JP5603558B2 - Non-contact energy transmission device, electronic watch, charging device - Google Patents

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本発明は、良好な伝送効率を確保できる非接触エネルギー伝送装置、電子時計、充電装置に関するものである。 The present invention, non-contact energy transmission device capable of ensuring a good transmission efficiency, in which the electronic timepiece relates to the charging equipment.

従来、1次側コイル(送電)と、2次側コイル(受電)を用いて、1次側から磁束を誘起し、その磁束を2次側コイルに鎖交させることで2次側コイルに電力を伝送する非接触エネルギー伝送技術が知られている。電力を伝送する際は、磁束をより吸収(放出)するために、透磁率の高いコアが用いられ、これによってエネルギー伝送を効果的に行うことができる。この技術が広く使われてきた理由の一つに、気密性の確保が容易になる、ということが挙げられる。すなわち、このような技術を用いることにより非接触によってエネルギーを送波できるため、充電の際、その充電部を露出させる必要がなくなる。このような理由から、周りに水が付着するような機器、たとえば、電子時計や、シェーバー、歯ブラシ等の充電には、よく知られた充電方式である。   Conventionally, a primary side coil (power transmission) and a secondary side coil (power reception) are used to induce a magnetic flux from the primary side, and the magnetic flux is linked to the secondary side coil to thereby power the secondary side coil. There is known a non-contact energy transmission technique for transmitting a signal. When transmitting electric power, in order to absorb (release) magnetic flux more, a core with high magnetic permeability is used, whereby energy transmission can be effectively performed. One of the reasons why this technology has been widely used is that it is easy to ensure airtightness. That is, by using such a technique, energy can be transmitted in a non-contact manner, so that it is not necessary to expose the charged part during charging. For this reason, a well-known charging method is used to charge devices such as an electronic timepiece, a shaver, and a toothbrush that have water attached around them.

電子時計にはその筐体がプラスチックで構成されているものや、チタンや、ステンレス等の金属で構成されているものがある。それぞれの材質には特有のメリットがあり、たとえばプラスチックの場合は、時計が軽量化できるといったメリットがある。また、金属によって構成されている場合、肌のアレルギーに対して適合性が高く、外観が良い等のメリットがある。ところで、プラスチックによって構成されている場合、その導電率はほぼ0なので、磁束に対してなんら影響をもたらすものではないが、チタンやステンレス等の金属で構成されている場合、磁束が通過することによって、その金属部に渦電流損が発生する。渦電流損とは、導電率があるものに磁束が通過したときに起こる損失のことで、この損失は通常、熱になる。このように電子時計が金属で構成されている場合、その筐体部分で大きな損失を招くことから、伝送効率が著しく低下することが知られている。そこで、伝送効率を低下させることなく2次側を軽量化できる無接点電磁誘導充電機構が開示されている(たとえば、特許文献1参照)。また、特許文献1では、2次側コアを通過する磁束密度の濃度により、その濃度の薄い部分をカットする(貫通孔を備える)ことで、伝送効率を落とさずに、2次側を軽量化できるものと提案している。そこで、二次側コイルのコアに貫通穴を設けた無接点電磁誘導充電機構が開示されている(たとえば、特許文献1参照)。この構成を図16に示す。図16に示すように、1次側の凸部に貫通孔を備えることで、渦電流損を低減させ、伝送効率が向上する技術が開示されている。なお、この図16における符号110は一次側コイル、符号111はE型のコア、符号111Aはコアの芯部、符号112(112a,112b)はコイル、符号210は二次側コイル、符号211はT型のコア、符号211Aはコアの芯部、符号211Bは貫通孔、符号211Cはつば部、符号212はコイルである。   Some electronic timepieces are made of plastic, and others are made of metal such as titanium or stainless steel. Each material has a unique merit. For example, in the case of plastic, there is a merit that a watch can be reduced in weight. Moreover, when comprised with a metal, there exists a merit that compatibility with skin allergy is high and an external appearance is good. By the way, when it is made of plastic, its conductivity is almost zero, so it has no effect on the magnetic flux. An eddy current loss occurs in the metal part. Eddy current loss is a loss that occurs when a magnetic flux passes through a material having electrical conductivity, and this loss usually becomes heat. As described above, when the electronic timepiece is made of metal, it is known that transmission efficiency is remarkably lowered because a large loss is caused in the casing portion. Therefore, a contactless electromagnetic induction charging mechanism that can reduce the weight of the secondary side without reducing the transmission efficiency is disclosed (for example, see Patent Document 1). Moreover, in patent document 1, the lightness of the secondary side is reduced without reducing transmission efficiency by cutting the thin part of the magnetic flux density that passes through the secondary side core (with through holes). It is proposed that it can be done. Thus, a contactless electromagnetic induction charging mechanism in which a through hole is provided in the core of the secondary coil is disclosed (for example, see Patent Document 1). This configuration is shown in FIG. As shown in FIG. 16, a technique has been disclosed in which a through hole is provided in a primary-side convex portion, thereby reducing eddy current loss and improving transmission efficiency. In FIG. 16, reference numeral 110 is a primary coil, reference numeral 111 is an E-shaped core, reference numeral 111A is a core of the core, reference numeral 112 (112a, 112b) is a coil, reference numeral 210 is a secondary coil, and reference numeral 211 is A T-shaped core, 211A is a core part of the core, 211B is a through hole, 211C is a collar part, and 212 is a coil.

特開平11−195545号公報JP-A-11-195545

しかしながら、上記に示されるような従来の技術にあっては、電子時計の筐体部分が金属で構成されている場合、当該筐体部分で磁束に大きな影響を与え、磁束の指向性、つまり、プラスチックで筐体が構成されている場合に、本来磁束が向かう方向、が筐体の状態に応じて変化するため、単に2次側に貫通孔を備えただけの構成では伝送効率に対してほぼ効果は得られないという問題点があった。   However, in the conventional technique as described above, when the casing portion of the electronic timepiece is made of metal, the casing portion has a large influence on the magnetic flux, and the magnetic flux directivity, that is, When the housing is made of plastic, the direction in which the magnetic flux originally changes depends on the state of the housing. Therefore, in the configuration in which the through hole is simply provided on the secondary side, the transmission efficiency is almost the same. There was a problem that the effect could not be obtained.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、非接触エネルギー伝送システムにおいて、より伝送効率を向上し、かつ軽量である1次側コアの構成と、そのコアの構成条件をより最適に決定できる手段を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and in a non-contact energy transmission system, the transmission efficiency is further improved, and the configuration of the primary core that is lightweight and the configuration conditions of the core are more optimal. It aims to provide a means by which decisions can be made.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項1にかかる非接触エネルギー伝送装置は、貫通孔を含む凸部を有し、前記凸部の底部から延在し前記凸部の周面を内包する周壁部が設けられた1次側コアと、前記凸部に巻装された1次側コイルとを備え、前記1次側コアの貫通孔に対向する中央部分に第1空芯部となる孔が形成された2次側コアを備え、前記1次側コイルは、前記1次側コアとともに磁束を発生させることにより、前記2次側コアを介して電力または情報を2次側コイルに伝送する非接触エネルギー伝送装置であって、前記貫通孔の空芯部の面積を、対向する前記2次側コアの前記第1空芯部の面積の0.57〜0.7倍に設定することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a non-contact energy transmission device according to claim 1 has a convex portion including a through hole, extends from a bottom portion of the convex portion, and surrounds the convex portion. A primary core provided with a peripheral wall part including a surface, and a primary coil wound around the convex part, and a first air core at a central portion facing the through hole of the primary side core comprises a secondary core hole is formed as a part, the primary coil by generating magnetic flux together with the primary core, the secondary side power or information via the secondary core a non-contact energy transmission device for transmitting to the coil, the area of the air-core portion of the through hole, to 0.57 to 0.7 times the area of the first air-core portion opposing the secondary core It is characterized by setting.

