配置されて前記送電コイルが発生する熱を伝える第1熱伝導部材と、前記本体内に配置されて前記第1熱伝導部材に熱的に接続されて伝わった前記熱を放熱するヒートシンクと、を有し、前記電子機器は、前記筐体内に配置されて前記受電コイルが発生する熱を伝える第2熱伝導部材と、前記筐体内に配置されて前記第2熱伝導部材に熱的に接続されて伝わった前記熱を放熱するヒートスプレッダと、を有することを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【0015】
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【0016】
図1は、本発明の非接触充電装置の好ましい実施の形態を示している。図1の非接触充電装置200は、断面で示しており、その内部構造が分かるように示している。
【0017】
図2は、図1の非接触充電装置200の主要部分を拡大して示している。
【0018】
図1と図2に示す非接触充電装置200は、概略的には送電装置50と電子機器の一例としての携帯電話10から構成されている。この携帯電話(携帯用電話機ともいう)10は、いわゆる携帯型の電子機器の一例である。
【0019】
送電装置50の本体(充電クレードルともいう)90の中には、送電コイル101、第1セラミックス部材103、回路基板105、ヒートコンダクタ99およびヒートシンク97等が収容されている。携帯電話10の筐体12の中には、バッテリ100、回路部75、第2セラミックス部材73、ヒートコンダクタ66およびヒートスプレッダ63等が収容されている。
【0020】
図3と図4は、携帯電話10の形状例を示している。
【0021】
図3と図4は、電子機器の一例として携帯電話を示しており、この例では携帯電話10には1つの電池100が着脱自在に装着されている。
【0022】
携帯電話10は、筐体12、表示部16、アンテナ14、スピーカ22、マイク20、操作部18等を有している。
【0023】
筐体12は、フロント部24とリヤ部26を有している。
【0024】
筐体12の挿入部分25は、充電時に送電装置に挿入して装着するための部分である。
【0025】
表示部16は、各種情報を表示する部分であり、たとえば液晶表示装置を用いることができる。スピーカ22は音声を聞くためのものであり、マイク20は操作者の声を入力する部分である。
【0026】
操作部18は、テンキー18C、電話を掛けるためのボタン18Aおよび電話を切るためのボタン18B等を有している。
【0027】
携帯電話10の筐体12はたとえばプラスチックにより作られている。
【0028】
携帯電話10の内部構造は、図1と図2に示している。携帯電話10の筐体12の中には、プリント基板60、バッテリ100、ヒートスプレッダ63、断熱および電気絶縁性部材64、ヒートコンダクタ66、受電コイル70、第2セラミックス部材73を有している。
【0029】
プリント基板60は、筐体12の内部に取り付けられており、プリント基板60は複数個の電子部品74を搭載している。この電子部品74とプリント基板60は、回路部75を構成している。
【0030】
筐体12は、上述したようにプラスチックにより作られているが、たとえば少なくとも受電コイル70の付近の部分がプラスチックにより作られており、他の部分は金属たとえばマグネシウム合金等の金属で作ることもできる。
【0031】
筐体12の下部は、送電装置50側の装着保持部80に対して着脱可能にはめ込むための挿入部分25である。少なくともこの挿入部分25がプラスチックにより作られている。筐体12の挿入部分25を除く他の部分は、たとえばプラスチックでもよいし、マグネシウム合金等の金属であってもよい。
【0032】
図1と図2に示すバッテリ100は、繰り返して充電が可能な二次電池であり、たとえばリチウムイオン電池等である。
【0033】
受電コイル70は、第2セラミックス部材73に対して固定されている。受電コイル70は筐体12の内部に突出して位置しているが、この受電コイル70とバッテリ100の間には、断熱および電気絶縁性部材64が配置されている。受電コイル70はプリント基板60側に電気的に接続されているが、バッテリ100もプリント基板60に対して電気的に接続されている。受電コイル70からの熱および電気の絶縁を図るために、断熱および電気絶縁性部材64が、バッテリ100と受電コイル70の間に配置されている。これによりバッテリ100は、受電コイル70の生じる熱から保護され、電気絶縁性も確保できる。
【0034】
