JP5613646B2 - 電子機器および非接触充電装置 - Google Patents
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Description
一般式:(T1−aMa)100−bXb …(1)
(式中、TはCoおよびFeから選ばれる少なくとも1種の元素を、MはNi、Mn、Cr、Ti、Zr、Hf、Mo、V、Nb、W、Ta、Cu、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、ReおよびSnから選ばれる少なくとも1種の元素を、XはB、Si、CおよびPから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、aおよびbは0≦a≦0.3、10≦b≦35at%を満足する数である)
で表される組成を有することが好ましい。(1)式において、元素TがCoとFeの両方を含んでいる場合、Coが多ければCo基アモルファス合金、Feが多ければFe基アモルファス合金と呼称する。
一般式:Fe100−c−d−e−f−g−hAcDdEeSifBgZh …(2)
(式中、AはCuおよびAuから選ばれる少なくとも1種の元素を、DはTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Ni、Coおよび希土類元素から選ばれる少なくとも1種の元素を、EはMn、Al、Ga、Ge、In、Snおよび白金族元素から選ばれる少なくとも1種の元素を、ZはC、NおよびPから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、c、d、e、f、gおよびhは0.01≦c≦8at%、0.01≦d≦10at%、0≦e≦10at%、10≦f≦25at%、3≦g≦12at%、15≦f+g+h≦35at%を満足する数である)
で実質的に表される組成を有するFe基合金からなり、かつ面積比で金属組織の20%以上が粒径50nm以下の微結晶粒からなるものが挙げられる。
非接触充電システムとして携帯電話機用の充電システムを用意した。給電装置はAC電源からの電力を制御回路を通して一定の電磁波に変換し、その電磁波を送信する一次コイル(給電コイル)を置き台の近傍に配置したものである。携帯電話機は受電装置としてスパイラルコイルからなる二次コイル(受電コイル)と二次コイルに生じた交流電力を整流する整流器が実装された回路基板と二次電池(Liイオン二次電池)とを具備している。二次コイルは銅線を外周30mm、内周23mmに平面状に巻回したものである。
上記した携帯電話機において、磁性箔体を用いずに受電装置を構成した。この受電装置を用いた携帯電話機と非接触充電装置を比較例1とした。
磁性箔体として、飽和磁束密度Msが0.55、比透磁率の実成分μr’が18000、平均板厚が9.5μmで、組成がCo70Fe5Si5B20(原子比)のアモルファス合金薄帯を用意した。このアモルファス合金薄帯に440℃×30minの条件で熱処理を施した。アモルファス合金薄帯は外周部のはみ出し量doが6mmの形状を有する。このようなアモルファス合金薄帯を3枚積層し、図1に示したように二次コイル(受電コイル11)と二次電池13との間に配置した。このような磁性箔体を有する受電装置を用いた携帯電話機と非接触充電装置を実施例1とした。
実施例1と同一組成のアモルファス合金薄帯を用いて、熱処理条件、平均板厚、積層数を表1に示す条件に変更する以外は、実施例1と同様にして受電装置を構成した。これらの受電装置を用いた携帯電話機と非接触充電装置を実施例2〜3とした。
磁性箔体として、Fe78Si8B14(原子比)の組成を有するアモルファス合金薄帯を用意した。アモルファス合金薄帯の熱処理条件、平均板厚、積層数は表1に示す通りである。このアモルファス合金薄帯を用いる以外は、実施例1と同様にして受電装置を構成した。これらの受電装置を用いた携帯電話機と非接触充電装置を実施例4〜7とした。