本発明は、1次側コアの貫通孔の空芯部の面積を、対向する2次側コアの第1空芯部の面積の0.57〜0.7倍で構成することで、効果的な利得を得ることが可能になり、その結果、伝送効率を大幅に向上することができるという効果を奏する。   The present invention is effective by configuring the area of the air core part of the through hole of the primary side core to be 0.57 to 0.7 times the area of the first air core part of the opposing secondary side core. As a result, the transmission efficiency can be greatly improved.

図1は、この実施の形態にかかる解析シミュレーションで取り扱った非接触エネルギー伝送装置のモデル構成を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a model configuration of a non-contact energy transmission apparatus handled in an analysis simulation according to this embodiment. 図2は、コイル線の巻き方(ストレート重ね巻き)の状態を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view showing a state of winding the coil wire (straight lap winding). 図3は、コイル線の巻き方(ずらし重ね巻き)の状態を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state of how to wind the coil wire (shifted overlap winding). 図4は、2次側コア各部における寸法関係を符号で示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the dimensional relationship at each part of the secondary core with reference numerals. 図5は、2次側コア各部に対向する1次側コア各部における寸法関係を符号で示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing the dimensional relationship in each part of the primary core facing each part of the secondary core with reference numerals. 図6は、2次側コアおよび1次側コア各部おける寸法関係を符号で示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing the dimensional relationship in each part of the secondary side core and the primary side core with reference numerals. 図7は、この実施の形態にかかる直交表、SN比解析のイメージ例を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of an orthogonal table and SN ratio analysis according to this embodiment. 図8は、この実施の形態にかかる解析例を示す要因効果図である。FIG. 8 is a factor effect diagram showing an analysis example according to this embodiment. 図9は、2次側コアと1次側コア空芯との面積の関係における利得の様子を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the state of gain in the area relationship between the secondary core and the primary core air core. 図10は、水準と利得の計算における補正例を説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a correction example in the calculation of the level and the gain. 図11は、2次側コアの断面積と1次側コアの断面積とにおける利得の様子を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing gains in the cross-sectional area of the secondary core and the cross-sectional area of the primary core. 図12は、2次側コアの厚みと拡幅部の厚みにおける利得の様子を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing a state of gain in the thickness of the secondary core and the thickness of the widened portion. 図13は、2次側コアの底部幅における利得の様子を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the state of gain at the bottom width of the secondary core. 図14は、1次側コアおよび2次側コアにおいて第2の実施の形態で得られる結果をまとめた例を示す説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing an example in which the results obtained in the second embodiment in the primary side core and the secondary side core are summarized. 図15は、図14の面積比および寸法比をモデルとして示す説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram showing the area ratio and dimensional ratio of FIG. 14 as a model. 図16は、従来における非接触電装装置の構成例を示す説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of a conventional non-contact electrical device.

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる非接触エネルギー伝送装置、電子時計、充電装置の実施の形態を詳細に説明する。 With reference to the accompanying drawings, the present invention the non-contact energy transmission device according to an electronic timepiece will be explained in detail an embodiment of the charging equipment.

本発明の発明者は、日々研究の結果、ある特定の条件にて1次側コアを構成すれば、より良好な伝送効率が得られることを見出した。そしてさらに、非接触エネルギー伝送システムにおける2次側コアと2次側コアの形状や寸法の条件を、比較的簡易な工程で定めることができる手段を見出した。   As a result of daily research, the inventor of the present invention has found that better transmission efficiency can be obtained if the primary side core is configured under certain conditions. Furthermore, the present inventors have found a means capable of determining the conditions of the shape and dimensions of the secondary side core and the secondary side core in the non-contact energy transmission system by a relatively simple process.

一般的に、磁束の経路に金属のような介在物が存在しなければ、2次側コイルに鎖交する非接触エネルギーは、コイル形状やコイル間の距離、投入エネルギー、コアの形状、コアの透磁率等の要因からある程度想定することは可能である。ところが、磁束の経路に金属のような介在物が有る場合、磁束の流れが複雑になるのはもちろん、磁気的な抵抗値や、1次側と2次側の相互関係が変わってくるため、机上で計算することはほぼ不可能である。そのため、本発明の発明者は、磁気解析シミュレーション(有限要素法による解析)を用いて、特に1次側コアおよび2次側コアの形状や寸法などの要因をパラメータとして扱い、伝送効率が良くなるパラメータの条件を検討していった。その結果、本発明では、2次側コアの貫通孔と、筐体の状態に応じて1次側コアに貫通孔を備えることで、充電装置や電子時計の軽量化はもちろん、特に伝送効率を大幅に向上することのできる構成を見出した。以下に、具体例をあげてその詳細な説明を行う。   In general, if there are no metal-like inclusions in the magnetic flux path, the non-contact energy linked to the secondary coil is the coil shape, distance between coils, input energy, core shape, core It can be assumed to some extent from factors such as permeability. However, when there are inclusions such as metal in the path of magnetic flux, the flow of magnetic flux is complicated, as well as the magnetic resistance value and the interrelationship between the primary side and the secondary side change. It is almost impossible to calculate on a desk. Therefore, the inventor of the present invention treats factors such as the shape and size of the primary side core and the secondary side core as parameters using magnetic analysis simulation (analysis by the finite element method), and transmission efficiency is improved. We examined the parameter conditions. As a result, in the present invention, by providing the through hole of the secondary side core and the through hole in the primary side core according to the state of the casing, the charging device and the electronic timepiece can be reduced in weight as well as the transmission efficiency. We have found a configuration that can be significantly improved. In the following, a detailed example will be given with a specific example.