第2セラミックス部材73は、第2熱伝導部材としてのヒートコンダクタ66を介してヒートスプレッダ63に熱的に接続されている。これにより受電コイル70が作動した時に発生する熱は、第2セラミックス部材73に伝わり、この熱は第2セラミックス部材73からヒートコンダクタ66を介してヒートスプレッダ63に伝わることになる。このヒートスプレッダ63は受電コイル70の熱を筐体12の中の空間に逃がすことができるのである。
【0035】
次に、図1と図2に示す送電装置50の構造について説明する。
【0036】
送電装置50は、クレードルとも呼ぶ本体90、制御回路部93、断熱および電気絶縁性部材95、ヒートシンク97、第1熱伝導部材としてのヒートコンダクタ99、送電コイル101および第1セラミックス部材103を有している。
【0037】
制御回路部93はプリント基板105と複数個の電子部品107で構成されており、プリント基板105は電源コード111を通じて、AC電源113に対して電気的に接続する構造である。
【0038】
送電コイル101は、回路基板105に対して電気的に接続されており、AC電源113からの電力供給により、送電コイル101は電磁誘導を発生して受電コイル70に対して電力を非接触で伝送して、その結果受電コイル70はたとえばバッテリ100に対して電力を供給したり、たとえば図示しない表示部である一例として液晶表示部に対して電力を供給したり回路部75に電力を供給するようになっている。
【0039】
送電コイル101が作動する時に発生する熱は、第1セラミックス部材103を通じてヒートコンダクタ99を介してヒートシンク97に熱的に送られる。ヒートシンク97は、送られてくる熱を本体90の中で放出する。これにより送電コイル101の熱をヒートシンク97を用いて確実に逃がすことができる。
【0040】
本体90の装着保持部80は、少なくとも第1セラミックス部材103を取り付けている部分がプラスチックで作られており、他の部分はたとえばプラスチックで作ってあってもよいしマグネシウム合金等の金属で作ってあってもよい。
【0041】
断熱および電気絶縁性部材95が、送電コイル101と制御回路部93の間に配置されている。この断熱および電気絶縁性部材95が配置されていることにより、送電コイル101が発生する熱が制御回路部93に直接伝わるのを防ぐとともに電気絶縁性を確保している。
【0042】
ヒートスプレッダ63とヒートシンク97の材質は、たとえば熱伝導性に優れ放熱性が良好な銅やアルミニウム合金あるいはマグネシウム合金等の金属もしくはグラファイトブロック等を使用することができる。
【0043】
次に、図2と図3に示す送電コイル101と第1セラミックス部材103の組み合わせ、および受電コイル70と第2セラミックス部材73の組み合わせおよびその周辺の構造について詳しく説明する。
【0044】
図5は、上述した送電コイル101と第1セラミックス部材103の組み合わせと、受電コイル70と第2セラミックス部材73の組み合わせおよびその周辺部分を示した断面図である。
【0045】
送電コイル101は、送電装置50の本体90の内部に突出するようにして、第1セラミックス部材103の表面に固定されている。同様にして受電コイル70は、第2セラミックス部材73の表面において筐体の挿入部分25の内側に突出するようにして固定されている。
【0046】
第1セラミックス部材103と第2セラミックス部材73は、共にたとえば円板状の部材である。第1セラミックス部材103と第2セラミックス部材73は、たとえばアルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素等を採用することができるが、必ずしもこれらの材料に限定されるものではない。
【0047】
アルミナ、窒化ケイ素、窒化アルミ、炭化ケイ素の熱伝導率は、それぞれ、20〜40W/mK、90W/mK、170〜200W/mK、100〜300W/mKであり、プラスチックに比べて100倍以上の熱伝導率を持っている。
【0048】
なお、セラミックスは一般に衝撃に弱いといわれているが、窒化ケイ素の曲げ強度は700〜1100MPa、破壊靱性値は5〜7MPa・m1/2と大きな値であり、窒化ケイ素は他のセラミックス材に比べ薄くすることができ、受電コイルと送電コイルのギャップを狭めることができるため、充電効率を高めることができる。
【0049】
図5に示すように本体90の部分90Aと筐体の挿入部分25がプラスチックで作られている場合には、図5に示すように、第1セラミックス部材103とプラスチックの二層構造を採用し、第2セラミックス部材73とプラスチックの二層構造を採用する。
【0050】
すなわち、第1セラミックス部材103と第2セラミックス部材73に対してたとえば落下等に対する外部からの力に対する耐衝撃性を持たせるために、セラミックス部材とプラスチック部材の二層構造を採用しているのである。
