JP4966106B2 - 非接触電力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、充電器や携帯電話等の携帯機器に内蔵され、充電器と携帯機器との間で電磁誘導を利用して電力を伝達する非接触電力伝達装置に関するものである。

従来より、携帯電話やデジタルカメラ等の携帯機器は、外部に露出する電気接点を有し、この電気接点を充電器の電気接点に接触させて充電させている。

しかしながら、このような充電方式では、電気接点が汚損したり水に濡れて錆びたりして充電できなくなる惧れがあるため、近年、充電器と携帯機器との間で非接触充電を行う非接触電力伝達装置が注目されつつある。非接触電力伝達装置では、充電器と携帯機器には非接触電力伝達用のコイルがそれぞれ内蔵され、前記二つのコイル間の電磁誘導を利用して電力を伝達するものである。

この非接触電力伝達装置としては、渦巻型コイルを薄板状の磁性材の表面に配設し、コイル端末を電源供給部や充電回路部に接続するものが知られている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に示す従来のものにあっては、コイルは極細線で形成されており、コイル端末をそのまま外部の電源供給部または充電回路部に接続するのは困難であり、また、コイル端末を接続する際に別の導電体を設けたりして装置が大型化してしまうものであった。
特開平１１−９７２６３号公報

本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、コイル（被誘導コイル）端末を容易に接続することができるとともに装置が大型化してしまうことのない非接触電力伝達装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために請求項１に係る発明にあっては、誘導コイル１０と給電側回路１とを備えた給電側部材と、被誘導コイル３０と被給電側回路３とを備えた被給電側部材とで主体が構成され、誘導コイル１０による磁界内に被誘導コイル３０を配置して電磁誘導により誘導コイル１０から被誘導コイル３０へ給電を行う非接触電力伝達装置において、磁性材にて形成される薄板部材５の一方の面５１に被誘導コイル３０を設けるとともに他方の面５２にシールド材６を設けて被誘導コイル３０の一対の接続端子のうち一方の接続端子３０ａをシールド材６に接続し、前記薄板部材５の被誘導コイル３０を設けた方の面が給電を行う際に給電側部材の誘導コイル１０を向くように薄板部材５を被給電側部材に設けて成ることを特徴とするものである。

このような構成とすることで、被誘導コイル３０の端末の一方（すなわち一方の接続端子３０ａ）をシールド材６に接続して接続を容易にするとともに、被誘導コイル３０の端末を接続するための導電体を別に設ける必要がないものである。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、薄板部材５の一方の面５１に導電部７を設け、被誘導コイル３０の一対の接続端子のうち他方の接続端子３０ｂを導電部７に接続して成ることを特徴とするものである。

このような構成とすることで、被誘導コイル３０の他方の接続端子３０ｂを被給電側回路３に接続するのが容易になる。

また、請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明において、薄板部材５の他方の面５２に二つのシールド材６を互いに接触しないように設け、被誘導コイル３０の一対の接続端子のうち一方の接続端子３０ａを一方のシールド材６ａに接続するとともに、他方の接続端子３０ｂを他方のシールド材６ｂに接続して成ることを特徴とするものである。

このような構成とすることで、被誘導コイル３０の一対の接続端子を被給電側回路３に接続するのが容易になる。

また、請求項４に係る発明は、請求項１に係る発明において、薄板部材５の他方の面５２に三つのシールド材６を互いに接触しないように設け、被誘導コイル３０の一対の接続端子のうち一方の接続端子３０ａを一のシールド材６ｃに接続するとともに、他方の接続端子３０ｂを他の一つのシールド材６ｄに接続して成ることを特徴とするものである。

このような構成とすることで、被給電側回路３の整流回路１１をブリッジ構成として整流する場合でも、被誘導コイル３０の接続端子を被給電側回路３に接続するのが容易になる上、被誘導コイル３０の接続端子が接続されていないシールド材６を被給電側回路３のグランドに接続することができる。

また、請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に係る発明において、シールド材６を箔状に形成し、他方の面５２にシールド材６の一部を貼着するとともに残りを折り返して一方の面５１に貼着して成ることを特徴とするものである。