(第1の実施の形態)
まず、解析シミュレーションで取り扱った非接触エネルギー伝送装置のモデル構成を図1に示す。図1において、充電器100側は1次側コイル101、1次側コア102で構成されており、電子時計200側としては、ムーブメント201、電池202、文字板203、ケース204、2次側コア205、2次側コイル206、金属製の裏蓋207で構成されている。また、電子時計200および充電器100は左右対称とみなし、解析モデルとしては片側半分のモデルで解析を行った。なお、解析シミュレーションの結果としてアウトプットされる数値は、図1に示す電子時計200の、左側側面(図1の点線で示す部分)を中心軸として、円筒状に回転させたモデルとしての出力が、アウトプットされるように設定してある。解析シミュレーションの出力とは、投入電流、出力電流、出力電圧等があり、また、投入電力を設定することによって解析を行った。
(First embodiment)
First, FIG. 1 shows a model configuration of the non-contact energy transmission apparatus handled in the analysis simulation. In FIG. 1, the charger 100 side includes a primary side coil 101 and a primary side core 102, and the electronic timepiece 200 side includes a movement 201, a battery 202, a dial plate 203, a case 204, and a secondary side core. 205, a secondary coil 206, and a metal back cover 207. In addition, the electronic timepiece 200 and the charger 100 are regarded as being bilaterally symmetric, and the analysis was performed using a half model on one side as an analysis model. The numerical value output as a result of the analysis simulation is the output as a model rotated in a cylindrical shape around the left side surface (portion indicated by the dotted line in FIG. 1) of the electronic timepiece 200 shown in FIG. Are set to be output. The output of the analysis simulation includes input current, output current, output voltage, and the like, and the analysis was performed by setting the input power.

続いて、解析SIM(シュミレータ)のパラメータとなる因子については、以下のように設定した。たとえば、電池202であれば、電池202の直径や、その厚み、導電率などを設定した。また裏蓋207であれば、その導電率や厚みを設定した。なお、裏蓋207の直径は、2次側コイル206の形状や、2次側コア205の形状、ケースの横方向の厚み等によって変わってくる。このように、他の部材の形状によって、その形状が左右される場合には、物理的な矛盾がおきないようにその形状を修正して解析を行った。コイル関係であれば、巻数、巻高さ、コイル線径、コイル内径、コイルの巻き方など、コイルを構成する上で最低限必要なパラメータを設定し、コア関係では、特に1次側コア102と2次側コア205の相互関係が重要となるので、2次側コア205を基準として、そのとき、1次側コア102がどのような形状にするか、比率を用いて因子を設定した。また、誤差因子として室温や、充電器100と電子時計200の距離、電子時計200の汚れを設定した。   Subsequently, factors that are parameters of the analysis SIM (simulator) were set as follows. For example, in the case of the battery 202, the diameter, thickness, conductivity, etc. of the battery 202 are set. For the back cover 207, the conductivity and thickness were set. The diameter of the back cover 207 varies depending on the shape of the secondary coil 206, the shape of the secondary core 205, the thickness of the case in the lateral direction, and the like. Thus, when the shape depends on the shape of another member, the shape was corrected and analyzed so as not to cause a physical contradiction. In the case of the coil relationship, the minimum necessary parameters for configuring the coil, such as the number of turns, the winding height, the coil wire diameter, the coil inner diameter, and the winding method of the coil, are set. Since the mutual relationship between the secondary core 205 and the secondary core 205 is important, a factor was set using the ratio of the shape of the primary core 102 based on the secondary core 205 at that time. Further, the room temperature, the distance between the charger 100 and the electronic timepiece 200, and the contamination of the electronic timepiece 200 were set as error factors.

設定した因子は表1の通りである。たとえば1次側コイル101の場合、
コイル線径 :コイル線の太さ
コイル種 :マグネットワイヤ種(0〜3)
断面積比 :1次側コイル101と2次側コイル206の対向する面の面積比(2次側コイル206を1としたときの比率)
巻数比 :1次側コイル101と2次側コイル206の巻数の比 (2次側コイル206を1としたときの比率)
凝縮巻き係数 :コイルを構成する場合、そのコイルは図2のように巻いて構成することが一般的である。ところが、図3のように、コイル線110をややずらして巻くことで、同じ巻数とした場合、コイルそのものの形状を小さく構成することのできる巻き方が知られている。本解析の因子として設定している凝縮巻き係数は、このことを示しており、図2の巻き方で構成できるコイルの外径を基準としたときに、凝縮巻きによって、概ねその基準に対し、0.7〜1.0倍の外径で構成することができる。この0.7〜1.0内で設定しているのが凝縮巻き係数である。
The set factors are shown in Table 1. For example, in the case of the primary side coil 101,
Coil wire diameter: Coil wire thickness Coil type: Magnet wire type (0-3)
Cross-sectional area ratio: area ratio of opposing surfaces of the primary coil 101 and the secondary coil 206 (ratio when the secondary coil 206 is 1)
Turn ratio: Ratio of turns of primary coil 101 and secondary coil 206 (ratio when secondary coil 206 is 1)
Condensation winding coefficient: When a coil is formed, the coil is generally wound as shown in FIG. However, as shown in FIG. 3, there is known a winding method in which the coil wire 110 can be formed with a small shape when the coil wire 110 is wound with a slight shift to obtain the same number of turns. The condensation winding coefficient set as a factor of this analysis indicates this, and when the outer diameter of the coil that can be configured by the winding method of FIG. The outer diameter can be 0.7 to 1.0 times. The condensation winding coefficient is set within the range of 0.7 to 1.0.

Figure 0005603558
Figure 0005603558

表1に戻って説明する。コア凸部−コイル上面:1次側コア102の凸部の高さと、1次側コイル101の上面の高さのギャップとして設定しており、この因子については、後述する水準が0の場合、同じ高さとし、1の場合、コア凸部が1mm高くなるように、−1の場合はコア凸部が1mm低くなるようにしている。   Returning to Table 1, description will be made. Core convex portion-coil upper surface: It is set as a gap between the height of the convex portion of the primary core 102 and the height of the upper surface of the primary coil 101. For this factor, when the level described later is 0, In the case of 1, the core convexity is 1 mm higher, and in the case of -1, the core convexity is 1 mm lower.

続いて、2次側コア205は、
底部厚み :図4のAの寸法
底部幅 : 図4のBの部分 (2次側コア206の低部の幅H:10.5に対する比率)
羽部厚み :図4のCの寸法を示している。
Subsequently, the secondary core 205
Bottom thickness: Dimension A in FIG. 4 Bottom width: Part B in FIG. 4 (Ratio to the width H of the lower portion of the secondary core 206: 10.5)
Wing thickness: The dimension of C in FIG. 4 is shown.