【0051】
具体的には、図5に示すように、第1セラミックス部材103は、本体の部分90Aの第1取り付け用凹部90Bにはめ込まれて取り付けられている。同様にして第2セラミックス部材73は筐体の挿入部分25の第2取り付け用凹部25Bにはめ込んで取り付けられている。第1取り付け用凹部90Bは第1底部90Cを有しており、この第1底部90Cに対して第1セラミックス部材103が密着してはめ込まれている。同様にして第1取り付け用凹部25Bは、第2底部25Cを有しており、第2セラミックス部材73は第2底部25Cに対して密着してはめ込まれている。セラミックス部材がこれらの底部に対して取り付ける場合には接着剤を用いることができる。
【0052】
このようにすることによって、第1セラミックス部材103は、プラスチック層90Dとの二層構造になり、第2セラミックス部材73はプラスチック層25Dとの二層構造になる。
【0053】
そして第1セラミックス部材103、送電コイル101および第2セラミックス部材73と受電コイル70は、中心軸CLを中心として配列されている。この中心軸CLは、図2に示すように送電装置50の本体90の垂直方向に関して所定角度を持っている。すなわち装着保持部80は、携帯電話10の筐体の挿入部分25を中心軸CLと垂直方向が成す角度θ分だけ傾けて着脱可能に挿入して保持することができるように、凹部形状になっている。
【0054】
このように送電コイル101は第1セラミックス部材103に対して固定されており、受電コイル70は第2セラミックス部材73に対して固定されていることから、送電コイル101が発生した熱は、プラスチック部分にこもることはなく、図2に示すように第1セラミックス部材103、ヒートコンダクタ99およびヒートシンク97を介して熱を分散させることができる。同様にして、受電コイル70が発生する熱は、第2セラミックス部材73、ヒートコンダクタ66を介してヒートスプレッダ63により熱を分散させることができる。
【0055】
第1セラミックス部材103と第2セラミックス部材73は、送電コイル101と受電コイル70の仕切板としての役割を果たしており、送電装置50の本体90の装着保持部80に対して携帯電話10の挿入部分25が圧接する部分において、これらの第1セラミックス部材103と第2セラミックス部材73が配置されている。
【0056】
図2において、上述したように送電装置50の本体90と携帯電話10の筐体12がプラスチックで作られている場合には、送電コイル101と受電コイル70が発生する熱を分散させにくい場合があるが、この場合には、送電コイル101の熱はヒートシンク97のみに熱伝導し、受電コイル70の熱はヒートスプレッダ63のみに熱伝導するために、図2に示すようにヒートコンダクタ99とヒートコンダクタ66を配置して熱を逃がすことが有効である。
【0057】
この第1熱伝導部材としてのヒートコンダクタ99と第2熱伝導部材としてのヒートコンダクタ66の材質は、銅箔やアルミニウム箔等の金属材料や、グラファイトシート等を用いることができる。
【0058】
グラファイトシートを用いる場合には、このグラファイトシートに対して高分子シートをラミネートするのがよい。この高分子シートをラミネート処理することにより、グラファイトシートのような導電体であっても電気絶縁性を得ることができる。なお第1セラミックス部材と第2セラミックス部材からヒートコンダクタ99,66に対して効率よく熱を伝えるためには、ヒートシンク97やヒートスプレッダ63は、ヒートコンダクタ99,66に対して高分子シートをラミネートしていない部分を熱的に接続するのがよい。
【0059】
ここでいうグラファイトシートとは、図7に示すようなカーボンが層状構造を取ったものであり、シートの面内の熱伝導率が400から1000W/mKと銅やアルミニウムなどの金属より高く、かつ密度が1g/cm3程度と軽い材料である。同時に高い電気伝導性をもつ材料である。このグラファイトシートをヒートコンダクタとして用いることにより、効率よく熱を伝達させることが可能である。
【0060】
以上説明したように、第1セラミックス部材103はプラスチック層90Dとの二層構造を採用しており、第2セラミックス部材73は、プラスチック層25Dとにより二層構造になっている。これにより図2に示す携帯電話10が本体90の装着保持部80に対して挿入して保持する時に、その衝撃により第1セラミックス部材103と第2セラミックス部材73が割れるのを防ぐことができる。
【0061】