このような構成とすることで、シールド材６と被誘導コイル３０の一対の接続端子との接続を簡単な構成で容易に行うことが可能となり、さらに、被給電側回路３をシールド部材に接続するにあたって薄板部材５の側端面のシールド部材を折り返している部分に接続することが可能となって被誘導コイル３０の接続端子を被給電側回路３接続方法の自由度が増すものである。

また、請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明において、薄板部材５を略矩形状に形成してその一方の面５１の略中央部に被誘導コイル３０を設け、薄板部材５の長手方向の略中央部において一方のシールド材６ａ６を短手方向の一方の端部のみに位置させるとともに他方のシールド材６ｂを前記一方の端部を除いて中央部から他方の端部にかけて位置させ、薄板部材５の長手方向の端部において両方のシールド材６を薄板部材５の短手方向の両半部にそれぞれ位置させ、前記他方のシールド材６ｂと被誘導コイル３０のグランド側の接続端子とを接続して成ることを特徴とするものである。

このような構成とすることで、被誘導コイル３０が位置して磁束が通る部分のシールド材６を大きくするとともにこれをグランド接続してグランド効果を高め、被給電側回路３と接続される長手方向の端部では一方のシールド材６ａ６の薄板部材５の短手方向の長さを長くとって接続が容易になる。

また、請求項７に係る発明は、請求項５に係る発明において、薄板部材５を略矩形状に形成してその一方の面５１の略中央部に被誘導コイル３０を設け、シールド材６を略矩形状に形成して長手方向の一方の端部から中央部に向けてその途中までスリット６１を形成し、他方の面５２にシールド材６のスリット６１を形成していない側を貼着するとともに残りのスリット６１を形成した側の端部を折り返して一方の面５１に貼着し、他方の面５２に貼着したシールド材６のスリット６１と交差してシールド材６を分断して成ることを特徴とするものである。

このような構成とすることで、簡単な構成で容易に複数のシールド材６を設けることが可能となる。

本発明にあっては、被誘導コイルの一方の接続端子をシールド材に接続して、コイル端末の接続を容易にするとともに、被誘導コイルの端末を接続するための導電体を別に設ける必要がなくて、部品点数を削減することが可能となり、装置が大型化するのを防止することができる。

以下、本発明の一実施形態について添付図面に基づいて説明する。

本発明の非接触電力伝達装置は、給電側の充電器２と、被給電側の電気機器との間で電力伝達を行うためのもので、被給電側の電気機器としては、携帯電話やデジタルカメラのように携帯する機器をはじめその他携帯しない機器であってもよく、特に限定されないものであるが、以下の実施形態では携帯機器４として説明する。

まず、非接触電力伝達装置の基本的な動作について説明する。図２、図３に示すように、給電側回路１を備えた給電側部材である充電器２に設けている誘導コイル１０が発生させる磁界内に、被給電側回路３を備えた被給電側部材である携帯機器４に設けている被誘導コイル３０を位置させ、電磁誘導によって被誘導コイル３０側に電力を伝達するものである。

充電器２および携帯機器４は、それぞれ充電器ケーシング２１および携帯機器ケーシング４１で外殻が構成され、各ケーシング内に種々の機器が収容される。充電器２では、充電器ケーシング２１内に整流回路１１および発振回路１２を備えた給電側回路１を有する給電側回路基板２０と、給電側回路基板２０の回路に接続される誘導コイル１０とを収容し、携帯機器４では、携帯機器ケーシング４１内に図２（ａ）に示す半波整流回路３１や図２（ｂ）に示す全波整流回路等の整流回路３１および充電制御回路３２を備えた被給電側回路３を有する被給電側回路基板４０と、被給電側回路基板４０の回路に接続される被誘導コイル３０とを収容している。そして誘導コイル１０と被誘導コイル３０とは、上記のように誘導コイル１０が発生させる磁界内に被誘導コイル３０が位置するように配置する。すなわち、充電を行う際、携帯機器ケーシング４１の外面（表面）が充電器ケーシング２１の外面（表面）に当接または近接するように携帯機器ケーシング４１を配置するため、当接または近接する携帯機器ケーシング４１と充電器ケーシング２１の内面（裏面）にそれぞれ誘導コイル１０と被誘導コイル３０とを配置し、誘導コイル１０が発生させる磁界が各ケーシングを介して被誘導コイル３０に及んで電磁誘導が行われる。また携帯機器ケーシング４１内には、被給電側回路基板４０の回路に接続される充電池３３が収容され、給電側から供給された電力が前記充電池３３に蓄積される。また、被給電側回路基板４０の回路に接続される被誘電コイル３０は、本実施形態では渦巻き型コイルからなる薄型化されたもので、携帯電話やデジタルカメラ等の携帯機器４の小型化に寄与している。被誘導コイル３０は被給電側回路基板４０に固定されず本実施形態では薄板部材５に固定され、薄板部材５から延出するリード線や接続端子等の導電部材を介して被給電側回路基板４０の回路に接続される。