続いて、1次側コア102は、
2次側コア空芯:1次側コア空芯=1:X・・・これは図5のA部分で、2次側コア205の空芯部分における面積と、それに対向する1次側コア102の空芯部分の面積比を示している。(2次側コア205の空芯を1としたときの比率)
2次コア断面積:1次凸部断面積=1:X・・・これは図5のB部分で、2次側コア205の低部の面積を1としたときの、それに対向する1次側コア102の凸部の上面との面積比を示している。
Subsequently, the primary core 102
Secondary side core air core: Primary side core air core = 1: X... This is part A in FIG. 5 and the area of the air core part of the secondary side core 205 and the primary side core 102 facing it. The area ratio of the air core part is shown. (Ratio when the air core of the secondary core 205 is 1)
Secondary core cross-sectional area: primary convex cross-sectional area = 1: X ... This is part B in FIG. The area ratio with the upper surface of the convex part of the side core 102 is shown.

1次側コイル底面凸部上面:凸部の高さ=1:X ・・・これは図5のC部分で、1次コイル底面から凸部までの寸法を1としたときの、1次側底部から凸部までの寸法比を示している。
凸部−1次側コイル内径(幅Gap)・・・・これは、図5のD部分で、凸部から、1次側コイル101の内径までのギャップを示している。
Primary coil bottom surface convex part top surface: convex part height = 1: X ... This is part C in FIG. 5 and the primary side when the dimension from the primary coil bottom surface to the convex part is 1. The dimensional ratio from the bottom to the convex is shown.
Protrusion—Primary coil inner diameter (width Gap)... This is a portion D in FIG. 5 and shows a gap from the protrusion to the inner diameter of the primary coil 101.

底部厚み(Y方向)・・・これは、図6のA部分で、1次側コア底部の厚みを示している。
1次側コイル断面積:コア空芯(大)断面積=1:X・・・これは、図6のB部分で、1次側コイル101の底面の面積を1としたときの、その底面に対向する、1次側コア102の凸部から周壁部内側までの面との断面積比を示している。
側面部幅・・・これは図6のC部分で、側面部の横方向の厚みを示している。
2次コア上面−1次コア上面・・・これは、図6のD部分で、2次側コア205の上面と、1次側コア102の拡幅部の上面とのギャップを示している。なお、後述する水準が0の場合、ギャップは0(同じ高さ)であり、1の場合、2次側コア205の上面が、1次側コア102の拡幅部の上面と比べて1mm高いことを示す。
2次側コア厚み:拡幅部厚み=1:X・・・これは図6のE部分で、2次側コア205の羽部205aの厚みを1としたときの、1次側コア拡幅部の厚みの寸法比を示している。
Bottom thickness (Y direction): This is the portion A in FIG. 6 and shows the thickness of the primary core bottom.
Primary coil cross-sectional area: Core air core (large) cross-sectional area = 1: X ... This is the bottom surface of the portion B in Fig. 6 where the area of the bottom surface of the primary coil 101 is 1. The cross-sectional area ratio with the surface from the convex part of the primary side core 102 to a surrounding wall part inner side which opposes is shown.
Side portion width: This is a portion C in FIG. 6 and shows the thickness of the side portion in the lateral direction.
Secondary core top surface—Primary core top surface This is a portion D in FIG. 6 and shows a gap between the top surface of the secondary core 205 and the top surface of the widened portion of the primary core 102. When the level described later is 0, the gap is 0 (the same height). In the case of 1, the upper surface of the secondary core 205 is 1 mm higher than the upper surface of the widened portion of the primary core 102. Indicates.
Secondary-side core thickness: widened portion thickness = 1: X ... This is part E of FIG. 6 and the primary-side widened portion of the secondary-side core 205 when the thickness of the wing portion 205a of the secondary-side core 205 is 1. The thickness ratio is shown.

さて、上述したように、幾つにも渡る因子を設定した後で、各因子に対して水準を決定していった。続いて、水準に関しては、以下のような設定を行った。たとえば2次側コイル206に関しては、表2に示すような水準を決定した。コイル線径であれば、2次側コイル206を構成するコイルの太さを0.21mm、0.22mm、0.23mmというように設定し、巻数であれば115ターン、163ターン、171ターンというように決定した。2次側コイル206以外の因子に対しても、表1のように3水準にて条件を決定した。もちろん、条件が変化すれば、2次側コイル206や、ケース204、2次側コア205の形状が変化することから、電子時計200の直径や、厚み等が変化する。このように因子と水準を決定したとき、最も伝送効率が高くなる構成はどのような条件かを求めたかったが、1つの因子に対して3水準としているため(誤差因子は2水準)、そのときに必要な、解析シミュレーションの回数は、3^(因子数のべき乗) ×2^(誤差因子数のべき乗)と計算できる。   Now, as described above, after setting a number of factors, the level was determined for each factor. Subsequently, regarding the level, the following settings were made. For example, the level shown in Table 2 was determined for the secondary coil 206. For the coil wire diameter, the thickness of the coil constituting the secondary coil 206 is set to 0.21 mm, 0.22 mm, 0.23 mm, and the number of turns is 115 turns, 163 turns, 171 turns. So decided. For factors other than the secondary coil 206, conditions were determined at three levels as shown in Table 1. Of course, if the conditions change, the shape of the secondary coil 206, the case 204, and the secondary core 205 will change, so the diameter, thickness, etc. of the electronic timepiece 200 will change. When factors and levels were determined in this way, we wanted to find out what conditions would be the configuration with the highest transmission efficiency, but because there are three levels for one factor (the error factor is two levels) The number of analysis simulations sometimes required can be calculated as 3 ^ (power of factor number) x 2 ^ (power of error factor number).

Figure 0005603558
Figure 0005603558

これだけの解析を行うためには、多くの時間が掛かってしまうため、本解析は、直交表を用いて解析を行うこととした。なお、因子に対する直交表はL81、誤差因子に対する直交表はL4を適応している。なお、条件の良し悪しを判断するにあたっては、伝送効率を評価項目とした。伝送効率ηは、以下の式によって求めた。
伝送効率η=出力エネルギー/投入エネルギー×100
Since it takes a lot of time to perform such an analysis, this analysis was performed using an orthogonal table. Note that L81 is applied to the orthogonal table for the factor, and L4 is applied to the orthogonal table for the error factor. In judging whether the conditions are good or bad, transmission efficiency was used as an evaluation item. The transmission efficiency η was determined by the following formula.
Transmission efficiency η = output energy / input energy × 100

また、伝送効率ηを望目特性として扱い、感度とSN比の計算は下記の式を採用した。
ST=Y12+Y22+Y32+Y42
Sm(Y1+Y2+Y3+Y4)2
Se=ST−Sm
Ve=Se/3
感度=10*LOG((Sm−Ve)/4/Ve)
SN比=10*LOG(((Sm−Ve)/4))
Further, the transmission efficiency η is treated as a desired characteristic, and the following formula is adopted for calculation of sensitivity and SN ratio.
ST = Y1 2 + Y2 2 + Y3 2 + Y4 2
Sm (Y1 + Y2 + Y3 + Y4) 2
Se = ST-Sm
Ve = Se / 3
Sensitivity = 10 * LOG ((Sm-Ve) / 4 / Ve)
S / N ratio = 10 * LOG (((Sm-Ve) / 4))

この解析のイメージ図を図7に示す。本解析では、各因子に対してL81直交表を設定しており、解析シミュレーションを81パターンにて行う。誤差因子としてはL4直交表を採用しており、各因子の条件に対して、4つの誤差条件で解析する。この場合、因子の解析で81パターン、誤差因子の解析で4パターンなので、一回の実験で81×4回=324回の実験回数となる。   An image diagram of this analysis is shown in FIG. In this analysis, an L81 orthogonal table is set for each factor, and analysis simulation is performed with 81 patterns. An L4 orthogonal table is adopted as an error factor, and analysis is performed under four error conditions for each factor condition. In this case, since there are 81 patterns in the factor analysis and 4 patterns in the error factor analysis, the number of experiments is 81 × 4 times = 324 times in one experiment.