そして第1セラミックス部材103と第2セラミックス部材73に送電コイル101と受電コイル70からの熱が良好に放熱できるようにするために、ヒートコンダクタ99,66を採用し、送電コイル101の熱はヒートシンク97を通じて効率よく放熱し、受電コイル70の熱はヒートスプレッダ73により効率よく放熱することができる。これにより、コイルから発生する熱によりプラスチック製の本体90が変形したり筐体12が変形するのを防ぐ。
【0062】
また、携帯電話10の筐体12を装着保持部80から外した時に、受電コイル70の熱は常に放熱されているので、受電コイル70付近の挿入部分25に手が触れても低温火傷をしてしまうような現象を完全に防ぐことができる。
【0063】
また送電コイル101の付近に配置されている耐熱温度の低いたとえば制御回路部93等は、断熱および電気絶縁性部材95により断熱できかつ電気絶縁性を確保することができる。そして図1に示すように、受電コイル70の付近にバッテリ100や液晶表示部のような耐熱温度が低い部材があったとしても、断熱および電気絶縁性部材64の存在より断熱をして電気絶縁性を確保することができる。
【0064】
また、携帯電話10の中にヒートスプレッダを配置し、送電装置50の中にヒートシンクを配置したので、受電コイルおよび送電コイルの熱をそれぞれ確実に逃がすことができる。
【0065】
以上のような説明により、非接触充電装置は安定した充電動作が確保できるのである。
【0066】
ところで本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【0067】
上述した実施の形態では、非接触充電装置200の電子機器として、いわゆる携帯型の電子機器である携帯電話を例に挙げている。
【0068】
上述した実施の形態では、送電装置には第1セラミックス部材を配置し、電子機器には第2セラミックス部材を配置しているが、これに限らず、次のようにすることもできる。
【0069】
送電装置の第1セラミックス部材に代えて第1ガラス部材を配置し、電子機器の第2セラミックス部材に代えて第2ガラス部材を配置することができる。第1ガラス部材と第2ガラス部材の形状は、第1セラミックス部材と第2セラミックス部材の形状と同様なものにすることができる。
【0070】
このような第1ガラス部材と第2ガラス部材は、第1セラミックス部材と第2セラミックス部材と同様に、電気絶縁性を有し高熱伝導性を有している材質のものを採用することができる。
【0071】
しかしこれに限らず電子機器としては、携帯情報端末(PDA)や、その他の情報関連機器あるいは情報関連機器以外の携帯可能な電気製品であっても勿論構わない。
【0072】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、送電コイルと受電コイルの温度上昇を防ぐことが可能であり、小型化が図れ、安定した非接触充電が可能である。また、送電装置に充電対象物である電子機器を着脱する場合に生じる衝撃に対して、セラミックス部材の耐衝撃性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の非接触充電装置の好ましい実施の形態を示す断面図。
【図2】 図1の非接触充電装置の中心部分を示す断面図。
【図3】 携帯電話の一例を示す正面図。
【図4】 携帯電話の一例を示す背面図。
【図5】 送電コイル、第1セラミックス部材、受電コイルおよび第2セラミックス部材の付近を示す断面図。
【図6】 グラファイトシートの層構造の例を示す図。
【図7】 従来の非接触充電装置を示す断面図。
【符号の説明】
10・・・携帯電話(電子機器の一例)、12・・・電子機器の筐体、50・・・送電装置、70・・・受電コイル、73・・・第2セラミックス部材、80・・・装着保持部、90・・・送電装置の本体、63・・・ヒートスプレッダ、64,95・・・断熱および電気絶縁性部材、66・・・ヒートコンダクタ(第2熱伝導部材)、97・・・ヒートシンク、99・・・ヒートコンダクタ(第1熱伝導部材)、101・・・送電コイル、103・・・第1セラミックス部材、200・・・非接触充電装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-contact charging device for non-contact charging of an electronic device from a power transmission device by detachably mounting an electronic device that is a charging target on the power transmission device.