薄板部材５は、図１に示すように、磁性材にて形成される薄い平板状をしたもので、携帯機器ケーシング４１内に収容される。携帯機器ケーシング４１は、本実施形態では比較的厚み（短手方向の長さ）の薄い（１０〜３０ｍｍ）略矩形箱状のもので、携帯機器ケーシング４１の短手方向と略直交する方向に薄板部材５の長手方向が向くように収容される。薄板部材５は、一方の面５１に被誘導コイル３０が取り付けられるとともに、他方の面５２にシールド材６が設けられる。シールド材６は、本実施形態では薄い平板状の銅（銅箔）を略矩形状をした薄板部材５の他方の面５２全面に貼着して形成されるが特に限定されないものであり、給電側から給電する際に誘導コイル１０から発生する高周波磁束が被誘導コイル３０以外の被給電側の部品（充電池３３や被給電側回路基板４０上の部品・回路）に及んで悪影響を与えるのを防止するものである。薄板部材５は、被誘導コイル３０を取り付けた方の面を外面（携帯機器ケーシング４１を除いた時に露出する面）として、充電器ケーシング２１の誘導コイル１０を設けた部分に当接または近接する携帯機器ケーシング４１の内面側に近接させて配置して被誘導コイル３０を該内面に当接させ、給電する際に誘導コイル１０と被誘導コイル３０とが充電器ケーシング２１と携帯機器ケーシング４１を介して近接して対向するように配置する。そして薄板部材５のシールド材６を貼着した方の面を内面とし、内部の被給電側回路基板４０に対向するように面して設置し、該薄板部材５のシールド材６を設けた内面と被給電側回路基板４０との間の空間に充電池３３を配置する。これにより、誘導コイル１０が発生させる磁界内に薄板部材５の外面側に設けた被誘導コイル３０が位置して電磁誘導が生じても、薄板部材５の内面側に設けたシールド材６によって磁界がそれ以上に及ぶのが阻止され、誘導コイル１０を基準として薄板部材５の裏側に位置する充電池３３や被給電側回路基板４０の整流回路３１や充電制御回路３２を含む回路が誘導コイル１０から発生する高周波磁束の影響を受けるのを防止することが可能となる。

そして、被誘導コイル３０の一対の接続端子のうち一方の接続端子３０ａをシールド材６に接続する。本実施形態では、薄板部材５に貫通孔５３を穿設し、被誘導コイル３０の一方の接続端子３０ａ（コイルのグランド側の引き出し線）を薄板部材５の一方の面５１側から貫通孔５３に挿通して他方の面５２側のシールド材６に接続してある。

このような構成とすることで、被誘導コイル３０の接続端子の一方をシールド材６に接続しておくことで、あとは被誘導コイル３０の接続端子の他方を接続すればよく接続が容易となるとともに、被誘導コイル３０の接続端子の一方を接続するにあたってもシールド材６に接続することで別の導電体を設ける必要がなくて部品点数を削減することが可能となり、装置が大型化せず小型化に寄与することができる。