各パターンで、Y1〜Y4(伝送効率)を求め、その値を基に、感度と、SN比を前述の式により求める。なお、この場合、感度とSN比の意味は、感度は高ければ高いほど、伝送効率が高いことを意味しており、SN比は高ければ高いほど、誤差因子(外乱)に対して安定性があることを意味している。このように、感度とSN比を求めた後、要因効果図を作ることでもっとも良い条件を検討していく。   In each pattern, Y1 to Y4 (transmission efficiency) are obtained, and the sensitivity and the SN ratio are obtained from the above formulas based on the values. In this case, the meaning of the sensitivity and the SN ratio means that the higher the sensitivity is, the higher the transmission efficiency is. The higher the SN ratio is, the more stable the error factor (disturbance) is. It means that there is. In this way, after obtaining the sensitivity and the S / N ratio, the best conditions are examined by creating a factor effect diagram.

図8は、要因効果図の一例で、コイルの水準としては表2の値を設定している。たとえばコイル線径であれば、左から0.21mm、0.22mm、0.23mmと設定しており、一番伝送効率がよくなる条件は、図8の点線で囲った部分(0.23mm)となる。   FIG. 8 is an example of a factor effect diagram, and the values in Table 2 are set as the coil levels. For example, the coil wire diameter is set to 0.21 mm, 0.22 mm, and 0.23 mm from the left, and the condition for the best transmission efficiency is the portion surrounded by the dotted line (0.23 mm) in FIG. Become.

また、その他の因子についても、点線で囲った部分が一番効率の良くなる条件として求めることができる。ところで、前述の例では、コイル線径は0.23mmが一番良い条件として求めることができたが、ここでの一番良い条件というのは、0.21mm、0.22mm、0.23mmと、設定した範囲内でのことなので、実際には、0.24mm、0.25mmなどが、もっと良い可能性がある。このようなことが懸念されるため、本解析シミュレーションでは、一つの実験(324回の実験)で終わらせることなく、ある実験で一番良い条件を求めたあと、その条件を中心として何度か解析を反復した。   In addition, other factors can also be obtained as a condition that the portion surrounded by the dotted line is most efficient. By the way, in the above-mentioned example, the coil wire diameter of 0.23 mm could be obtained as the best condition, but the best conditions here are 0.21 mm, 0.22 mm, and 0.23 mm. Actually, 0.24 mm, 0.25 mm, etc. may be better because it is within the set range. Because this is a concern, this analysis simulation does not end with one experiment (324 experiments), and after finding the best condition in a certain experiment, The analysis was repeated.

コイル線径を例にとって説明すると、0.21mm、0.22mm、0.23mmという範囲内では0.23mmがより良い場合、次回の解析は0.22mm、0.23mm、0.24mmというように、前の実験で一番よい条件が中心になるように水準をシフトし、実験を反復していった。このように実験を反復していくことで、ある局所的な条件での解でなく、広い範囲でそれぞれの因子の傾向を分析することができる。また、各因子の水準および利得を計算することで、その範囲において、より最適な水準を見つけることができる。   Taking the coil wire diameter as an example, if 0.23 mm is better within the range of 0.21 mm, 0.22 mm, and 0.23 mm, the next analysis will be 0.22 mm, 0.23 mm, 0.24 mm, etc. The level was shifted so that the best conditions were the center of the previous experiment, and the experiment was repeated. By repeating the experiment in this way, it is possible to analyze the tendency of each factor in a wide range, not a solution under a certain local condition. Further, by calculating the level and gain of each factor, a more optimal level can be found within the range.

さらに、水準と利得の関係より近似化し、それに基づき利得を計算すれば、設定した範囲外においても、適切な水準を見つけることが可能となる。   Furthermore, by approximating the relationship between the level and the gain and calculating the gain based on the approximation, it is possible to find an appropriate level even outside the set range.

(第2の実施の形態)
第1の実施の形態の解析を行ったところ、1次側コア102および2次側コア205の、断面積比、および寸法比の関係に以下の特徴があることを見出した。
(Second Embodiment)
When the analysis of the first embodiment was performed, it was found that the relationship between the cross-sectional area ratio and the dimensional ratio of the primary core 102 and the secondary core 205 has the following characteristics.

まず、因子:2次側コア空芯:1次側コア空芯=1:Xで、この因子に対し、水準と利得を計算すると、図9が得られた。   First, when the factor: secondary core air core: primary core air core = 1: X and the level and gain were calculated for this factor, FIG. 9 was obtained.

なお、参考として図10に示すように、水準と利得の計算に関して、本実験は繰り返し実験を実施しているため、繰り返す毎に利得の絶対値は上昇しているが、あくまで個々の因子の利得の傾向を見るため、補正を行っている。   As shown in FIG. 10, for the calculation of the level and the gain, since this experiment is repeated, the absolute value of the gain increases each time it is repeated. In order to see the trend of

図9をみると、0.57〜0.7付近に、利得が最大となる極点があることが解る。すなわち、2次側コア205の空芯部分の面積を1とした際に、対向する1次側コア102の空芯部分の面積を凡そ0.57〜0.7で1次側コア空芯部分を構成することで、より高い利得が得られることが解った。   As can be seen from FIG. 9, there is a pole having the maximum gain in the vicinity of 0.57 to 0.7. That is, when the area of the air core part of the secondary core 205 is 1, the area of the air core part of the opposing primary core 102 is approximately 0.57 to 0.7, and the primary core air core part. It was found that a higher gain can be obtained by configuring the above.