[0002]
[Prior art]
A non-contact charging apparatus has a structure as shown in FIG. 9, for example. A conventional
[0003]
A printed
[0004]
The
[0005]
On the other hand, the
[0006]
The non-contact charging referred to in this specification is a method of transmitting electric power to the power receiving coil by electromagnetic induction from the power transmitting coil and charging an electronic component such as a battery or a capacitor.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, this type of conventional non-contact charging apparatus has the following problems.
[0008]
In this type of non-contact charging device, downsizing is essential because portability is desired. However, non-contact charging devices have been commercialized in the past, such as electric toothbrushes, portable telephones, PHS (Personal Handy Phone System), PDA (Personal digital assistance), digital still cameras, mini-discs, etc. It is assumed that it is also used for charging. At the time of charging, more power than before must be transmitted, so the power transmission loss at that time becomes large and is directly exchanged for heat.
[0009]
The cause of the heat generation here may be an increase in Joule heat or eddy current loss due to an increase in current value. Due to this heat generation problem, it has not been used for PDAs or the like so far.
[0010]
Also, conventional power devices such as power transistors always have a heat sink or heat spreader directly connected to generate heat, but small devices such as PDAs and portable telephones are required to reduce the size of the housing. The space to put in such parts is disappearing.
[0011]
Until now, since the plate disposed between the power receiving coil and the power transmitting coil should not have conductivity, plastics such as ABS (acrylonitrile butadiene styrene) have been used. However, the thermal conductivity of plastics is as low as 0.2 to 0.3 W / mK, and there is a problem that heat tends to be trapped. In addition, when the heat generation amount of the power receiving coil and the power transmitting coil is large, the plastic between the coils is thermally deformed and the dimension between the coils is changed, so that the power transmission efficiency may be lowered.
[0012]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a non-contact charging device that solves the above-described problems, can prevent the temperature increase of the power transmitting coil and the power receiving coil, can be downsized, and can perform stable non-contact charging. Yes.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The non-contact charging device according to the present invention that achieves the above-described object charges the electronic device from the power transmission device in a non-contact manner by detachably attaching the electronic device that is a charging target to the power transmission device. since a non-contact charging apparatus, the power transmission device has a present body, a first ceramic member disposed in said body, and a power transmission coil provided in the first ceramic member, wherein the electronic The device includes a housing, a second ceramic member disposed in a portion of the housing at a position corresponding to the first ceramic member in a state where the electronic device is mounted on the power transmission device, and the second ceramic provided member, the power by electromagnetic induction from the power transmission coil possess a power receiving coil for receiving a non-contact, wherein the electronic apparatus is a portable electronic device, the body of the power transmission device, the electric A mounting holder having a concave shape for inserting and holding the insertion portion of the housing of the device, wherein the first ceramic member and the power transmission coil of the power transmission device are positioned in the mounting holder; The second ceramic member and the power receiving coil are positioned at the insertion portion of the casing of the electronic device, and the main body of the power transmission device and the casing of the electronic device are made of plastic, The first ceramic member is fitted into a first mounting recess having a first bottom portion formed from the inner surface side of the main body of the power transmission device, and the first ceramic member and the first bottom portion of the main body are connected to each other. The second ceramic member is laminated and fitted into a second mounting recess having a second bottom formed from the inner surface side of the casing of the electronic device. The second ceramic member and the second bottom portion of the electronic device are stacked, and the power transmission device is disposed in the main body and transmits the heat generated by the power transmission coil, And a heat sink that dissipates the heat that is thermally connected to the first heat conducting member and is disposed in the body, and the electronic device is disposed in the housing and generates the power receiving coil. And a heat spreader for dissipating the heat that is disposed in the housing and thermally connected to the second heat conduction member.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0015]
The embodiment described below is a preferred specific example of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention is particularly limited in the following description. Unless otherwise stated, the present invention is not limited to these forms.