また本実施形態では、薄板部材５の一方の面５１に導電部７を設け、被誘導コイル３０の一対の接続端子のうち他方の接続端子３０ｂを導電部７に接続してある。導電部７は、シールド材６と同様の薄い平板状の銅箔であるが特に限定されない。そして、被誘導コイル３０の一対の接続端子のうち一方の接続端子３０ａは上記のようにシールド材６に接続するとともに、他方の接続端子３０ｂを導電部７に接続してある。これにより、被誘導コイル３０の他方の接続端子３０ｂを被給電側回路３に接続する際に接続端子に直接接続しなくても面積の広い導電部７に接続すればよいため、被誘導コイル３０の他方の接続端子３０ｂを被給電側回路３に接続するのが容易になる。

次に、他の実施形態について図４に基づいて説明する。なお、上実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を省略し、主に異なる構成について説明する。

図４に示す実施形態では、薄板部材５の他方の面５２に二つのシールド材６を互いに接触しないように設け、被誘導コイル３０の一対の接続端子のうち一方の接続端子３０ａを一方のシールド材６ａに接続するとともに、他方の接続端子３０ｂを他方のシールド材６ｂに接続するものである。図４に示す例では、略矩形状をした薄板部材５の一方の面５１の略中央部に被誘導コイル３０が固定してあるとともに、被誘導コイル３０の一対の接続端子が薄板部材５の短手方向の両半部にそれぞれ延出してあり、薄板部材５の前記両接続端子の先端部が位置する部分にそれぞれ貫通孔５３が穿設してあって、両接続端子をそれぞれ薄板部材５の一方の面５１側から他方の面５２側に向けて貫通孔５３に挿通してある。

シールド材６は、薄板部材５の短手方向の両側にそれぞれ別体の略矩形状のシールド材６を離間して略全面（離間した部分を除いて）に亘って貼着して設けてある。そして、薄板部材５に設けた二つの貫通孔５３は位置が両シールド材６にそれぞれ対応していて、貫通孔５３に挿通されている接続端子はそれぞれシールド材６に接続される。

このような構成とすることで、被誘導コイル３０の一対の接続端子を被給電側回路３に接続する際、各接続端子に直接接続しなくても面積の広いシールド部材に接続すればよいため、被誘導コイル３０の接続端子を被給電側回路３に接続するのが容易になる。

次に、更に他の実施形態について図５に基づいて説明する。なお、上実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を省略し、主に異なる構成について説明する。

図５に示す実施形態では、薄板部材５の他方の面５２に三つのシールド材６を互いに接触しないように設け、被誘導コイル３０の一対の接続端子のうち一方の接続端子３０ａを一のシールド材６ｃに接続するとともに、他方の接続端子３０ｂを他の一つのシールド材６ｄに接続するものである。図５に示す例では、略矩形状をした薄板部材５の一方の面５１の略中央部に被誘導コイル３０が固定してあるとともに、被誘導コイル３０の一対の接続端子が薄板部材５の短手方向の両半部にそれぞれ延出してあり、薄板部材５の前記両接続端子の先端部が位置する部分にそれぞれ貫通孔５３が穿設してあって、両接続端子をそれぞれ薄板部材５の一方の面５１側から他方の面５２側に向けて貫通孔５３に挿通してある。

シールド材６は、薄板部材５の短手方向に三つの別体の略矩形状のシールド材６をそれぞれ離間して略全面（離間した部分を除いて）に亘って貼着して設けてある。そして、薄板部材５に設けた二つの貫通孔５３は位置が薄板部材５の短手方向の両端部のシールド材６にそれぞれ対応していて、貫通孔５３に挿通されている接続端子は前記シールド材６にそれぞれ接続される。

被給電側回路３の整流回路３１をブリッジ構成として整流する場合、被誘導コイル３０の一対の接続端子は両方ともグランドではないが、この場合、被誘導コイル３０の接続端子が接続されていない残りの真ん中のシールド材６ｅを被給電側回路３のグランドに接続することができる。また、被誘導コイル３０の一対の接続端子を被給電側回路３に接続する際、各接続端子に直接接続しなくても面積の広いシールド部材に接続すればよいため、被誘導コイル３０の接続端子を被給電側回路３に接続するのが容易になるのは上述した通りである。