磁性箔体として、平均板厚が25μmで、組成がFe78Ni22(原子比)のパーマロイ薄板を用意した。このパーマロイ薄板に水素雰囲気中で熱処理を施した。熱処理条件は、1200℃×30分→100℃/hで徐冷→600℃×60分→100℃/hとした。このようなパーマロイ薄板を用いる以外は、実施例1と同様にして受電装置を構成した。この受電装置を用いた携帯電話機と非接触充電装置を参考例1とした。
磁性箔体として、F74Cu1Ni1Mn1Si15B8(原子比)の組成を有するFe基微結晶合金薄帯を用意した。Fe基微結晶合金薄帯は、金属組織の95%(面積比)が粒径40nm以下の微結晶粒からなる。このようなFe基微結晶合金薄帯を単層で、もしくは3枚積層して用いる以外は、実施例1と同様にして受電装置をそれぞれ構成した。これらの受電装置を用いた携帯電話機と非接触充電装置を実施例9〜10とした。
磁性箔体として、3質量%のSiを含有し、残部が実質的にFeからなる珪素鋼板を用意した。珪素鋼板の平均板厚は200μmである。このような珪素鋼板を用いる以外は、実施例1と同様にして受電装置を構成した。この受電装置を用いた携帯電話機と非接触充電装置を参考例2とした。
実施例1と同一組成のアモルファス合金薄帯を用いて、熱処理条件、平均板厚、積層数を表1に示す条件に変更する以外は、実施例1と同様にして受電装置を構成した。磁性箔体のMs・t値はいずれも15未満である。これらの受電装置を用いた携帯電話機と非接触充電装置を比較例2〜7とした。
磁性箔体として、Co76Fe4Ni3Si6B11(原子比)の組成を有するアモルファス合金薄帯を用意した。このアモルファス合金薄帯の熱処理条件、平均板厚、積層数は表1に示す通りである。アモルファス合金薄帯のMs・t値はいずれも15未満である。このようなアモルファス合金薄帯を用いる以外は、実施例1と同様にして受電装置をそれぞれ構成した。これらの受電装置を用いた携帯電話機と非接触充電装置を比較例8〜10とした。
樹脂フィルム上にスパッタ法でCo65Zr19Nb16(原子比)組成の薄膜を形成して磁性シートを作製した。磁性シートのMs・t値は15未満である。このような磁性シートを用いる以外は、実施例1と同様にして受電装置を構成した。この受電装置を用いた携帯電話機と非接触充電装置を比較例13とした。
実施例1の磁性箔体(アモルファス合金薄帯を3枚積層したもの)において、外周側のはみ出し部(do=6mm)を折り曲げて折曲部を形成した。このような磁性箔体を用いる以外は、実施例1と同様にして受電装置を構成した。この受電装置の特性を実施例1と同様にして測定並びに評価した。その結果を表3に示す。
実施例1の磁性箔体において、縦横にスリットを1本ずつ形成した(図10参照)。スリットの幅は100μmとした。このような磁性箔体を用いる以外は、実施例1と同様にして受電装置を構成した。この受電装置の特性を実施例1と同様にして測定並びに評価した。その結果を表3に示す。
実施例1の磁性箔体において、縦横それぞれに複数のスリットを形成した(図11参照)。スリットは中央に行くにしたがって周期(形成ピッチ)が狭くなるようにした。スリットの幅は50〜1000μmの範囲とした。このような磁性箔体を用いる以外は、実施例1と同様にして受電装置を構成した。この受電装置の特性を実施例1と同様にして測定並びに評価した。その結果を表3に示す。
実施例1の磁性箔体において、複数本のスリットを放射状に形成した(図12参照)。このような磁性箔体を用いる以外は、実施例1と同様にして受電装置を構成した。この受電装置の特性を実施例1と同様にして測定並びに評価した。その結果を表3に示す。
実施例1の磁性箔体において、箔体の端部から途中までのスリットを複数本形成した(図13参照)。このような磁性箔体を用いる以外は、実施例1と同様にして受電装置を構成した。この受電装置の特性を実施例1と同様にして測定並びに評価した。その結果を表3に示す。