[0016]
FIG. 1 shows a preferred embodiment of the contactless charging apparatus of the present invention. The
[0017]
FIG. 2 shows an enlarged main part of the
[0018]
1 and 2 schematically includes a
[0019]
A power transmission coil 101, a first
[0020]
3 and 4 show examples of the shape of the
[0021]
3 and 4 show a mobile phone as an example of an electronic device. In this example, a
[0022]
The
[0023]
The housing 12 has a
[0024]
The
[0025]
The
[0026]
The operation unit 18 includes a
[0027]
The housing 12 of the
[0028]
The internal structure of the
[0029]
The printed circuit board 60 is attached to the inside of the housing 12, and the printed circuit board 60 has a plurality of
[0030]
As described above, the housing 12 is made of plastic. For example, at least a portion in the vicinity of the power receiving coil 70 is made of plastic, and the other portion can be made of metal such as a metal such as a magnesium alloy. .
[0031]
The lower part of the housing 12 is an
[0032]
A
[0033]
The power receiving coil 70 is fixed to the second
[0034]
The second
[0035]
Next, the structure of the
[0036]
The
[0037]
The
[0038]
The power transmission coil 101 is electrically connected to the
[0039]
The heat generated when the power transmission coil 101 is operated is thermally transmitted to the
[0040]
The mounting holding portion 80 of the main body 90 has at least a portion to which the first
[0041]
A heat insulating and electrically insulating member 95 is disposed between the power transmission coil 101 and the
[0042]
As the material of the heat spreader 63 and the
[0043]
Next, the combination of the power transmission coil 101 and the first
[0044]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the combination of the power transmission coil 101 and the first
[0045]
The power transmission coil 101 is fixed to the surface of the first
[0046]
Both the first
[0047]
The thermal conductivities of alumina, silicon nitride, aluminum nitride, and silicon carbide are 20 to 40 W / mK, 90 W / mK, 170 to 200 W / mK, and 100 to 300 W / mK, respectively, which are more than 100 times that of plastic. Has thermal conductivity.
[0048]
Although ceramics are generally said to be vulnerable to impact, silicon nitride has a large bending strength of 700 to 1100 MPa and fracture toughness of 5 to 7 MPa · m 1/2. Since it can be made thinner and the gap between the power receiving coil and the power transmitting coil can be narrowed, the charging efficiency can be increased.
[0049]
As shown in FIG. 5, when the
[0050]
That is, in order to give the first
[0051]
Specifically, as shown in FIG. 5, the first
[0052]
By doing so, the first
[0053]
The first
[0054]
Thus, since the power transmission coil 101 is fixed to the first
[0055]
The first
[0056]
In FIG. 2, when the main body 90 of the
[0057]
The material of the
[0058]
When a graphite sheet is used, a polymer sheet is preferably laminated on the graphite sheet. By laminating this polymer sheet, electrical insulation can be obtained even with a conductor such as a graphite sheet. In order to efficiently transfer heat from the first ceramic member and the second ceramic member to the
[0059]
The graphite sheet referred to here, which is carbon, as shown in FIG. 7 took a layered structure, the thermal conductivity in the plane of the sheet is higher than metal, such as 1000W / mK and a copper or aluminum from 400, In addition, it is a light material with a density of about 1 g / cm 3 . At the same time, it is a material with high electrical conductivity. By using this graphite sheet as a heat conductor, it is possible to efficiently transfer heat.
[0060]
As described above, the first
[0061]
[0062]
Further, since the heat of the power receiving coil 70 is always radiated when the casing 12 of the
[0063]
Further, for example, the
[0064]
Further, a heat spreader is placed in the
[0065]
As described above, the non-contact charging apparatus can ensure a stable charging operation.
[0066]
By the way, the present invention is not limited to the above embodiment.
[0067]
In the embodiment described above, a mobile phone which is a so-called portable electronic device is taken as an example of the electronic device of the
[0068]
In the above-described embodiment, the first ceramic member is disposed in the power transmission device and the second ceramic member is disposed in the electronic device. However, the present invention is not limited to this, and the following may be employed.
[0069]
The first glass member can be disposed instead of the first ceramic member of the power transmission device, and the second glass member can be disposed instead of the second ceramic member of the electronic device. The shapes of the first glass member and the second glass member can be the same as the shapes of the first ceramic member and the second ceramic member.
[0070]
The first glass member and the second glass member can be made of a material having electrical insulation and high thermal conductivity, like the first ceramic member and the second ceramic member. .