次に、更に他の実施形態について図６に基づいて説明する。なお、上実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を省略し、主に異なる構成について説明する。

図６に示す実施形態では、シールド材６を箔状に形成し、他方の面５２にシールド材６の一部を貼着するとともに残りを折り返して一方の面５１に貼着するものである。図６に示す例では、略矩形状をした薄板部材５の一方の面５１の略中央部に被誘導コイル３０が固定してあるとともに、被誘導コイル３０の一対の接続端子が薄板部材５の短手方向の両半部にそれぞれ延出してあり、薄板部材５の前記両接続端子の先端部が位置する部分にそれぞれ貫通孔５３が穿設してあって、両接続端子をそれぞれ薄板部材５の一方の面５１側から他方の面５２側に向けて貫通孔５３に挿通してある。

シールド材６は、長手方向の長さが薄板部材５の長手方向の長さよりも長く形成してあり、薄板部材５の短手方向の両側にそれぞれ別体の略矩形状のシールド材６を離間して略全面（離間した部分を除いて）に亘って貼着するのであるが、この時、シールド材６の長手方向の両端部がはみ出した状態で薄板部材５の他方の面５２に貼着し、はみ出した両端部を薄板部材５の長手方向の端部に沿って折り返して薄板部材５の一方の面５１の長手方向の両端部に貼着するものである。折り返した際に薄板部材５の一方の面５１に貼着される部分の長さは、被誘導コイル３０の接続端子に届く長さであればよい。そして、被誘導コイル３０の両接続端子は両シールド材６にそれぞれ接続される。

このような構成とすることで、シールド材６と被誘導コイル３０の一対の接続端子との接続を簡単な構成で容易に行うことが可能となり、また、被誘導コイル３０の一対の接続端子を被給電側回路３に接続する際、各接続端子に直接接続しなくても面積の広いシールド部材に接続すればよく、さらに、被給電側回路３をシールド部材に接続するにあたって薄板部材５の側端面のシールド部材を折り返している部分に接続することが可能となって、被誘導コイル３０の接続端子を被給電側回路３に接続するのが容易になるとともに接続方法の自由度が増すものである。

また本実施形態では、シールド材６は、被誘導コイル３０が位置する部分、すなわち薄板部材５の長手方向の略中央部において、一方のシールド材６ｆが短手方向の一方の端部のみに位置するとともに他方のシールド材６ｇを前記一方の端部を除いて中央部から他方の端部にかけて位置するように配置し、薄板部材５の長手方向の端部においては、両方のシールド材６をそれぞれ薄板部材５の短手方向の両半部にそれぞれ位置するように配置する。そして、他方のシールド材６ｇを被誘導コイル３０のグランド側の接続端子と接続するものである。

被誘導コイル３０が位置する部分の近傍では磁束が通るため、被誘導コイル３０が位置して磁束が通る部分のシールド材６を大きくするとともにこれをグランド接続することで、グランド効果を高めることができ、また、被給電側回路３と接続される長手方向の端部では一方のシールド材６ｆの幅（薄板部材５の短手方向の長さ）を大きくとって接続を容易にしている。

次に、更に他の実施形態について図７、図８に基づいて説明する。なお、上実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を省略し、主に異なる構成について説明する。

本実施形態では、薄板部材５を略矩形状に形成してその一方の面５１の略中央部に被誘導コイル３０を設け、シールド材６を略矩形状に形成して長手方向の一方の端部から中央部に向けてその途中までスリット６１を形成し、他方の面５２にシールド材６のスリット６１を形成していない側を貼着するとともに残りのスリット６１を形成した側の端部を折り返して一方の面５１に貼着し、他方の面５２に貼着したシールド材６のスリット６１と交差する別のスリット６２を形成してシールド材６を分断するものである。被誘導コイル３０の両接続端子は両シールド材６にそれぞれ接続される。