実施例1の磁性箔体において、箔体の端部から途中までのスリットと独立したスリットの両方を複数本形成した(図14参照)。このような磁性箔体を用いる以外は、実施例1と同様にして受電装置を構成した。この受電装置の特性を実施例1と同様にして測定並びに評価した。その結果を表3に示す。
実施例1の磁性箔体において、3枚のアモルファス合金薄帯のうち2枚はそのままとし、1枚は外周部を折り曲げて折曲部を形成した(図15参照)。このような磁性箔体を用いる以外は、実施例1と同様にして受電装置を構成した。この受電装置の特性を実施例1と同様にして測定並びに評価した。その結果を表3に示す。
図3に示したように、スパイラルコイルを二次電池の周囲に配置した。さらに、実施例1と同一構成の磁性箔体を、スパイラルコイルと回路基板との間とスパイラルコイルと二次電池との間に存在するように折り曲げて配置した。このような構成を適用する以外は、実施例1と同様にして受電装置を構成した。この受電装置の特性を実施例1と同様にして測定並びに評価した。その結果を表3に示す。
表4に示すように、R・μr’値が異なる磁性箔体(パーマロイ)を用意した。これらの磁性箔体を用いる以外は、実施例1と同様にして受電装置を構成した。これら受電装置の特性を実施例1と同様にして測定並びに評価した。その結果を表4に併せて示す。表4から、R・μr’値は1.01×10−3以上であることが好ましいことが分かる。
Claims (8)
- スパイラルコイルを有する受電コイルと、前記受電コイルに発生した交流電圧を整流する整流器と、前記整流器で整流された直流電圧が充電される二次電池とを備える非接触型の受電装置と、
前記二次電池から前記直流電圧が供給されて動作する電子デバイスと、前記電子デバイスが実装された回路基板とを備える電子機器本体と、
前記スパイラルコイルと前記二次電池との間、前記スパイラルコイルと前記整流器との間、前記スパイラルコイルと前記電子デバイスとの間、および前記スパイラルコイルと前記回路基板との間の少なくとも1箇所に配置された、平均板厚が5μm以上50μm以下のアモルファス合金薄帯またはFe基微結晶合金薄帯を1枚または複数枚有する磁性箔体とを具備し、
前記磁性箔体の飽和磁束密度をMs[T]、前記磁性箔体の合計板厚をt[μm]としたとき、前記磁性箔体は前記飽和磁束密度Msと前記合計板厚tとの積で表される値(Ms・t)が15以上103.68以下であり、前記磁性箔体の比透磁率の実成分をμr’としたとき、前記磁性箔体は前記比透磁率の実成分μr’と前記合計板厚tとの積で表される値(μr’・t)が40000以上1320000以下であり、前記受電コイルによる受電速度が0.25W/h以上であることを特徴とする電子機器。 - 請求項1記載の電子機器において、
前記磁性箔体の電気抵抗値R[Ω・m]がR・μr’≧1.01×10−3を満たすことを特徴とする電子機器。 - 請求項1記載の電子機器において、
前記スパイラルコイルは前記二次電池の周囲に配置されており、かつ前記磁性箔体は前記スパイラルコイルと前記回路基板との間に配置されていることを特徴とする電子機器。 - 請求項1記載の電子機器において、
前記磁性箔体はその外周端部を前記回路基板と反対方向に折り曲げた折曲部を有することを特徴とする電子機器。 - 請求項1記載の電子機器において、
前記磁性箔体の外周端部は前記スパイラルコイルの外周部より外側まで延在していることを特徴とする電子機器。 - 請求項1記載の電子機器において、
前記磁性箔体はスリットを有することを特徴とする電子機器。 - 請求項1記載の電子機器において、
前記二次電池はLiイオン二次電池であることを特徴とする電子機器。 - 請求項1記載の電子機器と、
前記電子機器の前記受電コイルと非接触で配置される給電コイルと、前記給電コイルに交流電圧を印加する電源とを備える給電装置とを具備し、
前記給電コイルに発生させた磁束を前記受電コイルに伝達して電力を非接触で伝送することを特徴とする非接触充電装置。
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