続いて、図11に示すグラフでは、2次側コア断面積:1次凸部断面積=1:Xであるが、図をみると、1.23〜1.35に、利得が最大となる極点があることが解る。すなわち、2次側コア205の低部の断面積を1としたときの、それに対向する1次側コア102の凸部の上面との面積比を凡そ1.23〜1.35とすることで、より高い利得が得られることが解った。   Subsequently, in the graph shown in FIG. 11, the secondary-side core cross-sectional area: primary convex cross-sectional area = 1: X, but the gain becomes the maximum at 1.23 to 1.35 when the figure is seen. It can be seen that there are extreme points. That is, when the cross-sectional area of the lower part of the secondary core 205 is 1, the area ratio of the upper surface of the convex part of the primary core 102 facing it is approximately 1.23 to 1.35. It was found that a higher gain can be obtained.

続いて、図12に示すグラフでは、2次側コア厚み:拡幅部厚み=1:Xであるが、図をみると、右上がりになっていることが解る。すなわち、1次側コア102の拡幅部の厚みは、厚ければそれだけ良く、利得が得られる。しかし、実装するにあたっては、たとえば2次側に電子時計200を配置した際などに、余り拡幅部を厚くしすぎると、電子時計200が取りにくくなったり、また、コアを構成する際、拡幅部から掛かる応力によって、1次側コア102を成型することが困難になる場合があるため、そのようなことが懸念される場合には、拡幅部の厚みを、図の第1の範囲(2.7倍以下)で構成するのが良く、また、特に利便性を損なわず、製造上で制約がない場合には、図の第1の範囲(3.5倍以上)で構成することが望ましい。ここで、拡幅部の厚みが2.7倍〜3.5倍の範囲においては、図をみて解るように、ほとんど利得が変化しないため、仮に拡幅部の厚みを薄く構成するならば、第1の範囲で、利得が最大に得られる2.5〜2.7倍の厚みで構成するのがもっとも良い。なお、図6のCに示す部分の幅が太い場合や、電子時計の直径が大きい場合、電子時計と拡幅部のギャップを広げたい場合(時計を取りやすくする場合)は、前述の拡幅部は、必ずしも内側に拡幅していなくてもよく、反対に減幅していてもよい。   Subsequently, in the graph shown in FIG. 12, the secondary-side core thickness: the widened portion thickness = 1: X. That is, the thicker the widened portion of the primary core 102, the better, and a gain can be obtained. However, in mounting, for example, when the electronic timepiece 200 is arranged on the secondary side, if the excessively widened portion is too thick, the electronic timepiece 200 becomes difficult to remove, or when the core is configured, the widened portion In some cases, it may be difficult to mold the primary core 102 due to the stress applied from the surface. If such a situation is a concern, the thickness of the widened portion is set to the first range (2. 7 or less), and it is desirable that the first range (3.5 times or more) shown in the figure be used when there is no particular limitation in manufacturing without impairing convenience. Here, when the thickness of the widened portion is in the range of 2.7 to 3.5 times, as shown in the figure, the gain hardly changes. In this range, it is best to configure with a thickness of 2.5 to 2.7 times that can obtain the maximum gain. When the width of the portion shown in FIG. 6C is thick, the diameter of the electronic timepiece is large, or when it is desired to widen the gap between the electronic timepiece and the widened portion (when it is easy to take the watch), , It does not necessarily have to be widened inward, and conversely it may be reduced.

続いて、図13に示すグラフの2次側コア底部幅をみると、1.75〜2,0の付近で利得が最大になる極点があることが解った。   Subsequently, when looking at the secondary core bottom width of the graph shown in FIG. 13, it was found that there is a pole where the gain is maximum in the vicinity of 1.75 to 2,0.

(第3の実施の形態)
ここで、第2の実施の形態で得られた結果を整理すると、図14のように1次側コア102および2次側コア205を構成することが、最も伝送効率が得られる(利得が高い)ことを見出した。
(Third embodiment)
Here, when the results obtained in the second embodiment are arranged, it is possible to obtain the highest transmission efficiency (high gain) by configuring the primary side core 102 and the secondary side core 205 as shown in FIG. )

図14で、2次側コア205の空芯部の面積と、それに対向する1次側コア102の凸部の空芯面積を0.57〜0.7の比率で構成し、かつ、2次側コア205の低部の面積と、それに対向する1次側コア102の凸部の面積を1.23〜1.36の比率で構成し、さらに、2次側コア205の第2空芯部210の長さを10、2次側コアの、図14に示す幅を0.5とした際、2次側コア205の底部幅(B)は1.75〜2.0の比率とすると、最良の利得を得ることができる。   In FIG. 14, the area of the air core part of the secondary core 205 and the air core area of the convex part of the primary core 102 facing it are configured in a ratio of 0.57 to 0.7, and the secondary part The area of the lower part of the side core 205 and the area of the convex part of the primary side core 102 opposite to the area are configured in a ratio of 1.23 to 1.36, and further, the second air core part of the secondary side core 205 When the length of 210 is 10 and the width of the secondary core is 0.5 as shown in FIG. 14, the bottom width (B) of the secondary core 205 is a ratio of 1.75 to 2.0. The best gain can be obtained.

ここで、AとBは、A+B=10.5で、B=1.75〜2.0なので、A=8.75〜8.5となるため、8.75/1.75=5、8.5/2=4.25と計算できるので、概ね、A=4.2〜5.0Bとして構成することで、最大の利得を得ることができる。   Here, A and B are A + B = 10.5 and B = 1.75 to 2.0, so A = 8.75 to 8.5, so that 8.75 / 1.75 = 5, 8 Since it can be calculated as .5 / 2 = 4.25, the maximum gain can be obtained by generally configuring as A = 4.2 to 5.0B.

また、上記の面積比および寸法比でモデルを構成すると、その詳細な寸法は、図15に示す通りとなる。解析シミュレーションは、電子時計200を対象として行っており、内蔵する充電電池の大きさをφ20mmとした。なお、図15のモデルは片側半分であるが、記載してある寸法は、直径(全体径)としている。   Further, when a model is configured with the above area ratio and dimensional ratio, the detailed dimensions are as shown in FIG. The analysis simulation is performed for the electronic timepiece 200, and the size of the built-in rechargeable battery is φ20 mm. In addition, although the model of FIG. 15 is a half on one side, the dimension described is a diameter (overall diameter).

また、この構成において、
2次側コア205の空芯部の面積と、それに対向する1次側コア102の凸部の空芯面積の比は、
14.22/17.52=0.65で、
2次側コア205の低部の面積と、それに対向する1次側コア102の凸部の面積比は、
(19.92−14.42)/(21.22−17.52)=1.36
さらに、AとBの比は、
(21.2−17.5)/2=1.85 ・・・2次側コア底部幅(B)
21.2/2=8.75 ・・・2次側コアの第1空芯部の半径(A)
となるため、A=4.79Bという構成としてある。
In this configuration,
The ratio of the area of the air core part of the secondary side core 205 and the air core area of the convex part of the primary side core 102 facing it is as follows:
14.2 2 / 17.5 2 = 0.65,
The area ratio between the area of the lower part of the secondary core 205 and the convex part of the primary core 102 opposite to the area is as follows:
(19.9 2 -14.4 2 ) / (21.2 2 -17.5 2 ) = 1.36
Furthermore, the ratio of A and B is
(21.2-17.5) /2=1.85 ... secondary side core bottom width (B)
21.2 / 2 = 8.75 ... Radius (A) of the first air core of the secondary core
Therefore, the configuration is A = 4.79B.