[0071]
However, the present invention is not limited to this, and the electronic device may naturally be a portable information terminal (PDA), other information-related device, or a portable electrical product other than the information-related device.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the temperature increase of the power transmission coil and the power reception coil, and it is possible to achieve downsizing and stable non-contact charging. Moreover, the impact resistance of the ceramic member can be improved against an impact that occurs when an electronic device that is an object to be charged is attached to or detached from the power transmission device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a preferred embodiment of a contactless charging apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a central portion of the non-contact charging apparatus of FIG.
FIG. 3 is a front view illustrating an example of a mobile phone.
FIG. 4 is a rear view showing an example of a mobile phone.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the vicinity of a power transmission coil, a first ceramic member, a power receiving coil, and a second ceramic member.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a layer structure of a graphite sheet.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional non-contact charging device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記電子機器は携帯用電子機器であり、前記送電装置の前記本体は、前記電子機器の前記筐体の挿入部分を挿入して保持するための凹部形状の装着保持部を有し、前記送電装置の前記第1セラミックス部材と前記送電コイルは、前記装着保持部に位置され、前記第2セラミックス部材と前記受電コイルは、前記電子機器の前記筐体の前記挿入部分に位置されていると共に、
前記送電装置の前記本体と前記電子機器の前記筐体は、プラスチックで作られ、
前記第1セラミックス部材は、前記送電装置の前記本体の内面側から形成された第1底部を有する第1取り付け用凹部にはめ込まれて取り付けられ前記第1セラミックス部材と前記本体の前記第1底部とが積層されており、前記第2セラミックス部材は、前記電子機器の前記筐体の内面側から形成された第2底部を有する第2取り付け用凹部にはめ込まれて取り付けられて前記第2セラミックス部材と前記電子機器の前記第2底部とが積層され、
前記送電装置は、前記本体内に配置されて前記送電コイルが発生する熱を伝える第1熱伝導部材と、前記本体内に配置されて前記第1熱伝導部材に熱的に接続されて伝わった前記熱を放熱するヒートシンクと、を有し、前記電子機器は、前記筐体内に配置されて前記受電コイルが発生する熱を伝える第2熱伝導部材と、前記筐体内に配置されて前記第2熱伝導部材に熱的に接続されて伝わった前記熱を放熱するヒートスプレッダと、を有する
ことを特徴とする非接触充電装置。Power transmission device by detachably mounting the electronic device is a charging object is a non-contact charging apparatus for charging in non-contact with the electronic device from the power transmitting device, the power transmitting device, the body And a first ceramic member disposed on the main body, and a power transmission coil provided on the first ceramic member, the electronic device is mounted on the housing, and the electronic device is mounted on the power transmission device In this state, the second ceramic member disposed in the housing portion at a position corresponding to the first ceramic member, and the second ceramic member are provided with electric power by electromagnetic induction from the power transmission coil. possess a power receiving coil for receiving a non-contact, and
The electronic device is a portable electronic device, and the main body of the power transmission device includes a recessed mounting holder for inserting and holding the insertion portion of the housing of the electronic device, and the power transmission device The first ceramic member and the power transmission coil are positioned on the mounting holding portion, and the second ceramic member and the power receiving coil are positioned on the insertion portion of the casing of the electronic device,
The main body of the power transmission device and the casing of the electronic device are made of plastic,
The first ceramic member is fitted and fitted into a first mounting recess having a first bottom formed from the inner surface side of the main body of the power transmission device, and the first ceramic member and the first bottom of the main body. And the second ceramic member is fitted into a second mounting recess having a second bottom formed from the inner surface side of the housing of the electronic device, and is attached to the second ceramic member. The second bottom of the electronic device is laminated,
The power transmission device is disposed in the main body and transmits heat generated by the power transmission coil, and is disposed in the main body and thermally connected to the first heat conductive member. A heat sink that dissipates the heat, and the electronic device is disposed in the housing and transmits a heat generated by the power receiving coil; and the second heat conductive member that is disposed in the housing and the second heat conduction member. A non-contact charging apparatus comprising: a heat spreader that dissipates the heat that is thermally connected to the heat conducting member .
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