このような構成とすることで、簡単な構成で容易に複数のシールド材６を設けることが可能となる。

本発明の被誘導コイルおよびシールド材を設けた薄板部材の一実施形態を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側断面図であり、（ｃ）は下面図である。 非接触電力伝達装置の回路構成を示し、（ａ）は半波整流の場合の回路構成図であり、（ｂ）は半波整流の場合の回路構成図である。 非接触電力伝達装置の断面図である。 他の実施形態の被誘導コイルおよびシールド材を設けた薄板部材を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側断面図であり、（ｃ）は下面図である。 更に他の実施形態の被誘導コイルおよびシールド材を設けた薄板部材を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側断面図であり、（ｃ）は下面図である。 更に他の実施形態の被誘導コイルおよびシールド材を設けた薄板部材を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側断面図であり、（ｃ）は下面図である。 更に他の実施形態のシールド材の平面図である。 同上の実施形態の被誘導コイルおよびシールド材を設けた薄板部材を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側断面図であり、（ｃ）は下面図である。

符号の説明

１ 給電側回路
１０ 誘導コイル
２ 給電側部材（充電器）
３ 被給電側回路
３０ 被誘導コイル
３０ａ 一方の接続端子
３０ｂ 他方の接続端子
４ 被給電側部材（携帯機器）
５ 薄板部材
５１ 一方の面
５２ 他方の面
６ シールド材

Claims (7)

1. 誘導コイルと給電側回路とを備えた給電側部材と、被誘導コイルと被給電側回路とを備えた被給電側部材とで主体が構成され、誘導コイルによる磁界内に被誘導コイルを配置して電磁誘導により誘導コイルから被誘導コイルへ給電を行う非接触電力伝達装置において、磁性材にて形成される薄板部材の一方の面に被誘導コイルを設けるとともに他方の面にシールド材を設けて被誘導コイルの一対の接続端子のうち一方の接続端子をシールド材に接続し、前記薄板部材の被誘導コイルを設けた方の面が給電を行う際に給電側部材の誘導コイルを向くように薄板部材を被給電側部材に設けて成ることを特徴とする非接触電力伝達装置。
2. 薄板部材の一方の面に導電部を設け、被誘導コイルの一対の接続端子のうち他方の接続端子を導電部に接続して成ることを特徴とする請求項１記載の非接触電力伝達装置。
3. 薄板部材の他方の面に二つのシールド材を互いに接触しないように設け、被誘導コイルの一対の接続端子のうち一方の接続端子を一方のシールド材に接続するとともに、他方の接続端子を他方のシールド材に接続して成ることを特徴とする請求項１記載の非接触電力伝達装置。
4. 薄板部材の他方の面に三つのシールド材を互いに接触しないように設け、被誘導コイルの一対の接続端子のうち一方の接続端子を一のシールド材に接続するとともに、他方の接続端子を他の一つのシールド材に接続して成ることを特徴とする請求項１記載の非接触電力伝達装置。
5. シールド材を箔状に形成し、他方の面にシールド材の一部を貼着するとともに残りを折り返して一方の面に貼着して成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達装置。
6. 薄板部材を略矩形状に形成してその一方の面の略中央部に被誘導コイルを設け、薄板部材の長手方向の略中央部において一方のシールド材を短手方向の一方の端部のみに位置させるとともに他方のシールド材を前記一方の端部を除いて中央部から他方の端部にかけて位置させ、薄板部材の長手方向の端部において両方のシールド材を薄板部材の短手方向の両半部にそれぞれ位置させ、前記他方のシールド材と被誘導コイルのグランド側の接続端子とを接続して成ることを特徴とする請求項５記載の非接触電力伝達装置。
7. 薄板部材を略矩形状に形成してその一方の面の略中央部に被誘導コイルを設け、シールド材を略矩形状に形成して長手方向の一方の端部から中央部に向けてその途中までスリットを形成し、他方の面にシールド材のスリットを形成していない側を貼着するとともに残りのスリットを形成した側の端部を折り返して一方の面に貼着し、他方の面に貼着したシールド材のスリットと交差してシールド材を分断して成ることを特徴とする請求項５記載の非接触電力伝達装置。

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