この構成によって、解析シミュレーションを実施したところ、約70%の伝送効率で、電力を伝送することが可能であった。   When an analysis simulation was performed with this configuration, it was possible to transmit power with a transmission efficiency of about 70%.

したがって、1次側コア102において、前記貫通孔の空芯部の直径をφ14.2mm、凸部上面の外径をφ19,9mmとし、対向する2次側コア205の第1空芯部の内径をφ17.5mm、さらに、2次側コア底部の直径をφ21.2mmとして構成することで、効果的な利得を得ることが可能になり、その結果、伝送効率を大幅に向上することができる。   Therefore, in the primary side core 102, the diameter of the air core part of the through hole is φ14.2 mm, the outer diameter of the upper surface of the convex part is φ19, 9 mm, and the inner diameter of the first air core part of the opposing secondary side core 205 is Is set to φ17.5 mm, and the diameter of the secondary core bottom portion is set to φ21.2 mm, an effective gain can be obtained, and as a result, transmission efficiency can be greatly improved.

一般的な2次電池(φ20mm程度)を内蔵する際の、2次側コア205の条件として、2次側コア205の第1空芯部の内径をφ16.5〜18.5mmの範囲で構成し、かつ、上述の構成とすることで、効果的な利得を得ることが可能になり、その結果、伝送効率を大幅に向上することができる。   As a condition of the secondary core 205 when a general secondary battery (φ20 mm or so) is incorporated, the inner diameter of the first air core portion of the secondary core 205 is configured in the range of φ16.5 to 18.5 mm. In addition, with the above-described configuration, an effective gain can be obtained, and as a result, transmission efficiency can be greatly improved.

(第4の実施の形態)
ここでは、第3の実施の形態の構成で1次側コア102ないし2次側コア205を構成し、コイル条件として、2次側コイル206を、その巻数を153[ターン]、コイル線径φ0.21[mm]、巻高さ1.3[mm]、コイル内径φ29.6mm、コイル外径φ21.2mmとし、かつ、1次側コイル101のコイル線径をφ0.36mm、1140[ターン]、巻高さ18.71mm、コイル内径φ21.4mm、コイル外径φ33.23mmとし、さらに金属部分の厚みを1mmとして構成する。このような構成としたところ、実機試験において、飛躍的に伝送効率を向上させることが確認できた。
(Fourth embodiment)
Here, the primary side core 102 to the secondary side core 205 are configured with the configuration of the third embodiment, and as the coil condition, the secondary side coil 206, the number of turns thereof is 153 [turns], and the coil wire diameter is φ0. .21 [mm], winding height 1.3 [mm], coil inner diameter φ29.6 mm, coil outer diameter φ21.2 mm, and the coil wire diameter of the primary coil 101 is φ0.36 mm, 1140 [turn] The winding height is 18.71 mm, the inner diameter of the coil is 21.4 mm, the outer diameter of the coil is 33.23 mm, and the thickness of the metal portion is 1 mm. When such a configuration was adopted, it was confirmed that transmission efficiency was dramatically improved in the actual machine test.

したがって、以上説明してきた実施の形態によれば、図14に示すように、1次側コア102の貫通孔の空芯部の面積を、対向する2次側コア205の第1空芯部の面積の0.57〜0.7倍で構成することで、効果的な利得を得ることが可能になり、その結果、伝送効率が大幅に向上する。   Therefore, according to the embodiment described above, as shown in FIG. 14, the area of the air core part of the through hole of the primary side core 102 is set to be equal to that of the first air core part of the opposing secondary side core 205. By configuring with an area of 0.57 to 0.7 times, it becomes possible to obtain an effective gain, and as a result, transmission efficiency is greatly improved.

また、図14に示すように、凸部上面の面積を、対向する2次側コア底部における面積の1,23〜1.35倍で構成することで、効果的な利得を得ることが可能になり、その結果、伝送効率が大幅に向上する。   Further, as shown in FIG. 14, it is possible to obtain an effective gain by configuring the area of the top surface of the convex part to be 21 to 1.35 times the area of the opposed secondary core bottom part. As a result, the transmission efficiency is greatly improved.

また、上記において、2次側コア205の第1空芯部の幅Hと、2次側コア底部における幅H’との比を、4.2H’<H<5.0.5H’の範囲で構成することで、効果的な利得を得ることが可能になり、その結果、伝送効率を大幅に向上することができる。   In the above, the ratio of the width H of the first air core portion of the secondary core 205 to the width H ′ at the bottom of the secondary core is in the range of 4.2H ′ <H <5.0.5H ′. With this configuration, an effective gain can be obtained, and as a result, transmission efficiency can be greatly improved.

また、拡幅部の形状を、対向する2次側コア205の厚みの3.5倍以上、で構成することで、効果的な利得を得ることが可能になり、その結果、伝送効率を大幅に向上することができる。   Moreover, it becomes possible to obtain an effective gain by configuring the shape of the widened portion with 3.5 times or more the thickness of the opposing secondary core 205, and as a result, transmission efficiency is greatly increased. Can be improved.

また、1次側コ102の製造上の制約で、拡幅部の厚みを厚くできない場合には、比較的薄い厚みの中でも、特に効果的に利得が稼げる2.5〜2.7倍の範囲で拡幅部を構成することで、伝送効率を大幅に向上することができる。   In addition, when the thickness of the widened portion cannot be increased due to restrictions on the manufacturing of the primary side core 102, the range of 2.5 to 2.7 times that can achieve a particularly effective gain among the relatively thin thicknesses. By configuring the widened portion, the transmission efficiency can be greatly improved.

また、この実施の形態にかかる構成(条件)を非接触式の電子時計に適用することで、良好な伝送効率を確保できる。また、非接触式の電子時計(裏蓋が金属)と、その充電装置が得られる。   Further, by applying the configuration (conditions) according to this embodiment to a non-contact type electronic timepiece, it is possible to ensure good transmission efficiency. In addition, a non-contact type electronic timepiece (the back cover is made of metal) and its charging device can be obtained.

また、非接触エネルギー伝送システムの1次側コア102および2次側コア205に対し、第1の実施の形態に記載の処理を行うことで、充電装置100と電子時計200間の磁気的な結合を大幅に高めることができ、その結果、良好な伝送効率を確保できる1次側コア102および2次側コア205の諸条件が得られる。   Further, by performing the processing described in the first embodiment on the primary core 102 and the secondary core 205 of the non-contact energy transmission system, the magnetic coupling between the charging device 100 and the electronic timepiece 200 is achieved. As a result, various conditions of the primary side core 102 and the secondary side core 205 that can ensure good transmission efficiency are obtained.

また、上述したコア形状決定方法にしたがって非接触エネルギー伝送システムの1次側コア102および2次側コア205の、特にその寸法や、面積、また、それらの対比関係に基づいて形状を決定することで、結果、充電装置100と電子時計200間の磁気的な結合を大幅に高めることができ、良好な伝送効率を確保できる1次側コア102および2次側コア205の諸条件が得られる。   In addition, the shape of the primary side core 102 and the secondary side core 205 of the non-contact energy transmission system is determined based on the size, area, and comparison relationship thereof in accordance with the core shape determination method described above. As a result, the magnetic coupling between the charging device 100 and the electronic timepiece 200 can be greatly increased, and various conditions of the primary side core 102 and the secondary side core 205 that can ensure good transmission efficiency are obtained.

また、上述したコア形状決定方法にしたがって近似化することで、限られたサイズ(水準)の中でなく、さらに大規模な非接触エネルギー伝送システムの1次側コア102および2次側コア205の諸条件が得られる。   Moreover, by approximating according to the core shape determination method described above, the primary side core 102 and the secondary side core 205 of the larger non-contact energy transmission system are not limited in size (level). Various conditions are obtained.

以上のように、本発明にかかる非接触エネルギー伝送装置、電子時計、充電装置は、電子時計などの小型電子機器などに有用であり、特に、良好な伝送効率を確保できる非接触充電装置に用いるコア形状に適している。 As described above, the non-contact energy transmission device according to the present invention, an electronic timepiece, the charging equipment is useful, such as in small electronic devices such as electronic timepiece, in particular, the non-contact charging apparatus which can ensure a good transmission efficiency Suitable for the core shape to be used.

100 充電器
101 1次側コイル
102 1次側コア
110 コイル線
200 電子時計
201 ムーブメント
202 電池
203 文字板
204 ケース
205 2次側コア
206 2次側コイル
210 第2空芯部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Charger 101 Primary side coil 102 Primary side core 110 Coil wire 200 Electronic timepiece 201 Movement 202 Battery 203 Dial 204 Case 205 Secondary side core 206 Secondary side coil 210 2nd air core part

Claims (9)

貫通孔を含む凸部を有し、前記凸部の底部から延在し前記凸部の周面を内包する周壁部が設けられた1次側コアと、前記凸部に巻装された1次側コイルとを備え、
前記1次側コアの貫通孔に対向する中央部分に第1空芯部となる孔が形成された2次側コアを備え、
前記1次側コイルは、前記1次側コアとともに磁束を発生させることにより、前記2次側コアを介して電力または情報を2次側コイルに伝送する非接触エネルギー伝送装置であって、
前記貫通孔の空芯部の面積を、対向する前記2次側コアの前記第1空芯部の面積の0.57〜0.7倍に設定することを特徴とする非接触エネルギー伝送装置。
A primary core having a convex portion including a through-hole, extending from the bottom of the convex portion, and provided with a peripheral wall portion including the peripheral surface of the convex portion, and a primary wound around the convex portion Side coil,
A secondary core having a hole serving as a first air core portion formed in a central portion facing the through hole of the primary core;
The primary side coil is a non-contact energy transmission device that transmits electric power or information to the secondary side coil through the secondary side core by generating magnetic flux together with the primary side core,
The non-contact energy transmission device characterized in that the area of the air core part of the through hole is set to 0.57 to 0.7 times the area of the first air core part of the opposing secondary core.
前記凸部の上面の面積を、対向する2次側コアの底部における面積の1.23〜1.35倍に設定することを特徴とする請求項1に記載の非接触エネルギー伝送装置。   2. The non-contact energy transmission device according to claim 1, wherein an area of an upper surface of the convex portion is set to 1.23 to 1.35 times an area of a bottom portion of the opposing secondary core. 前記2次側コアの第1空芯部の幅Hと、前記2次側コアの底部における幅H’との比を、4.2H’<H<5.0H’の範囲に設定することを特徴とする請求項1または2に記載の非接触エネルギー伝送装置。   The ratio of the width H of the first air core portion of the secondary core to the width H ′ at the bottom of the secondary core is set in the range of 4.2H ′ <H <5.0H ′. The non-contact energy transmission device according to claim 1, wherein the non-contact energy transmission device is a non-contact energy transmission device. 前記2次側コアの第1空芯部の内径をφ16.5〜18.5mmに設定することを特徴とする請求項1、2または3に記載の非接触エネルギー伝送装置。   4. The non-contact energy transmission device according to claim 1, wherein an inner diameter of the first air core portion of the secondary core is set to φ16.5 to 18.5 mm. 前記1次側コアにおいて、前記貫通孔の空芯部の直径をφ14.2mm、凸部上面の外径をφ19.9mmとし、対向する2次側コアの前記第1空芯部の内径をφ17.5mmとし、さらに、前記2次側コアの底部の直径をφ21.2mmとすることを特徴とする請求項1〜4の何れか一つに記載の非接触エネルギー伝送装置。 In the primary side core, the diameter of the air core part of the through hole is φ14.2 mm, the outer diameter of the upper surface of the convex part is φ19.9 mm, and the inner diameter of the first air core part of the opposing secondary side core The contactless energy transmission device according to any one of claims 1 to 4, wherein a diameter of the bottom of the secondary core is 21.2 mm. 前記1次側コアは、前記周壁部の上側端部から前記凸部の上面近傍であって、前記凸部の上面より高い位置に設置された拡幅部を有し、
前記拡幅部を、その拡幅部と対向する2次側コアの厚みの3.5倍以上または、2.7倍以下の厚みに設定することを特徴とする請求項1〜5の何れか一つに記載の非接触エネルギー伝送装置。
The primary core has a widened portion that is located near the upper surface of the convex portion from the upper end portion of the peripheral wall portion and higher than the upper surface of the convex portion,
The widened portion is set to a thickness of 3.5 times or more or 2.7 times or less of the thickness of the secondary core facing the widened portion. The non-contact energy transmission device described in 1.
前記拡幅部の厚みを、2.5〜2.7倍の範囲に設定することを特徴とする請求項6に記載の非接触エネルギー伝送装置。   The contactless energy transmission device according to claim 6, wherein a thickness of the widened portion is set in a range of 2.5 to 2.7 times. 請求項1〜7の何れか一つに記載の非接触エネルギー伝送装置を用いたことを特徴とする非接触充電式の電子時計。   A non-contact rechargeable electronic timepiece using the non-contact energy transmission device according to claim 1. 請求項1〜7の何れか一つに記載の非接触エネルギー伝送装置を用いたことを特徴とする非接触充電式の充電装置。   A non-contact rechargeable charging apparatus using the non-contact energy transmission apparatus according to claim 1.
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